La régulation de l’expression des gènes est critique pour l’adaptation des cellules à leur environnement et pour leur homéostasie. La transcription, qui représente une étape essentielle de l’expression des gènes, est contrôlée par plusieurs facteurs et cofacteurs. L’un de ces cofacteurs, TRRAP, correspond à la plus grosse sous-unité de deux complexes de remodelage de la chromatine, SAGA et TIP60. TRRAP interagit avec divers facteurs de transcription, tels que c-MYC et E2Fs et permet ainsi le recrutement de SAGA et TIP60 aux promoteurs des gènes. TRRAP est un membre d’une famille de kinases atypiques, les PIKKs. Des études antérieures ont défini la co-chaperonne TTT comme régulateur essentiel de la stabilité et l’activité des PIKKs. Contrairement aux autres PIKKs, TRRAP ne possède pas les résidus requis à son activité catalytique et représente donc la seule pseudo-kinase parmi les PIKKs. Bien que TTT interagit et stabilise TRRAP, son rôle sur l’activité de ce dernier reste inconnu. En utilisant un système de dégron inductible qui permet la dégradation rapide de protéines endogènes, nous avons démontré que TTT est requis pour l’assemblage de TRRAP dans ses complexes fonctionnels précédent son import nucléaire. De plus, à travers des analyses transcriptomiques, nous avons pu déterminer que TTT régule la transcription de plusieurs gènes TRRAP-dépendants dans des cellules de cancer colorectal. L’analyse du profile de fixation de TRRAP à l’échelle du génome grâce à la technique du CUT&RUN suivie d’un séquençage à haut débit (CUT&RUN-seq), a permis d’identifier les cibles directes de TRRAP, parmi lesquelles seule une fraction restreinte correspond à des cibles directes de MYC. Nous avons également découvert que TRRAP possède un rôle de répresseur direct sur la transcription d’une partie des gènes stimulés par l’interféron (ISGs) qui interviennent dans la réponse à l’interféron du système immunitaire innée. En outre, nos résultats suggèrent que TRRAP et sa co-chaperonne TTT participent à la tumorigenèse notamment en maintenant et régulant un programme transcriptionnel spécifique. / Gene expression regulation is critical for cells to adapt to external changes and maintain their homeostasis. Transcription is an essential step in gene expression and is controlled by numerous factors and cofactors. One such cofactor is TRRAP, the largest subunit of two distinct chromatin-modifying complexes, SAGA and TIP60. TRRAP interacts with a diverse range of transcription factors including c-MYC and E2Fs, and mediates the recruitment of SAGA and TIP60 to gene promoters. TRRAP is a member of the PIKK family of atypical kinases. Prior studies defined the TTT co-chaperone as an essential regulator of PIKK stability and activity. In contrast to its cognate kinases, TRRAP lacks catalytic residues and is the sole pseudokinase among PIKKs. Although TTT has been shown to stabilize and interact with TRRAP, the role of TTT on TRRAP function remains unknown. Using an inducible degron system that allows the rapid and acute depletion of endogenous proteins, we demonstrated that TTT is required to assemble TRRAP within its functional complexes prior its nuclear import. Additionally, through transcriptomic analyses we determined that TTT regulates a large number of TRRAP-dependent genes in colorectal cancer cells. Profiling of the genome-wide binding of TRRAP via CUT&RUN-seq identified the direct targets of TRRAP, of which only a small fraction overlaps with MYC targets. We also uncovered a direct inhibitory role of TRRAP on a subset of the interferon-stimulated genes, which mediate the interferon response in the innate immune system. Altogether, our data suggest that TRRAP and its chaperone TTT are involved in tumorigenesis through the maintenance of a specific transcriptional program.

L'expression du génome plastidial, un des trois génomes (nucléaire, mitochondrial et plastidial) qui coexistent dans les cellules végétales, est assurée par trois ARN polymérases. Deux NEP (Nuclear-Encoded RNA Polymerase) transcrivent la plupart des gènes de ménage tandis que la PEP (Plastid-Encoded RNA Polymerase) transcrit principalement les gènes liés à la fonction photosynthétique en s'associant à des facteurs de transcription d'origine nucléaire (facteurs sigma) importés dans le plaste. De précédents travaux dans l'équipe ont montré que, contrairement aux observations généralement admises, les trois ARN polymérases sont nécessaires pour assurer une germination efficace des graines d'Arabidopsis. L'objectif de notre travail est de comprendre comment ces enzymes ont été mises en place au cours de la formation de la graine. Pour cela, nous avons analysé l'expression de l'appareil transcriptionnel et du transcriptome plastidial durant les trois phases de formation de la graine d'Arabidopsis thaliana, c'est à dire l'embryogenèse, la maturation (phase photosynthétique) et la dessiccation. L'expression globale du transcriptome plastidial montre que les changements quantitatifs des transcrits sont les plus élevés pour les transcrits des gènes liés à la fonction photosynthétique. Ils sont très fortement exprimés pendant la phase de la maturation et diminuent ensuite, comme leurs protéines correspondantes. Nous observons également une forte accumulation des protéines codant les NEP et les sous unités de la PEP pendant la période de maturation des graines, suivie d'une forte diminution pendant la dessiccation. Cependant, les ARNm correspondants augmentent pendant la dessiccation. Le stockage de ces ARNm codant l'appareil transcriptionnel constitue une étape cruciale pour l'efficacité de la germination de la graine. La quantité de matériel biologique disponible pour ces études étant très limitée, nous avons développé une nouvelle technique de détection des ADNc sur lame de quartz, utilisant la microscopie TIRF. Cette méthode augmente la résolution (elle permet la détection de molécules uniques) et diminue considérablement la quantité de matériel nécessaire à l'hybridation. Finalement, nous avons analysé les conditions sous lesquelles se déroule la photosynthèse embryonnaire. Ces études ont montré que la photosynthèse dans l'embryon se déroule dans un environnement particulier, hypoxique, et sous un éclairement enrichi en longueurs d'onde vertes. Cependant, la structure et le fonctionnement de l'appareil photosynthétique sont semblables à ceux d'une feuille. Nous avons également montré que l'étape transitoire de la photosynthèse embryonnaire est indispensable à la vigueur germinative des graines. Les résultats obtenus lors de ce travail apportent de nouvelles informations sur le fonctionnement de la transcription plastidiale au cours de la formation de la graine. L'importance de l'accumulation d'ARNm, de certaines protéines ainsi que celle de la photosynthèse embryonnaire dans la vigueur germinative ont été soulignées. Ces données permettent de comprendre comment l'efficacité de la germination est conditionnée par la phase de formation de la graine. / Transcription of the plastid genome, one of the three genomes (nuclear, mitochondrial and plastidial) that co-exist in the plant cell, is performed by three ARN polymerases. Two NEPs (Nucleus-Encoded Plastid RNA polymerases) transcribe mainly housekeeping genes and one PEP (plastid-encoded RNA polymerase) transcribes principally photosynthesis related genes. PEP needs transcription factors of the sigma type that are nucleus-encoded. We have previously shown that all three RNA polymerases are present in dry seeds and are necessary for efficient germination. These findings raised the question of how theses RNA polymerases come into the dry seeds and what is the importance of plastid gene expression during seed formation. To answer this question my work consisted in the characterization of plastid gene expression profiles and the expression of the components of the plastid transcriptional machinery during the three phases of seed formation, i. e. embryogenesis, maturation (embryonic photosynthesis) and desiccation. The analysis of global plastid transcriptome patterns shows that mRNAs encoding proteins engaged in photosynthesis show the highest quantitative changes during seed formation. Highest mRNA levels are observed during maturation. During desiccation, photosynthesis related mRNA levels as well as the levels of the corresponding proteins strongly decrease. Concerning the expression of NEP and PEP components, we observe also a peak of protein accumulation during maturation that is followed by a strong diminution of the protein levels. On the other hand, the corresponding mRNAs increase continuously during desiccation. This means that these mRNAs accumulate without being translated. We conclude that the storage of mRNAs coding components of the plastid transcriptional machinery in dry seeds is important for efficient germination. Regarding the limited amount of biological material that is available for these types of studies, we have developed a new method for cDNA analyses on microchips that utilises quartz plates and TIRF microscopy. In this way we can visualise single molecules and the amount of necessary material is considerable diminished. Finally, we have also partially characterized the conditions under which embryonic photosynthesis is performed. These studies show that photosynthesis occurs in a special environment that is characterized by hypoxic atmosphere and green enriched light. However, the structure and functioning of the photosynthetic apparatus in seed chloroplasts seems to be very similar to that of chloroplasts in green leaves. This opens the question of how seed photosynthesis can be efficient. On the other hand we have shown that embryonic photosynthesis is indeed very important for efficient germination. Altogether, results provide new information on the functioning of plastid photosynthesis and transcription during seed formation. They underline the importance of the accumulation of NEP and PEP coding mRNAs in dry seeds. We suggest that embryonic photosynthesis influences seed germination not only by providing reserve compounds but also by producing NEP and PEP proteins. Although the majority of these proteins are degraded during desiccation, traces persist and are stored in dry seeds thus assuring immediate transcription of the plastid genome during imbibition/stratification. Our results explain how efficiency of germination is conditioned during seed formation.

Le blé tendre, Triticum aestivum, est une des céréales les plus cultivées dans le monde. Le changement climatique qui se développe actuellement contraint fortement les cultures et altère leur rendement. La compréhension des mécanismes de réponse du blé tendre aux stress abiotiques est donc une problématique d’actualité. Plusieurs grandes familles de facteurs de transcription, dont la famille NAC,interviennent dans le développement de la plante et dans sa réponse aux stress environnementaux. Cette thèse, structurée en 3 volets, est ciblée sur l’étude de la famille NAC chez le blé tendre : les TaNAC. Dans un premier temps, nous avons étudié la structuration génomique et phylogénétique des 488 membres de la famille TaNAC, recensés à partir de la base de données la plus récente du blé tendre.Nous avons aussi étudié l’histoire évolutive de cette famille, qui a été marquée par des événements de duplication et de rétroposition. Enfin, une analyse de sa diversité allélique a permis d’identifier des gènes qui présentent des SNP montrant une forte association avec des paramètres d’accumulation des protéines de réserve dans le grain. Le deuxième chapitre de cette thèse a porté sur l’étude de l’expression de ces 488 gènes TaNAC dans plusieurs organes et en réponse aux stress thermique et sécheresse. Une analyse globale a été réalisée à partir de données bio-informatiques, suivie d’une étude in planta de l’expression d’une sélection de 23 gènes. Les profils d’expression obtenus ont révélé l’existence de 4 gènes TaNAC, encore jamais décrits dans la littérature et qui interviennent dans le développement du grain de blé tendre mais aussi dans sa réponse adaptative à plusieurs stress abiotiques. Le troisième volet de cette thèse a donc porté sur la caractérisation génétique, moléculaire et physiologique de ces 4 facteurs de transcription TaNAC. Ils appartiennent à un clade rassemblant des séquences présentant des similitudes génomique et structurale. De plus, ils sont localisés dans le noyau et leurs profils d’expression sont similaires, avec toutefois un niveau variable entre gènes et entre homéologues pour chaque gène. En réponse à un stress thermique modéré, ce profil d’expression est accéléré au cours du développement du grain ; le stade 120°Cj étant le stade clé qui montre la plus grande différence d’expression de ces gènes entre les conditions contrôle et stressée. Pour des raisons techniques, la production de plantes transgéniques sur- et sous-exprimant ces gènes n’a pas permis de valider l’implication de ces 4 TaNAC dans le développement du grain et en réponse à la température. Une analyse de génétique d’association a toutefois permis de mettre en évidence un lien entre des marqueurs moléculaires situés dans ces gènes et l’accumulation des protéines de réserve.Globalement, les résultats obtenus ont montré que des membres de la famille TaNAC sont impliqués dans le développement du blé tendre et dans sa réponse aux stress abiotiques. Plus particulièrement, 4 facteurs de transcription TaNAC semblent jouer un rôle clé dans l’accumulation des protéines dans le grain en réponse à un stress thermique modéré. / Bread wheat, Triticum aestivum, is one of the most cultivated cereal in the world. The climate change that is currently developing strongly constrains crops and impairs their yield. Understanding the wheat response mechanisms to abiotic stresses is therefore a current issue. Several major families of transcription factors, including the NAC family, are involved in the plant development and its response to environmental stresses. This thesis, structured in three parts, is focused on the study of the NAC family in bread wheat (TaNAC).First, we studied the genomic and phylogenetic structure of the 488 members of the TaNAC family identified from the latest database of bread wheat. We also studied the evolutionary history of this family, which was marked by duplication and retroposition events. Finally, an analysis of its allelic diversity allows us to identify genes with SNP showing a strong association with storage protein accumulation parameters in the grain. In a second part, we studied the expression of these 488 TaNAC genes in several organs and in response to heat and drought. An overall analysis was performed using bioinformatic data, followed by an in planta study of the expression of a selection of 23 genes. The expression profiles revealed that four TaNAC genes, never described in the literature, are involved in the wheat grain development but also in its adaptive response to several abiotic stresses. In a third part, we focused on the genetic, molecular and physiological characterization of these four TaNAC transcription factors. They belong to a clade gathering sequences with genomic and structural similarities. Moreover, they are localized in the nucleus and their expression profiles are similar, with a variable level between genes and between homeologs for each gene. In response to moderate heat stress, this expression profile is accelerated during grain development and a key stage at 120°Cj was identified, it shows the greatest difference in genes expression level between control and stressed conditions. For technical reasons, the production of transgenic plants over- and under-expressing these genes did not validate the involvement of these 4 TaNAC in grain development and in its temperature response. An association genetic analysis, however, showed a link between molecular markers located in these genes and the storage proteins accumulation. Overall, the results showed that members of the TaNAC family are involved in the bread wheat development and its response to abiotic stresses. In particular, four TaNAC transcription factors appear to play a key role in grain protein accumulation in response to a moderate heat stress.

La gesse commune (Lathyrus sativus L.) est une légumineuse cultivée principalement en Inde, au Bangladesh et en Ethiopie qui présente des niveaux de résistance élevés pour de nombreuses contraintes abiotiques, telles que la sécheresse et l'inondation. Dans ce travail, les capacités de tolérance du Lathyrus (lignées locales " Raipur " et " Bangladesh ") à une autre contrainte abiotique, la présence de plomb, ont été déterminées des points de vue physiologique et moléculaire. Un système expérimental de culture hydroponique a été mis au point pour ces plantes. Le plomb y est introduit sous forme de nitrate de plomb (Pb(NO3)2). Les teneurs en plomb des différents organes des plantes (racines, tiges, feuilles) ont été déterminées par ICP-OES. Les réponses cellulaires dans ces organes ont été étudiées par RTPCR quantitative (PCR en temps réel). Des amorces spécifiques du Lathyrus ont été dessinées à partir des 11 séquences d'ADN complémentaires (ADNc) isolées pour la première fois et séquencées. L'un des ADNc isolé est complet et code une cystéine protéase (LsCP, 427 aa). Les autres sont des ADNc partiels et correspondent à une aspartique protéase (LsAP, 270 aa), deux ascorbate peroxidases cytosolique (LsAPXc, 195 aa) et peroxisomale (LsAPXp, 226 aa), une protéine de choc thermique (" Heat Shock Protein 70 " ; LsHSP70, 287), une homoglutathion synthétase (LshGSHS, 329 aa), une glutathion S-transférase (LsGST, 66 aa), une glutathion réductase (LsGR, 336 aa), une phytochélatine synthétase (LsPCS, 64 aa), une phospholipase D a (LsPLDa, 288 aa), un transporteur membranaire spécifique du Pb (LsCNGC, 136) et une protéine soluble (LsABCt, 331 aa). Les plantes exposées au nitrate de plomb accumulent de grandes quantités de métal dans leurs racines sous forme de plomb fortement lié aux tissus. L'accumulation d'ARN messagers de la LsPLDa suggère que les racines subissent une contrainte cellulaire et s'y adaptent. La stimulation de l'expression des gènes LsGST, LsGR et LsAPX correspondrait à la formation de complexes Pb-glutathion et à une activation du cycle ascorbate-glutathion pour la neutralisation des espèces activées de l'oxygène (ROS) délétères. Dans les feuilles exemptes de plomb, l'augmentation de l'expression des gènes LsCP, LsAP, LsAPXc, LsAPXp, LsHSP70, LsGR et LsPCS semble indiquer l'émission d'un signal racinaire transmis de manière systémique vers le reste de la plante où il déclenche la sur-expression de ces gènes. Ceci pourrait permettre aux tissus épargnés par le polluant de se préparer à son éventuelle arrivée. La chélation du Pb avec de l'EDTA dans le milieu de culture conduit à son transport vers les parties aériennes et à son accumulation dans les feuilles. L'expression du gène LsCNGC chez ces plantes est activée dans les feuilles, suggérant une participation de ce transporteur à l'entrée des complexes Pb-EDTA dans le symplasme. Comme observé chez d'autres espèces végétales, le plomb affecte le métabolisme du glutathion chez la gesse commune. Cependant, la mise en évidence d'une réaction systémique en réponse au plomb à partir des racines ainsi que la surexpression de gènes d'autolyse sont réalisées pour la première fois et pourraient être des éléments contribuant fortement à la tolérance au plomb chez cette espèce végétale sous-utilisée.

L'arsenic et l'antimoine bien que n'étant pas recensés parmi les polluants majeurs de l'environnement sont souvent retrouvés associés à d'autres contaminants. En France, et plus particulièrement dans la région Auvergne, de nombreux sites miniers où s'effectuait l'extraction de l'antimoine sont désormais à l'abandon. Pouvant présenter des risques pour les populations avoisinantes, leur réhabilitation est donc une mission d'intérêt public. L'idée de ce travail de doctorat est de tester l'effet d'un catalyseur : le ver de terre sur l'efficacité des processus de phytoremédiation. En tant qu'" ingénieurs du sol ", ils sont à la base des processus de pédogénèse et peuvent donc assurer la restructuration du sol. De plus, de nombreuses études ont montré leurs effets positifs sur la production de biomasse végétale. Cependant, les mécanismes moléculaires responsables de cette acroissement de production demeurent méconnus. Un système expérimental novateur, jamais utilisé en Ecologie des Sols et couplant la plante modèle Arabidopsis thaliana (L.) Heynh et Aporrectodea caliginosa (Savigny), un ver de terre endogé commun des régions tempérées, a été mis en place afin de 1) identifier les principales voies métaboliques modifiées en réponse aux vers de terre et pouvant expliquer leurs effets positifs sur la croissance et le développement des végétaux, 2) étudier la nutrition minérale en fer et en phosphate, notamment au niveau des variations d'expression des transporteurs de ces deux éléments, 3) tester ce système pour la phytoextraction de sédiments, issus d'un ancien site minier, contaminés à l'arsenic et à l'antimoine. Les résultats montrent que l'amélioration des processus de minéralisation est déterminante dans l'accroissement de la biomasse d'Arabidopsis thaliana qui se traduit aussi par une élévation des teneurs en azote dans les parties aériennes. Cependant, la présence de phytohormones, produites par des bactéries activées par leur transit dans le ver de terre semble également impliquée dans le renforcement de l'absorption d'azote. A l'échelle moléculaire, les vers entraînent une surexpression du gène HBT, impliqué dans la division cellulaire et semblent diminuer le stress oxydant puisque la quantité de transcrits SOD Cu/Zn diminue. Les résultats montrent de plus que les vers de terre augmentent de façon significative l'absorption et l'accumulation de fer, de phosphate et d'autres minéraux essentiels à la croissance du végétal. Moléculairement, l'augmentation de l'absorption des nutriments se traduit par une augmentation de la transcription de certains gènes codant des transporteurs tels que PHT1.3, qui est un transporteur de haute affinité pour le phosphate. Une augmentation de la transcription et également de l'activité de la protéine FRO2, qui est à l'origine de la chélation et de la réduction du fer a été observée. Dans les feuilles, les vers de terre induisent de manière systémique la surexpression d'un transporteur de phosphate localisé dans les chloroplastes, PHT2.1 et la surexpression de transporteurs du fer appartenant à la famille des NRAMPs, notamment NRAMP1,2 et 6. Dans le contexte d'une problématique de phytoremédiation, l'effet des vers de terre sur la capacité de phytoextraction d'Arabidopsis a été testé et, il ressort clairement de cette étude que les vers de terre permettent une meilleure absorption d'antimoine et d'arsenic. Cependant, ces deux métalloïdes tendent à rester dans les racines et ne sont que faiblement transferrés vers les parties aériennes. Cette formidable augmentation des concentrations en polluants dans les racines entraîne un retard de croissance considérable et affecte, dans une moindre mesure cependant, l'activité photosynthétique et les échanges gazeux d'Arabidopsis. Ainsi, ce travail de thèse a donc tout d'abord démontré la sensibilité aux vers de terre de la plante modèle Arabidopsis thaliana. Ce système expérimental novateur offre de nouvelles possibilités de recherches dans le domaine des études des interactions entre les vers de terre et les plantes, notamment en raison de la grande diversité de mutants d'Arabidopsis. De plus, ce travail a également permis de démontrer le rôle crucial de catalyseur que peuvent jouer les vers de terre en vue d'optimisation des processus de phytoextraction

L'expression du génome plastidial, un des trois génomes (nucléaire, mitochondrial et plastidial) qui coexistent dans les cellules végétales, est assurée par trois ARN polymérases. Deux NEP (Nuclear-Encoded RNA Polymerase) transcrivent la plupart des gènes de ménage tandis que la PEP (Plastid-Encoded RNA Polymerase) transcrit principalement les gènes liés à la fonction photosynthétique en s'associant à des facteurs de transcription d'origine nucléaire (facteurs sigma) importés dans le plaste. De précédents travaux dans l'équipe ont montré que, contrairement aux observations généralement admises, les trois ARN polymérases sont nécessaires pour assurer une germination efficace des graines d'Arabidopsis. L'objectif de notre travail est de comprendre comment ces enzymes ont été mises en place au cours de la formation de la graine. Pour cela, nous avons analysé l'expression de l'appareil transcriptionnel et du transcriptome plastidial durant les trois phases de formation de la graine d'Arabidopsis thaliana, c'est à dire l'embryogenèse, la maturation (phase photosynthétique) et la dessiccation. L'expression globale du transcriptome plastidial montre que les changements quantitatifs des transcrits sont les plus élevés pour les transcrits des gènes liés à la fonction photosynthétique. Ils sont très fortement exprimés pendant la phase de la maturation et diminuent ensuite, comme leurs protéines correspondantes. Nous observons également une forte accumulation des protéines codant les NEP et les sous unités de la PEP pendant la période de maturation des graines, suivie d'une forte diminution pendant la dessiccation. Cependant, les ARNm correspondants augmentent pendant la dessiccation. Le stockage de ces ARNm codant l'appareil transcriptionnel constitue une étape cruciale pour l'efficacité de la germination de la graine. La quantité de matériel biologique disponible pour ces études étant très limitée, nous avons développé une nouvelle technique de détection des ADNc sur lame de quartz, utilisant la microscopie TIRF. Cette méthode augmente la résolution (elle permet la détection de molécules uniques) et diminue considérablement la quantité de matériel nécessaire à l'hybridation. Finalement, nous avons analysé les conditions sous lesquelles se déroule la photosynthèse embryonnaire. Ces études ont montré que la photosynthèse dans l'embryon se déroule dans un environnement particulier, hypoxique, et sous un éclairement enrichi en longueurs d'onde vertes. Cependant, la structure et le fonctionnement de l'appareil photosynthétique sont semblables à ceux d'une feuille. Nous avons également montré que l'étape transitoire de la photosynthèse embryonnaire est indispensable à la vigueur germinative des graines. Les résultats obtenus lors de ce travail apportent de nouvelles informations sur le fonctionnement de la transcription plastidiale au cours de la formation de la graine. L'importance de l'accumulation d'ARNm, de certaines protéines ainsi que celle de la photosynthèse embryonnaire dans la vigueur germinative ont été soulignées. Ces données permettent de comprendre comment l'efficacité de la germination est conditionnée par la phase de formation de la graine.

Chez les espèces fruitières, la dormance est une période clé qui influencera la floraison et la fructification. La dormance est finement régulée par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux. Elle est composée de deux phases principales, l’endodormance (ou dormance « vraie ») et l’écodormance (ou dormance « environnementale »). L’endodormance est caractérisée par une incapacité totale des bourgeons à débourrer, même dans des conditions normalement propices à la croissance. C’est le froid hivernal qui permet la sortie de l’endodormance, nécessaire à la floraison puis la fructification. Les besoins en froid, quantité nécessaire de froid pour accéder à la levée de l’endodormance, sont génétiquement déterminés, et sont relativement élevés chez la plupart des variétés de cerisier doux (Prunus avium L.) comparativement à d’autres espèces. Dans un contexte de réchauffement climatique, les besoins en froid pourraient ne plus être satisfaits et conduire à des pertes économiques.. L’objectif de cette thèse est donc d’approfondir les connaissances sur les voies impliquées dans la levée d’endordormance. L’étude porte sur un panel de variétés contrastées pour leurs besoins en froid, depuis des variétés très précoces comme ‘Cristobalina’ jusqu’à des variétés très tardives comme ‘Fertard’. Des approches métabolomiques, moléculaires et d’apport exogène de molécules ont été utilisées. Les résultats montrent que les voies 1) hormonales, 2) du stress oxydatif et 3) des sucres, ont un rôle différent. La voie des sucres donne un aperçu de l’activité métabolique ainsi que des marqueurs des différentes phases de la dormance. La voie hormonale est un système permettant de contrôler la croissance sans lien causal sur la dormance. La voie du stress oxydatif indique que les variétés précoces sont dans un état globalement plus oxydé que les variétés tardives lors de cette période. Les données de RNA-seq permettent l’identification de gènes ayant un rôle majeur dans la dormance et de confirmer les hypothèses des mécanismes impliqués. Ces résultats seront déterminants pour la création de variétés adaptées aux conditions climatiques futures. / Among fruit tree species, dormancy is a key period determining the success of flowering and fruit producing. Dormancy is tightly regulated by numerous genetic and environmental factors. It can be divided in two main phases: endodormancy (“true dormancy”) and ecodormancy (“environmental dormancy”). Endodormancy is characterized by a total incapacity of buds to burst, even in conditions proper to growth. Winter chilling enables the end of endodormancy, necessary for flowering and fruit production. Chilling requirements, necessary amount of chill for endodormancy release, are genetically fixed and relatively elevated in sweet cherry (Prunus avium L.) varieties compared to other species. In a climate change context, chilling requirements may not be entirely fulfilled and lead to drastic economic losses. The objective of this work is to increase the knowledge on the pathways involved in endodormancy release. The study relies on a panel of varieties contrasted for their chilling requirements, varying from a very low chill cultivar ‘Cristobalina’ to a high chill cultivar ‘Fertard’. Metabolomics and molecular studies, and exogenous molecules supply were used for dormancy deciphering. Hormonal pathway, oxidative stress and sugar pathway seem to have different roles. Sugar pathway enables to have an overview of the metabolic activity, and may be used as molecular markers to identify dormancy phases. Hormonal pathway has a role on growth control but no causal link with dormancy release was assessed. Major results concern the role of oxidative stress, with low chill cultivars in a more oxidized status than high chill cultivars. Moreover, RNAseq data enable the identification of key genes controlling dormancy and confirms the hypothesis on mechanisms involved. These results will be crucial for breeding new verities well adapted to future climatic conditions.

La contamination des aliments par les mycotoxines est une source très importante de gaspillage de nourriture. Depuis des années, la stratégie classique pour lutter contre ces contaminants est l’utilisation de pesticides. Cependant, il a été montré que ces produits pouvaient avoir des effets nocifs sur la biodiversité et la santé humaine et animale. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles stratégies, plus écologiques, pour lutter contre les mycotoxines. L’utilisation de produits naturels pourrait représenter une alternative intéressante et plus respectueuse de l’environnement. En effet, certains produits naturels sont capables d’inhiber la production de mycotoxines. Cependant, le mécanisme d’action mis en jeu est souvent mal compris. Un des objectifs principaux de ce travail a consisté à identifier des produits naturels capables d’inhiber la production de mycotoxines et d’élucider leur mécanisme d’action moléculaire. Pour ce faire, un outil moléculaire a été conçu pour comprendre les mécanismes permettant à des produits naturels d’inhiber la production d’Aflatoxine B1 (AFB1) chez Aspergillus flavus. L’étude de cette mycotoxine est importante puisque c’est un cancérigène puissant chez l’homme et les animaux. Un outil moléculaire permettant l’analyse simultanée de l’expression de 60 des principaux gènes impliqués dans la synthèse de l’aflatoxine B1 par q-*-PCR a été développé. Il permet d’étudier l’ensemble des gènes du cluster d’AFB1 mais également 33 autres gènes codant pour des facteurs de régulation liés à l’environnement dans lequel se trouve la moisissure. Par cette approche, le mécanisme d'action moléculaire de l’eugénol et la pipérine, ainsi que celui de 3 extraits naturels de plantes a été identifié et l'impact de ces composés sur les gènes impliqués dans la production d'AFB1 a été élucidé. L'un des principaux résultats de cette étude a été de montrer que les différents produits naturels modulent systématiquement plusieurs gènes au cours de l'inhibition de la production d’AFB1. Notre étude montre que les produits naturels représentent une alternative possible pour limiter la contamination des aliments par l’AFB1. L'élucidation du mécanisme d'action des produits naturels ouvre de nouvelles perspectives sur les méthodes à employer pour inhiber la production de la toxine. / Mycotoxin’s contamination represents an important source of food spoilage that has to be taken in consideration. For years pesticides, have been used as a common strategy to combat mycotoxin contamination. However, such products were also demonstrated to be harmful to humans and animals’ health. Therefore, it is necessary to find new strategies in order to avoid mycotoxin contamination and the use of natural products could be a promising alternative. Indeed, these compounds may be eco-friendly and several of them are demonstrated aseffective agents against toxin production. Nevertheless, their precise mechanism of action is poorly documented. One of the principal aim of this work consisted in the identification of natural sources capable to inhibit mycotoxin production and in the elucidation of their molecular mechanism of action. For that, we developed a molecular tool aiming the analysis of the impact of natural extracts on the expression of several genes related to Aflatoxin B1 synthesis in Aspergillus flavus. The study of this mycotoxin is an important issue since it is one of the most dangerous compounds inducing cancer in humans and animals. Taking advantage of the well-studied genome of Aspergillus flavus and considering that AFB1 production involves a great number of genetic elements, a q-PCR approach including 60 of the principal genes involved in toxin biosynthesis was developed. This tool simultaneously studies the entire AFB1 gene cluster but also 33 regulatory factors coding for external stimuli to which fungus is exposed. Using this molecular approach, the study of already known but also, new sources of anti-aflatoxigenic compounds was performed. The molecular mechanism of action of 2 isolated molecules and 3 whole plant extracts were determined and the impact of these compounds on the genes involved in AFB1 production was analysed. One of the innovative findings consisted in the demonstration that natural products systematically modulate several genes within AFB1’s inhibition. Taken together, our approach demonstrated that the use of natural products against mycotoxin production can represent an alternative strategy to inhibit food contamination. The elucidation of the mechanism of action of natural products allowed a better understanding of the fungal machinery through which toxin can be inhibited.

L'utilisation en routine de biomarqueurs pour la biosurveillance environmentale présente plusieurs limitations, en particulier chez les invertébrés. Parmis ces limitations, la manque de biomarqueurs spécifiques et de approches multibiomarqueurs sont des contraintes majeurs. En se basant sur les catalogues de gènes et protéines obtenus à partir des études proteogénomiques réalisées antérieurement chez l'espèce clé en écotoxicologie Gammarus fossarum, cette thèse a visé l'identification et validation de biomarqueurs moléculaires pour le diagnostic de perturbations toxiques chez cette espèce. À la suite des méthodologies récentes pour le développement de biomarqueurs en santé humaine, nous avons mis en place un dosage multiplexé rapide et spécifique (en utilisant la spectrométrie de masse Selected Reaction Monitoring) pour quantifier simultanément des dizaines de candidats biomarqueurs protéiques. L'éssai a été appliqué pour l'évlauation de l'importance physiologique des candidats et de sa pertinence comme biomarqueurs à travers des expositions à des polluants chimiques au laboratoire et sur le terrain. Le deuxième axe de cette thèse a visé le développement de biomarqueurs spécifiques d'une perturbation endocrinienne via deux approches. La première approche, basée sur un étude de protéomique comparative avec un perturbateur endocrinien connu chez les arthropodes, a permis d'augmenter l'exhaustivité dans le suivi du protéome avec la détection d'environ 4000 protéines (dont 53 modulés par l'exposition). La deuxième approche a compris des recherches d'homologies de séquence, des analyses phylogénétiques, et des études d'expression de gènes pour proposer des candidats biomarqueurs / The routine use of biomarkers in environmental biomonitoring faces several drawbacks, especially in invertebrates. Among these limitations, the lack of validated species-specific biomarkers and multibiomarker methodologies comprise major constraints. Based on gene and protein catalogs obtained from proteogenomics experiments previously performed on the ecotoxicological-relevant species Gammarus fossarum, this thesis aimed at identifying and validating molecular biomarkers for the diagnostic of toxic perturbations in this species. Following recent methodologies for the development of biomarkers in human disease diagnosis, we implemented a fast, specific, quantitative multiplexed targeted proteomics assay (using Selected Reaction Monitoring mass spectrometry) to study dozens of protein biomarker candidates simultaneously. The assay was applied to assess the physiological importance of protein candidates, and to assess their pertinence as biomarkers after laboratory and field exposures to chemical contamination. The second part of this thesis aimed at the development of specific endocrine disruption biomarkers, through two complementary approaches. The first approach, based on a comparative shotgun proteomic analysis using a known endocrine disruptor for arthropods, allowed exhaustively increasing the whole-proteome analysis through the detection of roughly 4000 proteins (53 modulated by the exposure). The second comprised sequence homology searches, phylogenetic analyses, and gene expression studies for proposing new biomarker candidates identified from literature searches

L'effet stimulateur de la croissance et de la nutrition des plantes exercés par les PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) a longtemps été étudié en s'intéressant à la bactérie. Cependant, les voies de signalisations impliquées dans la réponse de la plante à l'inoculation restent mal étudiées. A cet effet, notre étude entre dans le cadre des recherches visant les réponses physiologiques et moléculaires de la plante induites par une PGPR. Dans notre équipe de recherche, nous avons choisi la PGPR Phyllobacterium brassicacearum STM196 isolée de la rhizosphère de Colza et nous l'avons inoculée à la plante modèle Arabidopsis thaliana. Cette PGPR a montré sa capacité à stimuler l'allongement des racines latérales et des poils racinaires ainsi que d'augmenter la production de biomasse par la plante. Une forte surexpression de deux gènes de la famille de transporteurs de nitrate NRT2, NRT2.5 et NRT2.6, a été observée chez les plantes inoculées avec STM196. La fonction des produits de ces deux gènes n'est pas connue. Cependant, les données de transcriptomiques accumulées dans l'équipe font ressortir ces deux gènes comme des candidats intéressants dans les réponses moléculaires à l'interaction avec STM196. D'autre part, des études précédentes dans l'équipe ayant montré des effets antagonistes de la bactérie et du nitrate sur le développement racinaire, il est important de considérer la relation entre les effets de la nutrition nitrique et de la bactérie. Le principal transporteur responsable de l'absorption de NO3- étant NRT2.1, nous nous sommes intéressés à son rôle dans les réponses de la plante à la bactérie et à sa relation éventuelle avec NRT2.5 et NRT2.6. Nous avons réalisé une approche de génomique inverse avec les trois simples mutants ko nrt2.1, ko nrt2.5 et ko nrt2.6 dont nous disposions au départ, et avec les trois doubles mutants nrt2.5xnrt2.6, nrt2.1xnrt2.6 et nrt2.1xnrt2.5 que nous avons généré. Nous avons démontré que les gènes NRT2.5 et NRT2.6 sont impliqués dans les réponses de stimulation de croissance de la plante et de modification d'architecture racinaire à la PGPR STM196. Cette voie de régulation est indépendante des contrôles exercés par le statut azoté de la plante.Mots clés: Interaction plante-microorganisme, Phyllobacterium brassicacearum STM196, Arabidopsis thaliana, transporteurs de nitrate, NRT2.1, NRT2.5, NRT2.6, Activité nitrate réductase, NR1, expression des gènes. / AbstractThe promotion of plant growth and nutrition by some rhizospheric bacteria (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR) is well known for a long time. However, the signaling pathways involved in the plant responses to these bacteria still remain essentially obscure. Our study aims at identifying molecular factors of plant physiological and developmental responses induced by PGPR. For this goal, we used the PGPR strain Phyllobacterium brassicacearum STM196, which has been isolated from rape rhizosphere, and the plant model Arabidopsis thaliana. This PGPR stimulates lateral root and root hair elongation and induce an increase of plant biomass production. Two genes of the NRT2 family of nitrate transporters, namely NRT2.5 and NRT2.6, are strongly overexpressed upon inoculation of Arabidopsis with STM196. The function of NRT2.5 and NRT2.6 is not known. However, transcriptomic data obtained in our team show that these two genes are promising candidates of the molecular responses to STM196. In addition, previous work in our team showed antagonistic effects of STM196 and exogenous nitrate on root development, showing that the effects of the bacteria must be considered together with those of nitrate nutrition. Since NRT2.1 is the major transporter for NO3- uptake, we looked at its role in the plant response to STM196 and its possible relationship with NRT2.5 and NRT2.6. We carried out a reverse genetic approach using the single mutants ko nrt2.1, ko nrt2.6 and ko nrt2.5 available at the moment this thesis work began and the double mutants nrt2.5xnrt2.6, nrt2.1xnrt2.6 and nrt2.1xnrt2.5 we generated. We demonstrated that NRT2.5 and NRT2.6 are involved in plant growth stimulation by STM196 and the root architecture changes elicited by this bacterium. This NRT2.5/NRT2.6-dependent pathway is independent from the regulations exerted by N nutritional status. Key words: Plant-microorganism interaction, Phyllobacterium brassicacearum STM196, Arabidopsis thaliana, nitrate transporter, NRT2.1, NRT2.5, NRT2.6, nitrate reductase activity, NR1, genes expression.