La compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la détermination du sexe chez les plantes à fleurs est primordiale d’un point de vue fondamental et appliqué. Des processus liés à la biosynthèse des hormones, tel que l’éthylène, ou la régulation de l’expression génique via des petits ARN et des facteurs de transcription ont été associés à l’unisexualisation des fleurs chez des espèces dioïques. Cependant, les déterminants contrôlant le sexe chez les plantes sont encore largement méconnus. Le palmier dattier, Phoenix dactylifera L, est une espèce dioïque dont le dimorphisme sexuel est observé très tôt au cours du développement des fleurs. Des gènes différentiellement exprimés (DEGs) ont été identifiés pendant les stades précoces du développement floral mâle et femelle. Pour cela, un transcriptome de référence rassemblant des données d’expression relatives aux deux sexes a été généré. L’analyse d'enrichissement GO des DEGs, a révélé des processus biologiques communs aux mâles et aux femelles, associés au développement reproducteur et à la réponse aux stimuli. Ce résultat indique que des mêmes processus peuvent solliciter des gènes différents au cours du développement floral précoce en fonction du sexe. Cette analyse a également mis en évidence que le développement des fleurs mâles requiert des processus biologiques spécifiques impliqués dans la régulation cellulaire et l'expression des gènes. En outre, deux DEGs femelles, une S-adenosylmethionine synthase et une Flap endonuclease et un DEG mâle, un élément transposable, ont été identifiés dans les régions non-recombinantes du génome du palmier dattier.Cette étude est la première analyse globale des processus biologiques associés à l’acquisition du dimorphisme sexuel. Elle contribue également à la compréhension de la détermination du sexe chez le palmier dattier, et plus largement à la connaissance de ces processus chez les espèces dioïques. / Unraveling molecular mechanisms involved in sex determination in flowering plants is of outstanding basic and applied interest. Several studies on dioecious species have highlighted the molecular basis of sex determination, such as cell death and ethylene biosynthesis pathway. Sex determination mechanisms in plants are, however, still largely unknown. The date palm, Phoenix dactylifera L, is a dioecious species where sexual dimorphism is observed very early in development of flowers. Differentially expressed genes (DEGs) were identified during the early stages of the male and female flower development. A reference transcriptome including male and female data was constructed to gain insight into this process in the dioecious palm Phoenix dactylifera L. Differentially expressed genes (DEG) were subsequently identified between males and females in the early flower development stages in which the first morphological gender difference occurs in date palms.Gene ontology enrichment analysis of DEG revealed biological processes shared between males and females involved in reproductive development and response to stimulus, indicating that same processes could require different genes during early flower development in date palm. This analysis also suggested that date palm triggers biological processes specifically involved in cellular regulation and gene expression to develop male flowers. Furthermore, two female DEGs related to DNA methylation S-adenosylmethionine synthase and DNA metabolism Flap endonuclease, and one male DEGs, a transposable element were found in non-recombinant date palm regions. This study provided the first insight into biological processes involved in sex determination in date palms and more widely to knowledge of this process in dioecious species.

Depuis plusieurs années il est devenu essentiel de comprendre le déterminisme sexuel des espèces à fort intérêt économique afin d’optimiser leur production au sein d’écloseries émergentes.L’objectif principal de cette thèse était de mettre en évidence les mécanismes impliqués dans la détermination et la différenciation sexuelle, et notamment du sexe femelle, chez l’huître perlière P. margaritifera, espèce hermaphrodite protandre et espèce clé de la perliculture, la seconde ressource économique pour la Polynésie française. Pour atteindre cet objectif, deux approches ont été menées : une approche transcriptomique visant à étudier les mécanismes moléculaires du déterminisme et de la différenciation sexuelle, et une approche expérimentale visant à comprendre le phénomène de la sexualisation par des forçages environnementaux et hormonaux en s’intéressant plus particulièrement au déterminisme et à la différenciation sexuelle femelle.Dans l’approche transcriptomique, le transcriptome de la gonade de P. margaritifera a été séquencé à partir de plusieurs échantillons gonadiques d’huîtres de sexe mâle et femelle à différents stades de développement. Après le séquençage Illumina et l'assemblage du transcriptome, 70 147 contigs ont été obtenus. L’analyse fonctionnelle de ces 70 147contigs, a permis d’identifier des gènes d’intérêt et ainsi de constituer un catalogue de 87 ARNm codant pour 67 protéines impliquées dans la détermination, la différenciation sexuelle et/ou la gamétogenèse. Ensuite une analyse stricte des données de quantification RNAseq a révélé 1 937 contigs exprimés de manière différentielle entre les catégories histologiques des gonades. À partir de l’analyse de leurs profils d’expression au sein de chaque échantillon, un nouveau modèle de la reproduction de P. margaritifera, basé sur une double approche analytique, eg. histo-moléculaire, a été proposé. Ce modèle révèle notamment que le déterminisme sexuel de P. margaritifera chez l’adulte se produirait durant une phase de régression de la gonade. Considérant ainsi les nouveaux stades définis par ce modèle, 9 gènes biomarqueurs de la voie sexuelle femelle ont pu être identifiés révélant un modèle prédictif de la voie sexuelle basé sur 3 rapports d’expressions de gènes impliquant 2 gènes inconnus pmarg-c43476 et pmarg-c54338 et 2 gènes connus pmarg-foxl2 et pmarg-fem1-like. Ce deuxième modèle suggère fortement l'implication de pmarg-foxl2 et pmarg-fem1-like dans le déterminisme du sexe de P. margaritifera. Dans l’approche expérimentale, deux expérimentations séparées ont été réalisées pour mettre en évidence l’effet i) de plusieurs combinaisons de température et de niveau trophique, et ii) de l’œstradiol-17β administré par injection directe dans la gonade ; sur le sexe, la gamétogenèse et l’expression des neuf gènes biomarqueurs de la voie sexuelle femelle identifiés précédemment. Les résultats ont montré que la condition combinant la température de 28°C et la concentration en algues de 40 000 cellules mL-1 était la plus favorable non seulement à la maturation des gonades mâles et femelles mais aussi au maintien du sexe femelle. Ce serait dans cette condition environnementale qu’il serait possible d’induire un changement de sexe de mâle vers femelle. Dans la seconde expérimentation, il a été clairement démontré que la reproduction de P. margaritifera pouvait être régulée par les hormones œstrogènes. Les résultats montrent un effet négatif de l’œstradiol sur le développement et la différenciation mâle. Enfin les résultats du modèle prédictif de la voie sexuelle de P. margaritifera, suggèrent une programmation génétique du sexe femelle qui toutefois resterait soumise aux conditions environnementales validant ainsi l’hypothèse d’un mode de détermination mixte du sexe chez P. margaritifera. / For several years it has become essential to understand sex determination of species with high economic interest to maximize their production in emerging hatcheries.The main objective of this thesis was to identify the mechanisms involved in sex determination and sex differentiation, and particularly in female sex, in the pearl oyster P. margaritifera, a protandrous hermaphrodite species and the key species of the pearl farming, the second economic resource for French Polynesia. To achieve this goal, two approaches were undertaken: a transcriptomic approach to investigate the molecular mechanisms of sex determinism and sex differentiation, and an experimental approach to understand the phenomenon of sexualization by environmental and hormonal forcing focusing especially on female sex determinism and female sex differentiation.In the transcriptomic approach, the gonad transcriptome of P. margaritifera was sequenced from several samples of male and female oyster gonads at different stages of development. After Illumina sequencing and assembly of the transcriptome, 70,147 contigs were obtained. Functional analysis of these 70,147 contigs identified genes of interest and allowed the constitution of a catalog of 87 mRNAs encoding 67 proteins involved in sex determination, sex differentiation and/or gametogenesis. Then a strict analysis of RNAseq quantification data revealed 1,937 contigs differentially expressed between the histological categories of gonad. From the analysis of their expression profiles in each sample, a new model of reproduction of P. margaritifera, based on dual analytical approach, i.e. histo-molecular, has been proposed. This model shows that sex determination of adult P. margaritifera pearl oysters occur during a regression phase of the gonad. And considering the new stages defined on this model, 9 biomarkers genes of the female sexual pathway have been identified revealing a 3-gene-pair expression ratio based model, which makes it possible to predict the sexual pathway in this hermaphrodite species. This predictive model involves two unknown genes pmarg-c43476 and pmarg-c54338 and 2 known genes pmarg-foxl2 and pmarg-fem1-like, and strongly suggests the involvement of pmarg-foxl2 and pmarg-fem1-like in sex determinism in P. margaritifera.In the experimental approach, two separated experiments were conducted to demonstrate the effect of i) various combinations of temperature and trophic level, and ii) 17β-estradiol administered by direct injection into the gonad; on sex, gametogenesis and expression of the nine biomarkers genes of the female sexual pathway previously identified. The results showed that the condition combining a temperature of 28 °C and a concentration of 40 000 cells of algae mL-1 was the most favorable not only for the maturation of the male and female gonads but also for the maintenance of the female sex. It would be in this environmental condition that it would be possible to induce a sex change from male to female. In the second experiment, it was clearly demonstrated that the reproduction of P. margaritifera could be regulated by estrogen hormones. The results show a negative effect of estradiol on male development and differentiation. Finally the results of the predictive model of the sexual pathway of P. margaritifera, suggest a genetic programming of the female sex, which however remain subject to environmental conditions, thus validating the hypothesis of a mixed sex determinism mode in P. margaritifera.

Parmi plus de 20000 espèces de trématodes hermaphrodites, les Schistosomatidae ont un statut particulier car ils sont gonochoriques (i.e. deux sexes séparés). Le gonochorisme chez ces espèces, et leur dimorphisme sexuel, seraient en fait une stratégie d’adaptation à leur habitat : le système veineux des vertébrés à sang chaud, dont l’Homme. Malgré un mode chromosomique de déterminisme du sexe (i.e. hétérogamétie femelle ZW), les individus mâles et femelles demeurent phénotypiquement identiques durant tous les stades larvaires de leur cycle de vie hétéroxène. La différenciation sexuelle n’a lieu qu’après l’infestation de leur hôte définitif. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux facteurs moléculaires déclenchant cette différenciation chez Schistosoma mansoni. Nous avons établi le profil d’expression sexe-dépendant de gènes conservés de la cascade de détermination/différenciation chez les animaux : les DMRT (Double-sex and Male-abnormal-3 Related Transcription Factors). Nous avons par ailleurs généré un transcriptome comparatif mâle/femelle (RNA-seq) sur 5 stades de développement in vivo, dont 3 stades « schistosomules » inédits. Cela nous a permis d’identifier de potentiels gènes « clés » de la différenciation sexuelle et de souligner l’importance de l’interaction hôte-parasite. Enfin, par la combinaison de cette approche transcriptomique et d’une analyse épigénomique (ChIP-seq), nous avons montré une dynamique de la compensation de dose génique au cours du cycle de vie chez les femelles ainsi que la mise en place d’une stratégie transcriptionnelle particulière chez les mâles, optimisant leur développement dans l’hôte et ainsi, leur succès reproducteur. / Parasitic flatworms include more than 20.000 species that are mainly hermaphrodites. Among them, the hundred species of Schistosomatidae are intriguing because they are gonochoric. The acquisition of gonochorism in these species is supposed to provide genetic and functional advantages to adapt to their hosts: warm-blooded animals. Sex of schistosomes is genetically determined at the time of fertilization (i.e. ZW female heterogametic system). However, there is no phenotypic dimorphism through all the larval stages of its complex lifecycle: sexual dimorphism appears only in the definitive host. The molecular mechanisms triggering this late sexual differentiation remain unclear, and this is precisely the topic of our present work. We performed transcriptomic (RNA-Sequencing and quantitative-PCRs) and structural (ChIP-Sequencing) analyses at different stages of Schistosoma mansoni development. Here, we present data suggesting that the sexual differentiation relies on a combination of genetic and epigenetic factors. In a genetic point of view, we show a sex-associated expression of the DMRT genes (Double-sex and Mab-3 Related Transcription Factors) that are known to be involved in sex determination/differentiation through all the animal kingdom. In addition, we propose new potential sex-determining key genes and a pivotal role of host-pathogen interaction at the time of development. In a structural point of view, we highlight a dynamic status of dosage compensation in females and chromatin modifications in males. This intense remodeling reveals a specific transcriptomic strategy which optimizes male development and beyond that, schistosomes reproductive success.