L’organisation cellulaire repose sur une distribution organisée des macromolécules dans la cellule. Deux ARNm, cen et ik2, montrent une colocalisation parfaite aux centrosomes. Ces deux gènes font partie du même locus sur le chromosome 2L de Drosophila melanogaster et leur région 3’ non traduite (3’UTR) se chevauchent. Dans le mutant Cen, le transport de Ik2 est perturbé, mais dans le mutant Ik2, la localisation de cen n’est aucunement affectée. Ces résultats suggèrent que cen est le régulateur principal de la co-localisation de cen et ik2 aux centrosomes et que cette co-localisation se produit par un mécanisme impliquant la région complémentaire au niveau du 3’UTR des deux transcrits. La localisation de cen au niveau des centrosomes dans les cellules épithéliales de l’embryon est conservée dans différentes espèces de Drosophile : D. melanogater, D. simulans, D. virilis et D. mojavensis. Cependant, la localisation de ik2 n’est pas conservée dans D. virilis et D. mojavensis, deux espèces dont les gènes cen et ik2 sont dissociés dans le génome. Ces résultats suggèrent que la proximité de Cen et Ik2 dans le génome est importante afin d’avoir un événement de co-localisation de ces deux transcrits. J’ai généré différentes lignées de mouches transgéniques dans lesquelles un transgène contenant la séquence GFP fusionnée à différentes partie de Cen (partie codante, 3’UTR, Cod+3’UTR) qui sont sous le contrôle du promoteur UAS et qui sont gal4 inductibles. La région codante de l’ARNm cen était suffisante pour avoir un ciblage précis du transcrit aux centrosomes. / Messenger RNA (mRNA) localization plays a key role in establishing cellular architecture and function. The centrocortin (cen) and IkB Kinase-like 2 (ik2) mRNAs are co-localized to centrosomes in embryonic epithelial cells. Interestingly, both of these genes are organized in a head-to-head configuration in the genome, with their 3’ untranslated regions (3’UTRs) overlapping on opposite DNA strands. Here we show that gene positioning of cen and ik2 is important for the co-localization of these transcripts during Drosophila embryogenesis. The localization of cen is conserved within the Drosophila phylogeny and ik2 cannot localize when it is separated from the cen locus. Also, loss of function mutants of cen show a complete loss of ik2 localization, proposing that cen is the main driver of the co-localization. Structure-function analysis revealed that the coding region of cen is necessary for its centrosomal targeting, suggesting that a cis-regulatory motif that drives its localization is located in the coding region. This study reveals for the first time the importance of gene positioning for RNA localization. We suggest a model where cen mRNA is the main driver of centrosomal localization, which may occur through post-transcriptional interaction/annealing of these mRNAs via their 3’UTRs.

Dans cette étude, nous avons dans un premier temps adapte le protocole d'embryogenèse somatique primaire a différentes variétés d'hybrides porte-greffes (3309C, 110R, Fercal, 41B et SO4) en nous appuyant sur l'expérience acquise au laboratoire sur Vitis vinifera cv Chardonnay. Les résultats montrent que le génotype, le type d'explant (étamine, fleur ou nœud), le type et la dose d'auxine utilisés dans le milieu d’induction (2,4-D ou 2,4,5-T) ont une influence sur les efficacités d'embryogenèse somatique. En effet, pour le 3309C, l'utilisation du 2,4,5-T dans le milieu d'induction a montré une efficacité embryogène supérieure à partir de nœuds par rapport à celle obtenue à partir d'étamines. Cependant la meilleure efficacité a été obtenue à partir de fleurs de cette variété, sur un milieu d'induction contenant du 2,4-D. De plus, le protocole d'embryogenèse somatique secondaire utilise de manière récurrente au laboratoire nous a permis d'obtenir des masses embryogènes ainsi que des embryons somatiques secondaires de ces porte-greffes. Le protocole de conversion des embryons en plantes, en présence de 4,5 uM de cytokinine (BAP) s'est avère efficace pour le 11OR et le 41B. Dans un second temps, nous avons co-cultivé le matériel embryogène obtenu pour quatre de ces génotypes (110R, 3309C, Fercal et 41B), avec Agrobacterium tumefaciens contenant trois constructions génétiques : (i) une copie d'une séquence partielle (1020 pb) du gène de la coque protéique du virus en orientation sens; (ii) une partie courte en sens et en anti-sens (280 pb) de cette même séquence formant une structure en épingle a cheveux (hpRNA = hairpin RNA) ; (iii) un amiRNA ciblant une séquence virale. Le gène bactérien codant la néomycine phosphotransférase et conférant la résistance à un antibiotique, la kanamycine, a été utilisé comme gène de sélection. Les conditions de sélection a la kanamycine ont nécessité des adaptations expérimentales telles que l’ajustement de la concentration en antibiotique puisque la sélection avec 75 mg.L-1 de kanamycine s'avère insuffisamment drastique dans Ia plupart de nos expériences de co-cullture. Les résultats d'analyse moléculaire par PCR ont montré l'amplification probable des fragments d'intérêt (CPGFLV et amiRI1TA-71) dans des échantillons de 11OR et de 41B résistants à la kanamycine. Cependant des analyses moléculaires supplémentaires par AL-PCR ne nous ont pas renseignées sur une éventuelle intégration du transgène amiRATA-71 dans des masses embryogènes de 41B. / In this study, we initially adapted the protocol of primary somatic embryogenesis in different varieties of hybrid rootstocks (3309C, 110R, Fercal, 41B and SO4) building on the experience gained in the laboratory on Vitis vinifera cv Chardonnay. The results show that the genotype, the explant type (stamen, flower or node), the type and the dose of auxin used in the induction medium (2,4-D or 2,4,5-T) influence the efficiency of somatic embryogenesis. Indeed, for the 3309C, the use of 2,4,5-T in the induction medium showed a higher efficiency from embryogenic nodes compared to that obtained from stamens. However, the better efficiency was obtained from the flowers of this variety on an induction medium containing 2,4-D. In addition, a protocol used in the laboratory for secondary somatic embryogenesis allowed us to obtain embryogenic masses as well as secondary somatic embryos from these rootstocks. The protocol conversion of embryos into plants, in the presence of 4.5 [tM of cytokinin (BAP), was effective for the 110R and 41B. In a second step, we co-cultivated embryogenic material obtained for four of these genotypes (110R, 3309C, Fercal and 41B), with Agrobacteriwn tumefaciens containing three genetic constructs: (i) a copy of a partial sequence (1020 bp) of the coat protein gene of the virus in the sense orientation, (ii) a short part-way and antisense (280 bp) of the same sequence forming a hairpin structure (hairpin RNA = hpRNA) (iii) one amiRNA targeting a viral sequence. The nptll bacterial gene encoding neomycin phosphotransferase and conferring resistance to the antibiotic kanamycin, was used as the selection gene. The selection conditions to kanamycin have required experimental adaptations such as adjusting the concentration of antibiotic because the selection with 75 mg.L-1 of kanamycin was not enough drastic in most of our experiments of co-culture. The results of molecular analysis by PCR showed probable amplification of fragments of interest (CPGFLV and amiRNA-71) in samples of 11OR and 41B resistant to kanamycin. However, additional molecular analysis by AL-PCR did not inform us about a possible integration of the transgene amiRNA-71 in embryogenic masses of 41B.

Au cours des prochaines décennies, les besoins en bois vont entraîner une pression considérable sur la production forestière. Pour le Douglas (Pseudotsuga menziesii), deuxième essence utilisée pour le reboisement des forêts françaises, le développement et la diffusion de variétés améliorées par sélection classique est lente. Chez les conifères l’embryogenèse somatique, méthode de multiplication végétative la plus performante, a été développée avec succès. Cependant elle n’est obtenue à ce jour qu’à partir de matériel juvénile (graines) malgré les nombreux travaux engagés. Les objectifs de ce travail de thèse ont été de 1) caractériser à différentes échelles l’aptitude à l’embryogenèse somatique en comparant des masses embryogènes (ME) et des cals non-embryogènes (NE) isogéniques, 2) caractériser les marqueurs responsables de la variation du potentiel embryogène en comparant aux niveaux cellulaire et moléculaire, les ME primaires à des ME secondaires et tertiaires obtenues lors de la ré initiation de l’embryogenèse somatique à partir d’ES cotylédonaires. 1) Pour le premier objectif, nous avons rapproché des données de protéomique et de transcriptomique, que nous avons complétées par des observations biologiques (potentiel embryogène), histologiques, et biochimiques (teneur en eau, glucides, régulateurs de croissance). Nous avons observé chez les ME une surexpression des marqueurs impliqués dans la différenciation (hormones, facteurs de transcription) et la division cellulaire (évènements de mitose, teneur en glucides, information génétique). Nous avons retrouvé certains facteurs de transcription marqueurs de l’embryogenèse somatique : WOX, LEC1, SERK1, BBM. En comparaison, les NE sont caractérisés par la réponse aux stimuli (ABA, phénols, protection contre les ROS), mais aussi par le stockage de réserves carbonées (amidon). 2) Le potentiel embryogène des ME secondaires et tertiaires augmente significativement. Au niveau cellulaire, cela se traduit par une amélioration de la structuration des ES (diminution de centres polyembryogènes au profit d’ES isolés). Le rapprochement des données de protéomique et de transcriptomique ont mis en évidence que lors de cette reprogrammation cellulaire il y a surexpression du métabolisme des protéines, oxydatif, et hormonal. La présence de facteurs de transcription associés à la maturation de l’ES (WRKY, NAC, ARF, ERF et MYB) surexprimés précocement pourrait aussi être une caractéristique ciblant un plus fort potentiel embryogène chez le Douglas. Nos résultats contribuent à une meilleure compréhension de l’aptitude à l’embryogenèse somatique du Douglas. Ils pourraient permettre in fine d’initier l’embryogenèse somatique à partir de matériel âgé. / Résumé anglais non communiqué

Les médicaments sont fréquement retrouvés dans les effluents de STEP relargués dans l’environnement aquatique. Dans le but de prévenir et de mieux comprendre les impacts des médicaments sur les écosystèmes aquatiques, il semble pertinent d’évaluer les perturbations comportementales, physiologiques et transcriptomiques des psychotropes sur les organismes aquatiques. Dans ce contexte, l’objectif de cette étude a été d’évaluer les perturbations induites par 4 psychotropes (oxazépam, carbamazépine, cyamémazine et sertraline) chez deux organismes, Radix balthica et Schmidtea polychroa. Pour ce faire, des embryons de Radix au stade trochophore et des planaires adultes ont été exposés à chaque psychotrope (du μg/L jusqu’à 100 μg/L). Il en ressort que les psychotropes allongent la durée du développement embryonnaire du Radix et perturbent le déplacement, la reproduction et la digestion, mais pas la régénération de la planaire. D’un point de vue transcriptomique, nous avons réalisé le séquençage du transcriptome en conditions différentielles chez le Radix. Ainsi, nous avons obtenu d’une part les séquences du transcriptome et d’autre part, après analyse en différentiel, 144 contigs différentiellement exprimés par l’oxazépam parmi lesquels 94 ont été vérifiés en RT-qPCR chez des Radix exposés à chaque psychotrope. Il ressort de cette analyse que les psychotropes impactent principalement la voie de signalisation Notch, mais aussi les voies de biosynthèse des polyamines et des catécholamines. Les psychotropes modulent aussi l’expression de gènes codant des protéines de la Matrice Extra Cellulaire (MEC), comme la Matriline ou encore la Dentine sialophosphoprotéine. Chez la planaire, nous avons analysé l’expression de 87 gènes impliqués dans différentes fonctions. Il ressort de cette étude que les 4 psychotropes modulent l’expression de nombreux gènes impliqués dans la mobilité ciliaire et musculaire et dans les systèmes nerveux, reproducteur, excréteur et digestif. / Pharmaceuticals are often found in WWTP effluents realesed in surface water. In order to prevent and to understand the pharmaceuticals impact on aquatic ecosystems, it seems relevant to evaluate behavioural, physiological and transcriptomic disturbances of psychotropics on freshwater organisms. The aim of this study was thus to analyse disturbances of 4 psychotropics (oxazepam, carbamazepine, cyamemazine and sertraline) on 2 freshwater organisms, Radix balthica and Schmidtea polychroa. In our experiments, both Radix embryos at the trochophore stage and mature planarian were exposed to each psychotropic (from 1 to 100 μg/L). This psychotropic exposure results in an increase of the duration of Radix embryonic development and a disturbance of the mobility, the reproduction and the digestion but not the regeneration of planarian. Regarding the transcriptomic impact, we performed RNA sequencing in differential conditions of Radix embryos exposed or not to oxazepam. On one hand, this analysis allowed us to obtain the transcriptome sequences and, on the other hand, 144 contigs differentially expressed among which 94 genes were verified by RT-qPCR. The results showed that psychotropics impact mainly the Notch signalling pathways, but also the biosynthetic pathways of polyamines and catecholamines. Psychotropics also disturb the gene expression encoding some Extra Cellular Matrix (ECM) protein such as Matrilin and Dentin sialophosphoprotein. Regarding the molecular study of the psychotropics impact on planarian, we analysed the expression of 87 genes involved in different functions. The results showed that the 4 psychotropics modulate expression of genes involved in ciliary and muscular motility and in the nervous, reproductive and excretory systems. Genes from the digestive system are also impacted by the psychotropics. All the observed impacts on the 2 organisms suggest a possible disturbance on the population fitness and therefore on the freshwater ecosystems.

Aujourd’hui, la durabilité du modèle de développement de l’aquaculture est de plus en plus questionnée et une des solutions proposées consisterait à diversifier la production piscicole via la domestication de nouvelles espèces comme la perche commune, Perca fluviatilis, une espèce d’eau douce tempérée très intéressante pour la diversification de l’aquaculture continentale européenne. De nombreux aspects de la biologie de sa reproduction sont connus cependant, peu d’informations sont disponibles sur son développement. Or, des défauts de développement précoce, dont les causes sont encore mal définies, impactent actuellement la qualité de la production piscicole. C’est dans ce contexte que cette thèse vise à caractériser les succès et défauts de développement embryonnaire chez la perche commune à travers trois axes principaux : (i) déterminer une table de référence de l’embryogenèse normale permettant (ii) définir les défauts de développement tels que les malformations dans des conditions d’élevage différentes et (iii) identifier les liens entre différents paramètres de développement embryonnaire afin de déterminer des profils de développement variables. La première partie de ce travail a permis d’identifier la séquence précise de l’ontogenèse normale de cette espèce à travers la définition d’une table de développement embryonnaire alternative et flexible pour des espèces non-modèles, facilitant les comparaisons intra- et inter-espèces. Dans un second temps, l’identification la plus exhaustive possible de phénotypes anormaux a révélé 10 grandes catégories de malformations associées à des organes ou fonctions spécifiques. De plus, certains de ces défauts semblent fortement dépendants des conditions d’élevage des géniteurs ce qui permet d’identifier l’effet de potentiels facteurs extrinsèques sur le développement et d’améliorer les techniques de gestion des animaux. Enfin, l’ensemble de ces résultats et des paramètres mesurés durant l’embryogenèse ont permis d’effectuer une classification approfondie des pontes obtenues présentant des profils de développement similaires pour mettre en évidence des liens éventuels entre les divers phénotypes et paramètres utilisés. Les analyses de données effectuées ont montré que seulement 3 paramètres étaient nécessaires à la caractérisation de 4 profils de succès de développement variables : les taux de survie au début de l’organogenèse, d’éclosion et de malformations. A l’avenir, ces paramètres pourraient être généralisés permettant d’homogénéiser les critères d’évaluation du succès de développement chez d’autres espèces d’intérêt de poisson. L’ensemble de ces résultats constituent une base solide pour étudier l’effet des facteurs extrinsèques et/ou intrinsèques sur la qualité et le succès de développement embryonnaire / Currently, the durability of the aquaculture developmental model is clearly challenged and one solution consists to diversify the fish production by the domestication of new species such as the Eurasian perch (P. fluviatilis), a freshwater species promising and valuable for the diversification of European aquaculture. Several aspects of its reproductive biology are well known, nevertheless, only little information is available on its development. However, early developmental impairments, whose causes are unclear, actually impact the fish production quality. In this context, the present work aimed to characterize the developmental success and impairments in Eurasian perch on three main issues: (i) determine a model of normal embryogenesis table helping to (ii) define developmental impairments, in diverse rearing conditions and (iii) identify the relationships between various parameters of embryonic ontogenesis to characterize different patterns of developmental success. The first part of this study allowed identifying the accurate timing of normal ontogenesis of this species through the definition of an alternative and flexible developmental table to describe non-model fish species, allowing the intra- and inter-specific comparisons. In the second part, the exhaustive characterization of abnormal phenotypes revealed 10 categories of deformities linked to specific organs or functions. Moreover, some of these categories seemed to be related to rearing-conditions of the breeders allowing identifying the potential effects of extrinsic factors on the development and improving the management of fish. Finally, the previous results and the parameters measured during embryogenesis help to classify the several spawns obtained with the same developmental pattern and to highlight the potential relationships between diverse phenotypes and parameters. In addition, the data analyses showed that only 3 parameters are reliable to assess the developmental success: survival rate at the onset of the organogenesis, hatching and deformities rates. Henceforth, these parameters and this classification could be generalized as a new strategy to assess the developmental success in other fish species. All of these results provide a good basic knowledge to study the potential effects of various extrinsic and/or intrinsic factors on the developmental success and the embryonic quality

Hevea brasiliensis est une culture industrielle majeure pour la production de caoutchouc naturel (CN). La stimulation par l'éthéphon, un libérateur d'éthylène, est utilisée pour augmenter la production de latex en prolongeant son écoulement et en stimulant le métabolisme pour la régénération du latex. Cependant, le mécanisme d'action de l'éthylène n'est pas clairement élucidé chez l'hévéa. L'éthylène est un signal important qui régule le développement des plantes. Les facteurs de transcription AP2/ERF, et plus particulièrement les Ethylene Response Factors, jouent un rôle crucial dans le développement et la réponse aux stress biotiques et abiotiques chez les plantes. La production d'éthylène et sa signalisation sont aussi importantes en embryogenèse somatique et tout spécialement chez les espèces récalcitrantes à la culture in vitro.Dans cette étude, le transcriptome de référence a été amélioré par addition des fragments de séquence d'ARN issus de tissus reproducteurs lors d'un nouvel assemblage. Les 30.342 contigs ont été annotés par la base de données Gene Ontology. L'analyse des facteurs de transcription a permis d'identifier 2.448 contigs qui ont été classés en 58 familles de facteurs de transcription. Six pourcents de ces facteurs de transcription correspondent aux membres de la superfamille des AP2/ERF. L'accumulation de transcrits des gènes AP2/ERF a été analysée au cours du processus d'embryogenèse somatique chez des lignées de cal avec différents potentiels de régénération et dans différents tissus végétatifs et reproducteurs. L'analyse de l'abondance relative de transcrits dans les différents tissus montre que les ERFs des groupes I, VII et VIII sont fortement présents à tous les stades de l'embryogenèse somatique et dans les tissus immatures et matures de fleurs males et femelle, d'embryons zygotiques, de feuilles, d'écorce et de latex. Quarante gènes AP2/ERF représentent des marqueurs d'expression génique pour le potentiel de régénération de plantes de lignées de cal à différents stades du processus d'embryogenèse somatique. Quatorze marqueurs d'expression génique permettent même de prédire la capacité de régénération dès le stade de multiplication du cal. Cinquante-neuf marqueurs d'expression géniques sont spécifiquement exprimés dans les différents tissus de l'hévéa, et plusieurs AP2/ERFs ont les transcrits fortement accumulés dans le latex. La plupart des marqueurs de l'expression génique du latex appartient aux ERF du groupe VII. Les ERFs de ce groupe ont un motif conservé en N-terminal (MCGGAII), lequel est impliqué dans la voie N-end rule. Les analyses de localisation subcellulaire et de transactivation suggèrent que ces gènes HbERF-VII codent pour des facteurs de transcription fonctionnels potentiellement impliqués dans la réponse à l'hypoxie dans le latex. / Hevea brasiliensis is the major industrial crop for natural rubber (NR) production. Ethephon stimulation, an ethylene releaser, is used for increasing latex production by prolonging latex flow and stimulating the metabolism required for the latex regeneration. However, the mechanism of ethylene action is not clearly elucidated in this species. Ethylene is an important signal regulating the plant development. AP2/ERF transcription factors, and especially Ethylene-Response Factors, play a crucial role in plant development and response to biotic and abiotic stresses. Ethylene production and signalling are also important to somatic embryogenesis, especially for species that are recalcitrant in in vitro culture.In this study, a comprehensive Hevea transcriptome was improved using additional RNA reads from reproductive tissues in a new assembly. The 30,342 contigs were annotated in the Gene Ontology database. The analysis of transcription factors led to 2,448 contigs being identified, which were classed in 58 transcription factor families. Six percent of the transcription factors corresponded to members from the AP2/ERF superfamily. The transcript accumulation of AP2/ERF genes was analyzed during somatic embryogenesis for callus lines with different regeneration potential and in various vegetative and reproductive tissue of Hevea. The relative transcript abundance were studied and showed that ERFs from group I, VII and VIII were abundant at all stages of the somatic embryogenesis as well as, in both immature and mature male and female flowers, zygotic embryos, leaf, bark and latex. Forty genes were identified as expression marker for callus with different plant regeneration potential regeneration capacity. Interestingly, fourteen expression marker genes were found that be able to predict the regeneration capacity of callus at proliferating calli, the early stage of somatic embryogenesis process. Fifty-nine expression marker genes were found in the various plant tissues. Several AP2/ERF genes were shown highly transcript accumulation in latex and were assigned as latex expression marker genes. Almost of latex expression marker genes belong to the ERF group VII. Base on conserved motif analysis showed this ERF group contained the conserved N-terminal motif (MCGGAII) involved in the N-end rule pathway. Subcellular localization and transactivation analyses suggested that HbERF-VII candidate genes encoded functional transcription factors.

Le transport subcellulaire et la traduction localisée des molécules d'ARNm semble être un processus très répandu et important pour contrôler la distribution asymétrique des protéines dans les cellules. L’ARNm, Bsg25D, connu pour se localiser aux centrosomes et aux microtubules astraux dans les embryons de drosophile au cours des premiers événements d'embryogenèse, a été sélectionné pour déterminer le rôle et l'importance du ciblage de l'ARNm à l'appareil mitotique lors de la division cellulaire. La localisation de Bsg25D aux centrosomes dans les embryons de drosophile est conservée entre espèces telles que D. melanogaster, D. simulans et D. yakuba. Bsg25D encode une protéine qui est étroitement liée à la Ninein (Nin) et à la Ninein-like protein (Nlp), deux protéines associées aux centrosomes présentes dans les cellules mammifères. L’analyse structure-fonction démontre que la région codante et la région 3’UTR de Bsg25D sont nécessaires pour son ciblage. Ceci suggère qu’un élément de régulation en cis, qui favorise sa localisation se situe dans la région codante + 3’UTR. / The subcellular transport and localized translation of mRNA molecules is emerging as a highly prevalent and important process for controlling asymmetric protein distribution in cells. A candidate mRNA, Bsg25D, known to localize to centrosomes and astral microtubules in Drosophila embryos during early events of embryogenesis, was selected to determine the role and importance of mRNA targeting to the mitotic apparatus during cell division. The localization of Bsg25D to centrosomes in Drosophila embryos is conserved between species such as D. melanogaster, D. simulans and D. yakuba. Bsg25D encodes a protein closely related to centrosome-associated proteins Ninein (Nin) and Ninein-like protein (Nlp) in mammalian cells. Structure function analysis revealed that the coding and 3’UTR of Bsg25D are necessary for its targeting pattern, suggesting that a cis-regulatory motif that drives its localization, is in the coding + 3’ UTR region.

Chez le pin maritime l’embryogenèse somatique, méthode de multiplication végétative performante, n’est pas optimisée la limite étant le contrôle du développement des embryons somatiques (ES). Nos objectifs ont été 1) d’étudier les mécanismes physiologiques, cellulaires et moléculaires précoces contrôlant la différenciation des ES en réponse à une disponibilité en eau réduite 2) d’évaluer pour l'ES cotylédonaire de 12 semaines son état de maturité, son protéome afin de les comparer à l'embryon zygotique (EZ). 1) Pour le 1er objectif, le rapprochement de données de transcriptomique et de protéomique a été entrepris. Nous avons observé une réponse physiologique et moléculaire ABA-dépendante entrainant une transition précoce de la prolifération vers la différenciation des ES (surexpression de protéines impliquées dans la division cellulaire, l'embryogenèse et la synthèse de l'amidon). Une protéine de type germine et une ubiquitine ligase apparaissent comme marqueurs potentiels de l’embryogenèse somatique précoce du pin maritime, alors que la protéine phosphatase 2C marque la réponse adaptative à l’environnement de culture. 2) La maturité de l’ES cotylédonaire a été étudiée aux niveaux physiologiques (masse sèche, teneur en eau) et biochimiques (teneur en protéines totales, en sucres solubles). Des ES de 10, 12 ou 14 semaines se révèlent semblables. Une méthode de classification hiérarchique ascendante basée sur 9 variables explicatives, montre que l’ES est similaire à l’EZ cotylédonaire frais (protéomes présentant 94% d’homologie). Parmi les protéines communes, 3 familles ont été identifiées (protéines de réserve, protéines de réponse au stress HSP, protéines LEA) ainsi que l’aldose réductase et l’adénosine kinase. Nous les proposons comme marqueurs génériques du stade cotylédonaire de l'embryogenèse tardive du pin maritime. L’ensemble des résultats contribue à une meilleure compréhension de l’embryogenèse somatique du pin maritime. / In maritime pine somatic embryogenesis, a powerful method of vegetative propagation, is not optimized the limitation being the control of the somatic embryo (SE) development. Our objectives were 1) To study the early physiological, cellular and molecular mechanisms controlling SE differentiation in response to a reduced water availability 2) to estimate for cotyledonary SE 12 weeks old, its maturity, its proteome to compare them to the zygotique embryo (ZE). 1) For the 1st objective, transcriptomic and proteomic data were combined. We observed a physiological and molecular answer ABA-dependent, inducing an early transition from proliferation towards SE differentiation (surexpression of proteins involved in the cellular division, the embryogenesis and in starch synthesis). A protein of germin type and an ubiquitine ligase appear as potential markers of the early somatic embryogenesis of maritime pine, while the phosphatase protein 2C stands out the adaptive answer to the environment of culture. 2) Cotyledonary SE maturity was studied at the physiological (dry weight, water content) and biochemical levels (total protein content, soluble sugars). SE of 10, 12 or 14 weeks old appeared very similar. A hierarchical ascendant cluster analysis based on 9 explanatory variables, shows that SE is similar to the fresh cotyledonary EZ; proteome profiling further confirmed high similarity (94.5%) between them. Protein profiling revealed biomarkers belonging to 3 large families of proteins (HSP, LEA and storage proteins) or the aldose reductase and the adenosine kinase. We propose them as generic markers of the cotyledonary stage of the late embryogenesis of the maritime pine. All the results contribute to a better understanding of the somatic embryogenesis of maritime pine.

Chez les végétaux supérieurs, l’embryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle l’embryon établit les principales structures qui formeront la future plante et synthétise et accumule des réserves définissant le rendement et la qualité nutritionnelle des graines. Ainsi, la compréhension des évènements moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine représente un intérêt agronomique majeur. Toutefois, l'analyse des premiers stades de développement est souvent difficile parce que l'embryon est petit et intégré à l'intérieur du tissu maternel. Solanum chacoense qui présente des fleurs relativement grande facilitant l’isolation des ovules, a été utilisée pour l’étude de la biologie de la reproduction plus précisément la formation des gamètes femelles, la pollinisation, la fécondation et le développement des embryons. Afin d'analyser le programme transcriptionnel induit au cours de la structuration de ces étapes de la reproduction sexuée, nous avons mis à profit un projet de séquençage de 7741 ESTs (6700 unigènes) exprimés dans l’ovule à différents stades du développement embryonnaire. L’ADN de ces ESTs a été utilisé pour la fabrication de biopuces d’ADN. Dans un premier temps, ces biopuces ont été utilisé pour comparer des ADNc issus des ovules de chaque stade de développement embryonnaire (depuis le zygote jusqu’au embryon mature) versus un ovule non fécondé. Trois profils d’expression correspondant au stade précoce, intermédiaire et tardive ont été trouvés. Une analyse plus approfondie entre chaque point étudié (de 0 à 22 jours après pollinisation), a permis d'identifier des gènes spécifiques caractérisant des phases de transition spécifiques. Les annotations Fonctionnelles des gènes differentiellement exprimés nous ont permis d'identifier les principales fonctions cellulaires impliquées à chaque stade de développement, révélant que les embryons sont engagés dans des actifs processus de différenciation. Ces biopuces d’ADN ont été par la suite utilisé pour comparer différent types de pollinisation (compatible, incompatible, semi-compatible et inter-espèce) afin d’identifier les gènes répondants à plusieurs stimuli avant l'arrivé du tube pollinique aux ovules (activation à distance). Nous avons pu démontrer que le signal perçu par l’ovaire était différent et dépend de plusieurs facteurs, incluant le type de pollen et la distance parcourue par le pollen dans le style. Une autre analyse permettant la comparaison des différentes pollinisations et la blessure du style nous a permis d’identifier que les programmes génétiques de la pollinisation chevauchent en partie avec ceux du stress. Cela était confirmé en traitant les fleurs par une hormone de stress, méthyle jasmonate. Dans le dernier chapitre, nous avons utilisé ces biopuces pour étudier le changement transcriptionnel d’un mutant sur exprimant une protéine kinase FRK2 impliqué dans l’identité des ovules. Nous avons pu sélectionner plusieurs gènes candidat touchés par la surexpression de cette kinase pour mieux comprendre la voie se signalisation. Ces biopuces ont ainsi servi à déterminer la variation au niveau transcriptionnelle des gènes impliqués lors de différents stades de la reproduction sexuée chez les plantes et nous a permis de mieux comprendre ces étapes. / In higher plants, embryogenesis is a key phase of development during which the embryo establishes the main structures that will form the future plant, synthesizes, and accumulates the reserves that will define the yield and nutritional quality of the seeds. Thus, understanding the molecular and physiological events leading to the formation of the seed is of major agronomic interest. However, analysis of early stages of development is often difficult because the embryo is small and integrated within the maternal tissue. Solanum chacoense, whose relatively large flowers facilitate the isolation of ovules, was used to study the biology of reproduction, in particular the formation of female gametes, pollination, fertilization and embryo development. To analyze the transcriptional program induced during these stages of sexual reproduction, we produced amplicon-derived microarrays with 7741 ESTs isolated from ovules bearing embryos from different developmental stages. These chips were first used to compare cDNA of unfertilized ovule with ovule cells of each stage of embryonic development (from zygote to mature embryo). During embryogenesis, three major expression profiles corresponding to early, middle and late stages of embryo development were identified. Further analysis, of time points taken every 2 days from 0 to 22 days after pollination allowed the identification of a subset of stage-specific and transition-specific genes. Functional annotation of differentially expressed genes allowed us to identify the major cell processes implicated at each stage of development and revealed that embryos are engaged in active differentiation. The DNA microarrays were then used to compare different types of pollination (compatible, incompatible, semi-compatible and inter-species) to identify genes responding to various stimuli before the pollen tube reach the ovules (activation at distance). We found that the signal received by the ovary was different and depended on several factors including the pollen source and the distance traveled by the pollen in the style. Another analysis comparing different pollinations with wounding of the style showed that the genetic programs of pollination overlap with those of stress. This was confirmed by treating the flowers with a stress hormone, methyl jasmonate. lastly, we used the microarrays to study transcriptional changes in mutant ScFRK2. The over expression of FRK2 affect the ovule identity. We were able to select several candidate genes that may have a role in ovules identity signaling. These chips were used to determine the variation in transcription of genes involved at various stages of sexual reproduction in plants and has allowed us to better understand these steps at the transcriptional level.

La truite arc-en-ciel carnivore (Oncorhynchus mykiss) est considérée comme une espèce pauvre utilisatrice de glucides alimentaires. Des études récentes ont montré qu'une hypométhylation globale de l'ADN hépatique induite par un régime alimentaire riche en glucides et pauvre en protéines pourrait être impliquée dans l'établissement / le maintien du de ce phénotype chez la truite, mais le détail des mécanismes sous-jacents reste inconnu. La thèse vise à étudier les mécanismes épigénétiques sous-jacents à ce phénotype de faible utilisation des glucides alimentaire chez la truite et à examiner si le métabolisme du glucose et l’épigénome chez les juvéniles peuvent être programmés par un stimulus hypoxique précoce. Nous avons d’abord identifié tous les gènes paralogues liés aux voies de méthylation / déméthylation de l’ADN (dnmt, tet et tdg) dans le génome de la truite, clarifié leurs histoires évolutives et analysé leurs profils d’expression au cours de la gamétogenèse et de l’embryogenèse chez la truite. Nous avons ensuite étudiés plus en détail les processus et les mécanismes potentiellement à l’origine de l'hypométhylation de l'ADN hépatique global constatée chez la truite après un régime riche en glucides et pauvre en protéines. Les résultats ont montré pour la première fois qu'une diminution du taux deprotéines et une augmentation du taux de glucides dans l’aliment induisent de manière indépendante et en interaction une hypométhylation hépatique globale chez la truite, qui semble établie par le biais d'une voie de déméthylation active. Nous avons également constaté qu’une forte hyperglycémie induite par une injection de glucose induit une hypométhylation globale de l’ADN au niveau des sites CmCGG dans le foie de la truite. Les mécanismes détaillés de ces processus de déméthylation restent à élucider. Enfin, grâce à la stratégie de programmation métabolique, nous avons pour la première fois confirmé que l’utilisation d’un stimulus non nutritionnel au début de la vie, l’hypoxie, pouvait moduler de façon persistante la transcription des gènes liés au métabolisme du glucose chez la truite juvénile sans nuire aux performances de croissance. De plus, selon sa nature chronique ou aigue, l’hypoxie, a tendance à induire des effets de programmation opposés sur les gènes codants pour les transporteurs au glucose notamment dans le foie et le muscle de la truite juvénile. Dans son ensemble, la thèse met en avant notre compréhension du rôle du méthylome dans la contribution à la faible capacité d'utilisation des glucides alimentaires chez la truiteLa thèse met aussi en lumière le potentiel d'utilisation de l'hypoxie comme stimulus pour programmer le métabolisme du glucose, l'épigénome et l'utilisation des glucides alimentaires chez la truite arc-en-ciel. / The carnivorous rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) is considered as a poor user of dietary carbohydrates. Recent studies showed that a high-carbohydrate/low protein diet inducing hepatic global DNA hypomethylation could be involved in the establishment/maintenance of the poor dietary carbohydrates utilisation phenotype in trout, but the detail mechanisms remain unclear. The present thesis aimed at investigating the epigenetic mechanisms underlying this poor dietary carbohydrate utilisation phenotype in trout, and exploring if the glucose metabolism and the epigenome in juveniles can be programmed through a hypoxic stimulus during early life. We first identified all the paralogous genes related to DNA methylation/demethylation pathways (dnmt, tet and tdg) in trout genome, clarified their molecular evolution histories and monitored their transcriptional expression patterns during gametogenesis and embryogenesis in trout. Besides, we investigate further the causes, processes and potential mechanisms about the hepatic global DNA hypomethylation in trout after feeding a high carbohydrate/low protein diet. Results for the first time demonstrated that a decrease in protein content and an increase in carbohydrate content in the diet can independently as well as interactively induce hepatic global hypomethylation in trout. This global loss of methylation is probably established through an active demethylation pathway. We also found that a strong hyperglycaemia induced by glucose injection induces global CmCGG hypomethylation in the liver of trout. The detailed mechanisms of these demethylation processes remain to be elucidated. Finally, through metabolic programming strategy, we confirmed for the first time that using a non-nutritional stimulus, hypoxia, during early life stage persistently modulates the transcription of glucose metabolism-related genes in juvenile trout without negative effects on growth performance. Moreover, acute and chronic hypoxia tended to induce opposite programming effects on glucose-transporter encoding genes in both liver and muscle of juvenile trout. Together, the present thesis brings forward our understandings about the roles of epigenetics in contributing to the low ability to use dietary carbohydrates in trout, and sheds light on the potential of using hypoxia as the stimulus in metabolic programming strategy to tailor the glucose metabolism, the epigenome and dietary carbohydrate utilisation in rainbow trout.