Contexte: La grande majorité des mutations délétères identifiées sur le gène BRCA1 sont des mutations « privées ». Cependant, certaines d’entre elles proviennent d’un ancêtre commun, à l’origine d’un effet fondateur. Ainsi, la mutation BRCA1-3600del11 (c.3481_3491del11, p.Glu1161Phefs*3) est localisée en France pour 82% des familles porteuses et 85% d’entre elles sont originaires du quart Nord-Est. En 2006, cette mutation représentait respectivement 51,5% et 42,0% de toutes les mutations du gène BRCA1 identifiées dans les familles lorraines et alsaciennes atteintes d’un cancer du sein et/ou de l’ovaire. En 2004, parmi les 27 cas-index ayant consulté en Alsace et présentant une mutation de BRCA1, 37% sont porteurs de cette mutation, tous issus de familles originaires des Vosges, suggérant l’existence d’un effet fondateur. L’identification d’un haplotype commun est venue confirmer l’existence de cette hypothèse. Une équipe alsacienne a mentionné dans deux publications en 2000 et 2004 sur la mise en évidence de la mutation 3600del11 que les caractéristiques des cancers associés à cette mutation, ne plaidaient pas en faveur d’une relation génotype-phénotype. Or, les caractéristiques anatomo-pathologiques des cancers associés à cette mutation n’ont pas été abordées par ces deux publications. Nous nous sommes alors posés la question de caractéristiques anatomo-pathologiques particulières des cancers du sein et des cancers de l’ovaire diagnostiqués chez les femmes porteuses de cette mutation dans notre région. Nous nous sommes également posés la question de l’existence d’un phénomène d’anticipation génétique dans ces familles. L’anticipation génétique est la survenue plus précoce d’une pathologie et/ou l’aggravation de ses signes cliniques lors de la transmission d’une mutation d’une génération à la suivante au sein d’une même famille. Très peu d’études ont cherché à mettre en évidence ce phénomène d’anticipation dans des cohortes issues de familles de syndrome sein-ovaire associées à une mutation de BRCA1 ou BRCA2. Les études publiées présentaient des biais de sélection du fait de l’inclusion de patients non testés dans leur analyse. Les études publiées sur des cohortes issues de familles présentant une mutation sur le gène BRCA1/2 suggéraient que le dépistage ciblé et l’excès de surveillance pourraient avoir une influence sur l’âge au diagnostic d’un cancer du sein chez les jeunes femmes incluses.Les améliorations majeures au niveau de la mammographie et du traitement du cancer du sein, de même que le programme de dépistage organisé pour les femmes de 50 ans et plus sont apparues en France, après 1980. A notre connaissance, à ce jour, aucune étude n’a été réalisée en France visant à identifier un phénomène d’anticipation génétique dans les familles associées à une mutation sur BRCA1ou BRCA2 et à analyser ce phénomène.Objectif: Notre premier objectif est de constituer une première cohorte lorraine de patientes porteuses de la mutation 3600del11 et d’analyser les caractéristiques anatomo-pathologiques des cancers du sein et de l’ovaire liés à cette mutation. Notre deuxième objectif rechercher l’existence d’une anticipation génétique dans des familles présentant la mutation fondatrice BRCA1-3600del11.Patientes: Quatre cent quatre patientes sont porteuses d’une mutation BRCA1 à l’Institut de Cancérologie de Lorraine (ICL) sur la période s’étendant de 1994 à 2012, parmi elles, nous avons identifié les patientes porteuses de la mutation BRCA1-3600del11. Nous avons identifié à l’Institut de Cancérologie de Lorraine, 38 paires mères-filles atteintes d’un cancer du sein ou de l’ovaire issues de 37 familles présentant le syndrome sein-ovaire associé à cette mutation dont 25 paires mères-filles atteintes d’un cancer du sein et 13 paires mères-filles atteintes d’un cancer de l’ovaire [...] / Introduction: Over 1000 alterations in the BRCA1 gene have been documented. Most of these are frameshifts and ~10% are missense mutations that generate stop codons leading to a truncated and therefore inactive BRCA1 protein. In the French population, prevalence of BRCA1 mutations has been reported in few studies; In a preliminary study of 14 breast and/or ovarian cancer families, a frequent BRCA1 mutation was detected in five unrelated families; the c.3481_3491del11 mutation (BIC: 3600del11), an 11 base-pair deletion in exon 11 leading to a premature stop codon at 1165. In a second study carried out in 2004 involving 27 index cases, the c.3481_3491del11 mutation accounted for 37%. The haplotype analysis of the families carrying the mutation c.3481_3491del11, all originating from Alsace-Lorraine (North-East of France), revealed the presence of a common allele, indicating a founder effect. Purpose: To an attempt to better define the clinical and pathologic characteristics of breast and ovarian cancer related with the 3600del11 BRCA1 mutation, we report our experience with breast and ovarian cancer patients carrying the 3600del11 mutation at the Lorraine Oncology Institute in France. The aim of the current analysis is also to evaluate any differences of breast or ovarian cancer age at diagnosis between mothers and daughters carrying the c.3481_3491del11 mutation in the BRCA1 gene.Patients: Within the population who were referred between 1994 and 2012 to our oncogenetic clinic at the Lorraine oncology institute and who underwent genetic testing for BRCA1 and BRCA2, we identified 404 women carrying a BRCA1 mutation. Interestingly, 45% (180 of 404) of women with detected BRCA1 mutation had the germline 3600del11 mutation. These women were members of 89 different families with breast and or ovarian cancer cases. A study cohort of 38 women carrying the c.3481_3491del11 mutation and affected by first breast or ovarian cancer who reported a first breast or ovarian cancer in their mother carrying the c.3481_3491del11 mutation, was identified in 37 different families including members with breast and/or ovarian cancer at the Oncology Institute of Lorraine. Twelve mothers underwent genetic testing. Twenty five pairs of the 38 mothers-daughters pairs with c.3481_3491del11 mutation were affected by breast cancer and 13 pairs by ovarian cancer.Methods: Clinical and genetic data were collected from medical files and family pedigrees. Analyses were conducted for each cancer type. We investigated an early breast cancer detection effect due to early screening programs and also an increased breast tumor aggression. Since major improvements in breast cancer clinical management and imaging techniques appeared after 1980, we compared the age at breast cancer diagnosis and the age at death in mothers and daughters before and after 1980, first, in the group of women including mothers and daughters taken together and then in mothers and daughters separately. Genetic data were retrieved from familial files and clinical and pathological data from medical files. Descriptive statistics for the study population were calculated using the SPSS software (version 20.0). Results: Ninety one patients (71, 7%) were affected by first breast cancer and 31 (24,4%) by ovarian cancer. Breast tumors were identified in 37.4% of cases aged <40 years. Estrogen receptor status and progesterone receptor status were reported to 67 patients. Hormonal receptors status was positive in 31.4% of breast tumors. A triple-negative subtype was found in 21 cases, which accounts for 65.6% of the 32 patients with 3600del11 mutation for whom HER2 status was available. Ovarian tumors of the serous type, which constitute about 71 percent of all epithelial ovarian carcinomas, predominate among patients with 3600del11 mutation. Eighty six per cent of carriers were diagnosed at advanced stages III/IV [...]

Chez le fœtus de rat, en fin de gestation, le taux de glucocorticoïdes (GC) fœtal présente un pic de secrétion entre le 16ème et le 20ème jour de la vie embryonnaire, phénomène concomitant à l'apparition des centres d'ossification du 17ème au 19ème jour de gestation pour le calvaria et pour le septum nasal, respectivement. Dans le cartilage, les GC modulent l'effet des facteurs insulino-mimétiques (IGF-I et -II) par des mécanismes complexes et mal définis, auxquels nous nous sommes intéressés. Nos résultats montrent que les GC, en concentrations physiologiques, peuvent induire la biominéralisation des matrices extracellulaires des chondrocytes de septum nasal et des ostéoblastes du calvaria de fœtus du rat en culture primaire (augmentation de la phosphatase alcaline, du dépôt minéral, des GAG et du Co I). Dans le septum nasal, cette induction est liée à une régulation différentielle des IGFBP et de leurs fragments de dégradation. Les mécanismes moléculaires gouvernant la différenciation des structures craniofaciales par les GC, en particulier, la régulation des homéogènes de la famille Msx et Dlx par cette hormone, sont peu connus. Une partie de notre travail a donc consisté à décrypter l'effet des GC sur l'expression des gènes Msx-2, Dlx-5 et Runx-2 au cours de la minéralisation de calvaria de fœtus du rat. Nos résultats indiquent que les GC induisent, in vitro et in vivo, dans le calvaria de fœtus de rat, l'expression des homéogènes Msx-2, Dlx5 et du gène maître Runx-2, nécessaires à l'induction d'un marqueur fonctionnel de la biominéralisation, l'ostéocalcine. Dans notre laboratoire, l'implication du gène Msx-1 lors de l'amélogenèse et de la dentinogenèse ainsi que la présence d'un ARN antisens naturel de ce gène ont été montrées chez la souris. Nous avons mis en évidence un homologue de cet ARN AS chez le rat. Nos résultats montrent que ce dernier est exprimé au cours de la biominéralisation du calvaria de fœtus de rat, et permettront d'une part de poursuivre l'étude du rôle de cet ARN AS dans des modèles in vitro et in vivo, et d'autre part, d'aborder les mécanismes d'action de cet ARN AS.

L'électrotransfert est une technique de transfert de gène in vivo, permettant une expression<br />élevée du transgène dans un grand nombre de tissus. Dans ce contexte, nous avons utilisé l'imagerie<br />optique pour optimiser différents protocoles d'électrotransfert dans le muscle et la peau.<br />Nous avons développé un système de régulation de l'expression des gènes combinant le système<br />de régulation répressible à la tétracycline Tet-Off et une stratégie antisens. Nous avons examiné<br />le potentiel de l'électrotransfert d'ADN plasmidique pour l'obtention d'anticorps neutralisants à<br />haut titre contre les toxines botuliques A, B et E. Les animaux immunisés avec des plasmides<br />codant les fragments immunogènes des toxines expriment de façon endogène ces fragments de<br />toxines, qui servent d'antigènes et déclenchent une réponse immune. Nous avons finalement étudié<br />l'état de méthylation de l'ADN plasmidique après injection et électrotransfert dans le muscle<br />squelettique et sa possible intégration dans le génome.

Born and educated for the most part in the United States, I have enjoyed the luxury of excellent mentorship during my career thus far as an independent scientist in France. All these mentors have taken it on trust that my training for a Ph.D. also included the necessary tools for directing original research responsibly, at all levels. However, the habilitation is an obligate rite of passage for researchers in France, Germany, Sweden and a number of other European countries. It ensures both that I am competent to not only continue to conduct original research, and that I have a directive seam in my research interests over time that is sufficiently rich to support myself and those trainees who will learn from my experience and contribute their efforts by my side to advancing science. To demonstrate that the faith of these esteemed colleagues has been well-placed since my Ph.D., I hereby present, to the best of my ability, my acquired credentials and my near- to mid-term projects. The over-arching theme of my work has been to identify molecular hallmarks and improve the physiopathological understanding of congenital and progressive conditions implicating a highly plastic embryological cell population known as the neural crest. These neural crest cells (NCC) participate directly or indirectly in the formation of a stunning array of tissues organs during embryogenesis. When the genes regulating the differentiation, proliferation, or migratory and appropriately invasive behavior of NCC are muted, this can lead to associations of pediatric congenital malformations or tumorigenesis. I make use of avian and, more recently, murine models, as well as careful observations effected on tissues derived from normal human embryos, to tease apart those mechanisms.

L'objectif de ce travail a été d'étudier deux aspects de la flexibilité du système des cellules de lieu de l'hippocampe : la réponse adaptative des cellules de lieu à des changements environnementaux, et les aspects moléculaires impliqués dans cette flexibilité. Dans une première étude, nous avons évalué la capacité de ces cellules à maintenir une représentation spatiale stable malgré des changements des repères de l'environnement. Nous avons pour cela produit un conflit en tournant deux types d'indices dans des directions opposées : des indices proches et des indices distants. La majorité des cellules montre une réorganisation de la représentation (remapping), ce qui suggère qu'elles sont contrôlées par la configuration d'ensemble des indices. Moins souvent, les cellules sont contrôlées par les indices proches, et encore moins souvent par les indices distants. En retirant un des ensemble d'indices, nous observons la compétition entre les processus de pattern completion et pattern separation. Dans un deuxième ensemble d'études, nous avons cherché à comprendre l'implication du gène zif268 dans la mémoire spatiale à court terme et à long terme. Ce gène, membre de la famille des facteurs de transcription Egr, jouerait le rôle de « commutateur moléculaire » permettant le remodelage durable des réseaux neuronaux à la base de la formation de traces mnésiques stables, qui a lieu lors des processus de potentialisation à long terme (PLT). Nous avons testé une souche de souris mutantes chez laquelle le gène zif268 (Krox24) est invalidé dans l'ensemble du cerveau. D'abord, nous avons voulu identifier comment ce gène contrôle la stabilité des champs d'activité des cellules de lieu de CA1 hippocampiques. Nos résultats montrent que les souris mutantes zif268 ont des cellules de lieu fonctionnelles, avec des paramètres de décharges comparables aux souris contrôles. Nous avons trouvé que la délétion de ce gène n'interfère pas avec la formation, ni avec le maintien à court terme (1h) d'une nouvelle représentation, mais affecte seulement son maintien à long terme (24h). Zif268 est donc nécessaire pour le maintien à long terme de la représentation spatiale. Ensuite, dans une tâche d'exploration d'objets, nous avons montré que les souris mutantes zif268 présentaient des déficits dans la détection d'un changement spatial, après la réactivation du contexte initial, ce qui suggère un rôle de zif268 dans la re-consolidation. Ensemble, ces résultats indiquent que zif268 est un élément clef de la voie de signalisation moléculaire responsable de la formation de souvenirs à long terme.

Ce travail de thèse, axé sur la thématique des analogues de nucléosides, s'est déroulé en trois parties. La synthèse énantiosélective de carbanucléosides cyclobutaniques, en vue de leur incorporation dans des enchaînements oligonucléotidiques, a tout d'abord été effectuée. La préparation de nouveaux dérivés nucléosidiques cyclohexéniques a ensuite été réalisée. Enfin, l'approche vers la synthèse de composés galactosyl-pyrrolo-pyridinones a été étudiée. Dans le premier chapitre, nous avons mis en évidence la place importante qu'occupent les nucléosides, les nucléotides et les acides nucléiques (ADN et ARN) dans les processus physiologiques. Par ailleurs, les différentes modifications structurales ayant abouti au développement de nouveaux analogues nucléosidiques ont été décrites. L'intérêt des oligonucléotides en thérapie génique a ensuite été souligné avant d'exposer les méthodes de synthèse et les différentes modifications structurales ayant porté sur ces composés. Dans le deuxième chapitre, la synthèse énantiosélective de nouveaux analogues de nucléosides cyclobutaniques, selon une stratégie initialement développée dans notre équipe, a été accomplie. Ces dérivés, après conversion en nucléotides, ont permis la préparation de nouveaux enchaînements oligonucléotidiques originaux. La synthèse de nouveaux analogues de nucléosides cyclohexéniques a été décrite dans le troisième chapitre. Une stratégie impliquant entre autres, une cycloaddition [4+2] asymétrique et l'élaboration des bases hétérocycliques, nous a permis d'accéder aux analogues cyclohexéniques, dont la structure préfigure l'accès à de nouveaux analogues cyclohexaniques contraints. Le dernier chapitre, dans le prolongement de nos travaux sur les analogues de nucléosides, expose l'approche vers la synthèse de composés galactosyl-pyrrolo-pyridinones. Les composés clés de la synthèse, à savoir les alpha-C-acétylènes glycosyl, ont pu être préparés. Ceux-ci devraient nous permettre par la suite d'accéder à des pyrrolo-pyridinones diversement substitués via une cycloaddition [4+2] à demande inverse, une régression de cycle et une lactamisation intramoléculaire.

Relax chez le rat ou Neurogénine 3 (ngn3) chez la souris est un facteur de transcription de la famille basique Hélice Boucle Hélice (bHLH). Le profil d'expression de ce gène au cours du développement embryonnaire indique qu'il pourrait jouer un rôle fondamental dans la détermination du devenir nerveux ou endocrine des précurseurs neuronaux et pancréatiques respectivement. Le premier objectif de mon projet vise à élucider, les mécanismes moléculaires permettant de rendre compte de la mise en place et du contrôle de l'expression tissulaire restreinte du gène ngn3. Cette étude réalisée par transgenèse, a été possible grâce à l'installation au laboratoire d'une plate-forme de transgenèse, qui m'a permis de générer des modèles de souris transgéniques de façon autonome. J'ai donc réalisé différentes constructions permettant d'exprimer le gène β-galactosidase sous le contrôle d'éléments potentiellement « enhancer » du promoteur ngn3. J'ai caractérisé un élément de 3,85kb permettant de diriger l'expression du gène rapporteur exclusivement dans les territoires d'expression du gène endogène ngn3. L'étude de fragment plus restreints se poursuit actuellement mais nous disposons l'un fragment de 2,2kb dirigeant en transgenèse l'expression du gène LacZ dans l'hypothalamus ventral et les épithéliums pancréatiques et intestinaux. Le second objectif de cette thèse est d'obtenir un marquage in vivo, par transfert de gène, de la population des cellules souches du pancréas endocrine exprimant ngn3 dans des explants de pancréas embryonnaires murins puis humains. En effet, nous disposons d'un système in vivo unique capable de récapituler le développement du pancréas endocrine par xénogreffe d'ébauches pancréatiques. Jai démontré, dans ce modèle expérimental, la capacité de lentivirus recombinants à infecter efficacement des cellules progénitrices du pancréas, en ciblant à l'aide de promoteurs spécifiques l'expression du gène rapporteur dans les différentes populations cellulaires qui se sont différenciées. La construction et la production d'un vecteur lentiviral assurant l'expression du gène rapporteur de la GFP (Green Fluorescent protein) sous le contrôle de l'élément de 2,2kb du promoteur du gène ngn3, permet actuellement de transduire des explants de pancréas embryonnaires murins. La transposition de ces modèles à du tissu embryonnaire humain est actuellement validée. Ce travail nous donne accès, chez l'homme, au réservoir des cellules souches du pancréas endocrine. L'amplification et la sélection de telles cellules souches constituent un défi majeur pour le développement de nouvelles thérapies du diabète de type I. La fonction proendocrine de ngn3 étant déjà clairement établie au niveau du pancréas, le troisième objectif consiste à démontrer la fonction de détermination neuronale de ce facteur dans la moelle épinière. Dans le cadre d'une fonction de détermination, l'absence de différenciation d'une population de neurones est attendue suite à l'inactivation du gène ngn3. Nous avons pu démontrer que la mutation nulle ngn3 induit l'expression ectopique du facteur de détermination Mash1 dans la région ventrale de la moelle épinière exprimant normalement ngn3, assurant ainsi, une compensation fonctionnelle. Afin d'appréhender directement la fonction de détermination de ngn3 et cela en absence de compensation, nous avons généré des souris doubles mutant nulles Mash1-Ngn3. L'analyse phénotypique des mutants perte de fonction ngn3 et Mash1/ngn3 dans la moelle épinière ventral nous a permis de démontrer la fonction de ngn3 dans la détermination du devenir neuronal. De plus nous avons, pour la première fois, établi que les neurones matures dont la différenciation est déterminée par ngn3 présentent un phénotype glutamatergique. Mots clés : Ngn3, bHLH, expression tissu-spécifique, régions régulatrices, embryons transgéniques et fondateurs, ciblage progéniteurs/souches, transfert de gène, fonctions proneurale et proendocrine

La déficience du système de réparation des mésappariements de bases aboutit à une instabilité des séquences répétées ou microsatellites (MSI) qui engendre des mutations au niveau de gènes cibles de l'oncogenèse MSI. L'objectif de ma Thèse consistait à définir les conséquences fonctionnelles des mutations d'un nouveau gène cible de la tumorigenèse colorectale MSI : le gène SMAP1 (Small ArfGAP1) qui code une protéine de la famille ArfGAP (ADP ribosylation factor GTPase Activating Protein) spécifique d'Arf6, protéine impliquée dans de nombreux mécanismes cellulaires. Les mutations de SMAP1 sont spécifiques des tumeurs MSI de différentes origines tissulaires et n'apparaissent qu'au niveau de la répétition (A10). Dans les tumeurs colorectales primaires, la fréquence de mutations de SMAP1 observées diminue au cours de la progression tumorale suggérant que les tumeurs dépourvues de mutations de SMAP1 sont plus invasives. D'un point de vue fonctionnel, les mutations de SMAP1 ont pour conséquences un défaut dans le recyclage rapide du récepteur à la transferrine, une augmentation de la prolifération cellulaire et une diminution du pouvoir invasif en maintenant les jonctions adhérentes. Ainsi, nos observations montrant que les mutations de SMAP1 augmentent le pouvoir prolifératif mais diminuent le pouvoir invasif des lignées cellulaires issues de CCR MSI pourraient expliquer certaines caractéristiques cliniques des CCR MSI, les tumeurs MSI étant en effet des tumeurs volumineuses, ayant un faible pouvoir métastatique.

La diffusion dans le sang des cellules tumorales circulantes (CTC) à partir de la tumeur primitive est un signe précoce d'invasivité tumorale et du risque de développer des métastases. Par conséquent, la capacité à les détecter de façon très sensible et spécifique est censée constituer un test cliniquement important pour le pronostic du cancer, le suivi des patients et la personnalisation de la thérapie. Les CTC sont des cellules rares, et plusieurs méthodes ont été proposées pour leur détection. La technique ISET (Isolation by Size of Epithelial/Tumor cells) se base sur la différence de taille des CTC par rapport aux cellules leucocytaires et a montré une très grande sensibilité d'isolement et spécificité d'identification des CTC. Elle permet l'analyse cytopathologique, immunologique et moléculaire des cellules isolées.Le cancer du rein représente 3% des cancers de l'adulte, dans 75% des cas il s'agit d'un carcinome rénal à cellules claires (RCC). Sur le plan génétique, il est un des rarissimes cancers solides caractérisé par des variations de l'ADN, il s'agit de mutations au niveau du gène VHL.Ce projet de recherche vise l'analyse comparative, moléculaire et cytopathologique, des CTC isolées à partir des patients avec RCC dans le but d'évaluer, par une approche moléculaire, les critères cytopathologiques diagnostiques des CTC. Notre étude a porté sur 29 patients ayant bénéficié de l'isolement des CTC par ISET avant toute intervention chirurgicale.L'analyse cytopathologique a été réalisée utilisant les critères décrits par l'équipe de P. Hofman pour définir les CTC (CNHC-MF) et les Cellules Atypiques Circulantes " CAC " (CNHC-UMF). L'analyse génétique par séquençage du gène VHL a été réalisée avec succès sur l'ADN de 205 cellules individuelles, sur l'ADN issu du tissu tumoral et sur l'ADN génomique de chaque patient.Sur les 29 tumeurs étudiées, 25 étaient caractérisées par des mutations du gène VHL. Cent soixante et une cellules, CTC et CAC, isolées à partir du sang de ces 25 patients, ont présenté des variations génétiques du gène VHL identiques à l'ADN issu du tissu tumoral. Il s'agit de 18 mutations différentes affectant les 3 exons de ce gène. Nous avons trouvé des CTC/CAC dans 29/30 des patients avec CCRC analysés. Des mutations VHL ont été trouvées dans 25 des 29 tumeurs CCRC correspondantes. Nous avons obtenu des résultats spécifiques VHL dans 205 des 327 CTC/CAC microdisséquées, comprenant 64 CTC et 141 CAC, selon l'analyse cytopathologique. Les mutations VHL ont été détectées en aveugle dans 57/64 CTC et dans 125/141 CAC. Cependant, nous avons observé que les 8 et 16 CTC et CAC restantes, respectivement, avaient été isolées de patients sans mutations VHL détectables dans le tissu tumoral.Conclusion : Ceci est la première étude comparative de diagnostic génétique et cytopathologique des CTC/CAC chez des patients avec un cancer solide, le CRCC. Nos résultats suggèrent que des critères cytopathologiques élargis pourraient être appliqués au diagnostic des CTC chez les patients avec CCRC. Bien que des études complémentaires et plus élargies soient maintenant nécessaires, cette méthode ouvre la voie à une approche génétique pour le diagnostic des Cellules Tumorales Circulantes

Grâce au développement des technologies de métagénomique au cours des dix dernières années, il a été constaté que les micro-organismes représentent la plus grande ressource de diversité métabolique et génétique sur Terre. En effet, un gramme de sol contient 109 cellules bactériennes et 103-104 différentes espèces bactériennes. Certaines sont en mesure de réaliser des réactions enzymatiques conduisant à la dégradation complète de certains polluants toxiques pour l'environnement comme les composés organiques tels que la quinoléine. Cependant, l'immense réservoir de molécules et enzymes microbiennes n'a pas encore été exploité, car plus de 99% d'entre elles ne sont, pour l'instant, pas cultivables in vitro. Mon travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre l'Université SJTU (Shanghai Jiao Tong Université en Chine) et le groupe de G. M.E (Génomique Microbienne Environmentale) du laboratoire Ampère à l'Ecole Centrale de Lyon. Nos partenaires à l'Université SJTU ont construit un réacteur de dénitrification à l'échelle du laboratoire capable de dégrader la quinoléine en retirant la demande chimique en oxygène. Un nouvel outil appelé "Genefish" a été developpé dans notre laboratoire comme une méthode alternative de la métagénomique pour aider à la découverte de nouveaux gènes d'intérêt industriel ou environnemental. A la suite des premiers travaux réalisés dans notre laboratoire, ma thèse présentée ici comporte deux parties.Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié le potentiel de dégradation de la quinoléine présente dans les bactéries d'un sol de référence largement étudié au laboratoire. Pour cela nous avons mis en place des expériences de microcosme qui visent à révéler la diversité potentielle des bactéries responsables de la dégradation de la quinoléine. Des analyses comparatives des profils RISA (Ribosomal Intergenic Spacer analysis) nous ont permis de mettre en évidence des changements dans la structure de la communauté des bactéries du sol incubé en conditions aérobie et anaérobie en présence de quinoléine. La dégradation de la quinoléine a été confirmée par technique de GC/MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry). Les travaux futurs seront de vérifier la communauté de bactéries responsables de la dégradation de quinoléine en utilisant la technique de NGS (Next Generation Sequencing).Le deuxième objectif de ma thèse a été d'utiliser Genefish dont la finalité est de capturer des gènes ciblés (le gène bcr qui serait responsable de la degradation de quinoléine dans le réacteur de nos partenaires) dans l'ADN métagénomique extrait du sol. Genefish consiste à élaborer une souche d'E.coli incluant un plasmide de capture permettant de pêcher les gènes recherchés dans un échantillon d'ADN metagénomique par recombinaison homologue. Le plasmide de capture comprend une cassette de deux gènes toxiques pour la souche qui activés par induction chimique vont permettre la sélection positive directe des clones recombinants, et deux sites multiples de clonage dans lesquels sont insérées les zones de recombinaison qui vont jouer le rôle d'hameçons. Nous avons testé la capacité de Genefish à capturer des produits PCR du gène bcr, l'efficacité de recombinaison reste faible à cause de la persistance de plusieurs copies du plasmide suicide dans la cellule après l' évenement de recombinaison. Par conséquent, trois stratégies ont été essayées pour améliorer l'efficacité: la co-électroporation, la ségrégation de plasmide et la construction de plasmide suicide en mono-copie. Finalement, la stratégie de la ségrégation plasmidique fonctionne mais l'efficacité de recombinaison est encore trop faible peut-être due à l'incertitude des modèles de recombinaison homologue. Les travaux futurs se concentreront sur l'amélioration des fréquences de recombinaison par transfert de fragments du plasmide de capture dans le chromosome de la souche Genefish.