Cette thèse menée à l'interface entre deux écoles doctorales, a permis d'étudier la diversité virale et de proposer l'utilisation de biomarqueurs pour répondre à des questions environnementales. La première partie présente l'étude et la caractérisation de familles de virus géants isolées au laboratoire Information Génomique et Structurale. La première, les Pandoravirus, découverte il y a 2 ans, remet en question la définition de virus, leur origine et leur mode d'évolution. Ce virus possède un génome dépassant 2,5 Mb codant pour plus de 2500 protéines, dont 90% complètement inédites. Une autre famille de virus, les Marseilleviridae, m'a permis de mesurer leur vitesse d'évolution. Les particularités de cette famille sont (i) des génomes extrêmement conservés et (ii) la séparation de la famille en différentes lignées en fonction de leur pourcentage d'identité nucléotidique. J'ai pu étudier l'évolution de cette famille, montrant que la majorité des gènes de ces virus sont conservés entre les lignées et sous pression de sélection, donc nécessaires à leur réplication. La deuxième partie avait pour but de valider l'utilisation de marqueurs biologiques afin de répondre à une question environnementale. Il s'agissait d'identifier l'origine de l'eau saumâtre d'une rivière souterraine. Pour cela nous avons recensé les communautés de procaryotes de différentes sources d'eau douce et d'eau de mer dans le but de les comparer aux communautés de la rivière souterraine. Cette démarche nous a permis de conclure sur l'origine à la fois marine et terrestre de l'eau de l'exsurgence souterraine. Des hypothèses sur le mode d'acheminement de ces eaux vers l'exsurgence sont également proposées. / This thesis which takes place between two doctoral schools, allowed us to study viral diversity and to suggest the use of a biomarker to answer environmental questions. The first part presents a work on the characterization of two giant virus families isolated in the IGS laboratory. The first family, Pandoraviruses, questions the definition of virus, their origin and the way they evolve. This virus’ genome is bigger than 2,5 Mb, which codes for more than 2,500 proteins, of which 90% were unknown before. The isolation of new members of this family could allow us to study their evolution. Another virus family, Marseilleviridae, allowed me to study their evolution speed. This family features are (i) to have highly conserved genomes and (ii) the family is separated in three lineages, according to their nucleotide identity percentage. I thus studied the evolution of this family, showing that most genes of these viruses are conserved between lineages and under selection pressure, therefore necessary for their replication. The second part describes a work to validate the use of a biologic marker in order to respond an environmental question. We tried to identify the origin of underground river brackish water flowing from a submarine karstic spring in Port-Mio, Cassis. For that we initiated a comparison of prokaryotic community from various springs of fresh water, sea water, and the underground river. This method, coordinated to biogeochemical data allowed us to identify biomarkers which are specific of each sample. We can then conclude that this brackish water finds an origin in both fresh and sea water. Hypothesis on the way these waters flows in the spring are also proposed.

La résistance aux agents de biocontrôle est un problème majeur dans les cultures du monde entier. Ainsi, le carpocapse du pommier, Cydia pomonella, a développé des résistances contre des traitements répétés au Cydia pomonella granulovirus (CpGV) dans plusieurs pays d’Europe. Ces résistances posent la question de la durabilité de ce type de lutte contre les ravageurs. Ce travail porte sur l’étude de plusieurs aspects des interactions granulovirus/hôtes : en premier lieu, sur l’étude des différences de sensibilité au CpGV entre des colonies d’insectes de laboratoire afin de mieux cerner les mécanismes d’apparition de résistances. Concernant le virus, le génome complet de cinq isolats viraux utilisés au cours de ces travaux a été séquencé et une analyse des gènes positivement sélectionnés a été conduite afin de découvrir de nouveaux gènes potentiellement importants pour la valeur sélective du virus. L’adaptabilité du CpGV à un hôte C. pomonella résistant ainsi qu’à un hôte d’une espèce proche, Cydia molesta a également été étudiée. Enfin, l’efficacité, sur différentes colonies d’insectes, de populations de génotypes viraux mélangées ainsi que de leurs générations successives ont été analysés. Ces études nous ont permis de mettre en évidence une diversité génétique très étendue chez le CpGV ainsi que des phénomènes de co-infections d’une même cellule et de recombinaison. Ainsi, s’il semble impossible de certifier une méthode de biocontrôle d’une efficacité constante, il apparait que les capacités évolutives des virus permettront de supporter des phénomènes de résistance des hôtes. Un suivi annuel afin de permettre une évolution dirigée du virus sera toutefois obligatoire. / Resistance to biocontrol agents is a critical issue worldwide in orchards. Thereby the codling moth Cydia pomonella developed resistances under repeated treatments with Cydia pomonella granulovirus (CpGV) in several European countries. These resistances raise the issue of the durability of such a pest control. This work aims to investigate various aspects of granulovirus/host interactions: first by studying the susceptibility variations to CpGV infection between different laboratory insect colonies in order to assess the mechanisms of resistances apparition; to investigate the virus diversity, complete genomes of five viral isolates used over this work have been sequenced and an analysis of the positively selected genes has been carried out as to come up with new genes potentially important for the fitness of the virus. The adaptability of CpGV to a resistant C. pomonella host as well as to a related specie, Cydia molesta has also been studied. Finally, the efficiency, on different insect colonies, of mixed populations of viral genotypes as well as their successive offspring have been analyzed. These studies allowed highlighting a wide genetic diversity among CpGVs, together with co-infection within cell and recombination phenomenon. Thus, if it seems impossible to certify a biocontrol method with constant efficacy, it appears that the evolutive capacities of viruses will allow overcoming host resistance phenomenon. However, one will need to keep one step ahead from the virus, which means an annual survey to permit a directed evolution of the virus.

Le séquençage haut débit a été utilisé dans ce travail pour reconstruire avec des méthodes adaptées le génomeviral entier du virus de l’hépatite C (VHC) notamment pour le typer avec précision. Une étude a ainsi permisde mettre en évidence la présence d’une forme recombinante du VHC chez un patient. Une autre a permisde typer et détecter les mutations de résistance de plusieurs souches de VHC de génotypes différents. Enfin,une dernière étude basée sur cette approche a permis de découvrir une souche VHC appartenant à un nouveausous-type. Le séquençage haut débit a aussi été utilisé dans ce travail pour détecter des infections multiples etanalyser l’évolution virale en ciblant des gènes du VHC et en mettant en œuvre des méthodes non spécifiquespour 2 patients VHC sous traitement. Cette étude rétrospective a permis de définir la composition de chaqueéchantillon temporel, estimer leur diversité nucléotidique, explorer la structure génétique de la population viraleet son évolution temporelle et dater les infections secondaires. Les résultats obtenus supportent l’hypothèse d’unmécanisme d’apparition de résistance au traitement (selective sweeps). / High-throughput sequencing has been used in this work to reconstruct with adapted methods the whole genomeof the hepatitis C virus (HCV) particularly for accurately typing the virus. Thus, we managed to detect in a studya recombinant form of HCV circulating within a patient. We typed and detected in another study resistancemutations of several HCV strains of different genotypes. Finally, a last study based on this approach enabled touncover a HCV strain belonging to a new subtype. High-throughput sequencing has also been used in this workto detect multiple infections and analyze viral evolution with targeted HCV genes and non-specific methods for2 HCV patients under treatment. This retrospective study enabled to define the composition of each temporalsample, assess their nucleotide diversity, investigate viral population genetic structure and temporal evolutionand date secondary infections. Results of this analysis support the hypothesis of onset mechanism of treatmentresistance (selective sweeps).