Les microorganismes, par leurs fascinantes capacités d’adaptation liées à l’extraordinaire diversité de leurs capacités métaboliques, jouent un rôle fondamental dans les tous les processus biologiques. Ils interviennent notamment au niveau des changements globaux, comme le réchauffement climatique, en partie occasionné par les émissions croissantes de méthane dans l’atmosphère, mais également par les pollutions résultant de la dispersion de molécules comme les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques. Ainsi, les communautés microbiennes vont participer à réduire ou à augmenter les effets délétères de l’anthropisation des écosystèmes. La régulation des changements globaux passe donc par une meilleure connaissance de ces communautés qui doivent être explorées dans leur globalité au sein des environnements. Néanmoins en raison de leur forte complexité, une telle exploration n’est possible qu’en utilisant des outils d’analyse haut-débit. Cependant, l’emploi d’outils moléculaires à haut-débit comme les biopuces à ADN passe par la détermination de sondes combinant à la fois une forte sensibilité, une très bonne spécificité et un caractère exploratoire. Pour concevoir de telles sondes un nouveau logiciel KASpOD a donc été développé. De même, en utilisant des sondes présentant les mêmes caractéristiques, le développement d’une nouvelle approche innovante en écologie microbienne de capture de gènes en solution été entrepris. Cette nouvelle méthode d’enrichissement de gènes d’intérêt couplée à du séquençage haut-débit a été appliquée pour l’exploration des communautés méthanogènes du lac Pavin. Les résultats obtenus montrent la pertinence de l’approche qui assure une meilleure évaluation de diversité de l’écosystème avec notamment l’identification de populations appartenant à la biosphère rare. L’autre ajout majeur de cette approche est qu’elle autorise l’identification de grandes régions d’ADN génomique exploitable pour caractériser de nouveaux gènes ou de nouveaux processus adaptatifs. / Microorganisms play a crucial role in all biological processes related to their huge metabolic potentialities. They are involved in global changes such as global warming partially caused by the growing methane emissions in the atmosphere, but also by the release of pollutants such as Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Thus, microbial communities will contribute to reduce or increase the negative effects of human impacts on ecosystems. The regulation of global changes needs a better knowledge of the microbial communities involved in complex environments functioning. Nevertheless, a complete exploration of such environments requires the use of high-throughput tools, due to the extraordinary diversity of microorganisms within the ecosystems. The use of DNA microarrays requires a probe design step allowing the selection of highly sensitive, specific and explorative oligonucleotides. For this purpose, we have developed KASpOD, a new software, allowing the generation of efficient probes dedicated to environmental applications. Using high quality probe sets, an innovative in solution-based gene capture method combined with Next Generation Sequencing, was developed and applied for the exploration of the methanogen communities in lake Pavin, Results showed the relevance of this approach that allows a better evaluation of the methanogen diversity with an efficient detection of populations belonging to the rare biosphere. The other main advantage of this approach is the identification of large regions of genomic DNA, useful for the characterization of new genes or adaptive processes.

Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) est une bactérie à gram négatif causant le Cassava Bacterial Blight (CBB) sur Manihot esculenta Crantz. Le manioc représente une des sources les plus importantes de carbohydrates pour près d'un milliard de personnes sur terre et une source importante d'énergie du fait de sa forte concentration en amidon. Le CBB constitue une limitation importante à la production massive de manioc et nos connaissances sur cette maladie sont encore insuffisantes. La pathogénie de nombreuses phytobactéries dépend de l'injection d'effecteurs de type III via un système de sécrétion de type III dans la cellule eucaryote hôte Parmi tous les effecteurs référencés aujourd'hui, les effecteurs de type TAL pour Transcription Activator-Like sont particulièrement intéressant. Une fois injectés dans la cellule végétale, les effecteurs TAL sont importés au noyau et y modulent l'expression de gènes cibles au bénéfice de la bactérie. Chez Xam, TALE1Xam est le seul gène de cette famille qui a été étudié au niveau fonctionnel. Cette étude a pour objectif majeur d'identifier les gènes de manioc dont l'expression est modifiée en présence de TALE1Xam. Le transcriptome de plantes de manioc inoculées avec XamΔTALE1Xam vs. XamΔTALE1Xam (TALE1Xam) a été analysé par RNAseq. Les données obtenues confrontées à la recherche bioinformatique de promoteurs de gènes potentiellement directement activés par TALE1Xam ont permis d'établir une liste de gènes ciblés par TALE1Xam candidats. Un candidat majeur ressort de cette analyse comme étant particulièrement intéressant, il s'agit d'un gène codant un facteur de transcription de type B3 régulant l'activité de protéines de type "Heat Shock". L'analyse fonctionnelle de ce candidat permettra de valider sa fonction en tant que gène de sensibilité du manioc à Xam. / Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) is a gram negative bacteria causing the Cassava Bacterial Blight (CBB) in Manihot esculenta Crantz . Cassava represents one of the most important sources of carbohydrates for around one billion people around the world as well as a source of energy due to its high starch levels content. The CBB disease represents an important limitation for cassava massive production and little is known about this pathosystem. Bacterial pathogenicity often relies on the injection in eucaryotic host cells of effector proteins via a type III secretion system (TTSS). Between all the type III effectors described up to now, Transcription Activator-Like Type III effectors (TALE) appear as particularly interesting. Once injected into the plant cell, TAL effectors go into the nucleus cell and modulate the expression of target host genes to the benefit of the invading bacteria by interacting directly with plant DNA. In Xam, only one gene belonging to this family has been functionally studied so far. It consists on TALE1xam. This work aim to identify cassava genes whose expression will be modified upon the presence of TALE1xam. By means of cassava plants challenged with Xam Δ TALE1xam vs. Xam + TALE1xam together with the TAL effectors code, statistical analyses between RNAseq experiments and a microarray containing 5700 cassava genes, we seek out direct TALE1xam target genes. Hence, through transcriptomic, functional qRT validation and specific artificial TALEs design we proposed that TALE1xam is potentially interacting with a Heat Shock Transcription Factor B3. Moreover we argue that this gene is responsible of the susceptibility during Xam infection. Furthermore this work represents the first complete transcriptomic approach done in the cassava/Xam interaction and open enormous possibilities to understand and study CBB.

Un enjeu majeur de la génétique évolutive est de comprendre comment l'adaptation locale se développe en population naturelle, et comment les différentes forces évolutives y contribuent. Les études expérimentales d'adaptation locale utilisent couramment les gradients altitudinaux présentant une variation spatiale marquée des conditions environnementales. Dans ces conditions, on s'attend à ce que la différentiation génétique pour les caractères (traditionnellement mesurée par QST) et pour les gènes déterminant ces caractères (traditionnellement mesurée par FSTq) le long du gradient soit gouvernée de façon prédominante par la sélection et les flux de gènes, et peu influencée en revanche par la dérive génétique et la mutation. En particulier, des études théoriques ont montré un découplage entre QST et FST lorsque que les flux de gènes sont forts et/ou que la sélection est récente. Dans cette étude, nous avons testé cette hypothèse en combinant une approche de génomique expérimentale et des simulations dans des populations naturelles de hêtre commun (F. sylvatica) séparées de ~trois kilomètres et soumis à des environnements contrastés.Pour l'approche expérimentale, nous avons échantillonné 4 populations sur deux gradients altitudinaux sur le Mont Ventoux (avec une population à haute altitude et une à basse altitude sur chaque gradient). Cinquante huit gènes potentiellement impliqué dans la réponse aux stress abiotiques et dans le débourrement ont été séquencés sur un total de quatre-vingt seize individus, révélant 581 SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). Différentes approches ont été utilisées pour identifier les SNP outlier, présentant une différentiation plus forte qu'attendu sous un modèle neutre sans sélection. Le nombre de SNPs outlier identifié comme étant sous sélection s'est révélé être grandement dépendant de la méthode utilisé. La méthode fréquentiste a détecté de nombreux outliers alors que l'approche bayésienne n'a pu permettre de détecter des SNPs sous sélection. Par ailleurs, nous avons utilisé un modèle mécaniste individu-centré pour simuler les patrons de diversité phénotypique et génétique attendus le long du gradient pour la phénologie du débourrement végétatif, un caractère généralement adaptatif dans la réponse aux variations de température. Les résultats des simulations confirment que la différentiation génétique observée pour le caractère (QST) est généralement plus forte que celle observée au gène (FSTq), et que cette différentiation génétique au trait intervient dès la première génération. Toutefois, les tests d'outlier conduits sur le le modèle simulé ont révélé que plus de 95% des SNPs outlier sont des faux positifs. Comme dans l'approche expérimentale, l'approche Bayésienne ne s'est pas révélé suffisamment fiable pour détecter des QTLs dans des populations spatialement proche et génétiquement faiblement différentiée. Néanmoins une approche multi-locus basée sur un estimateur peu utilisé en génétique (le Zg) a révélé la forte corrélation inter-populations inter-gènes des QTLs confirmant les attendus théoriques. Toutefois, cette approche ne permet pas de détecter précisément les QTLs sans connaissance a priori sur les QTLs. En conclusion, les travaux de cette thèse mettent en évidence la rapidité des changements génétique qui interviennent en moins de 5 générations pendant la modification du climat, et la difficulté de détecter les gènes codant pour des traits complexes. / A major challenge in population genetics is to understand the local adaptation process in natural population and so to disentangle the various evolution forces contributing to local adaptation. The experimental studies on local adaption generally resort to altitudinal gradients that are characterized by strong environmental changes across short spatial scales. Under such condition, the genetic differentiation of the functional trait (measured by the Qst) as well as the genes coding for trait (measured by Fstq) are expected to be mainly driven by selection and gene flow. Genetic drift and mutation are expected to have minor effect. Theoretic studies showed a decoupling between Qst and Fst under strong gene flow and / or recent selection. In this study, I tested this hypothesis by combining experimental and modelling genomic approach in natural population of Fagus sylvatica separated by ~3 kilometres and under contrasted environments.Sampling was conducted in south-eastern France, a region known to have been recently colonised by F.sylvatica. Four naturally-originated populations were sampled at both high and low elevations along two altitudinal gradients. Populations along the altitudinal gradients are expected to be subjected to contrasting climatic conditions. Fifty eight candidate genes were chosen from a databank of 35,000 ESTs according to their putative functional roles in response to drought, cold stress and leaf phenology and sequenced for 96 individuals from four populations that revealed 581 SNPs. Classical tests of departure of site frequency spectra from expectation and outlier detection tests that accounted for the complex demographic history of the populations were used. In contrast with the mono-locus tests, an approach for detecting selection at the multi-locus scale have been tested.The results from experimental approaches were highly contrasted according the method highlighting the limits of those method for population loosely differentiated and spatially close. The modelling approach confirmed the results from the experimental data but revealed that up to 95% of the SNPs detected as outliers were false positive. The multi-locus approach revealed that the markers coding for the trait are differentially correlated compared to the neutral SNPs. But this approach failed to detect accurately the markers coding for the trait if no a priori knowledge is known about them. The modelling approach revealed that genetic changes may occur across very few generation. But while this genetic adaptation is measurable at the trait level, the available method for detecting genetic adaptation at the molecular level appeared to be greatly inaccurate. However, the multi-locus approach provided much more promise for understanding the genetic basis of local adaptation from standing genetic variation of forest trees in response to climate change.

Les chimiokines sont des protéines appartenant à la famille des cytokines. A l'origine, ces molécules ont été étudiées pour leur implication dans la régulation du trafic leucocytaire. Depuis une dizaine d'années, de nombreuses études ont cependant démontré que les chimiokines sont aussi impliquées dans les différentes étapes de la cancérogénèse : inhibition de l'immunité anti-tumorale, rôle de facteur de croissance des cellules tumorales, régulation de l'angiogénèse et particulièrement induction de la migration des métastases. En effet, les chimiokines sont capables de guider les cellules métastatiques de la tumeur primaire vers leur lieu d'implantation. Ce guidage passe par la liaison de la chimiokine à son récepteur, ce qui conduit à l'activation de différentes cascades signalétiques intracellulaires qui aboutiront in fine à la migration et le guidage des cellules le long du gradient de chimiokine, et ce jusqu'au lieu d'implantation où une tumeur secondaire pourra alors se former.C'est la compréhension du rôle des chimiokines dans la migration des métastases qui a conduit à l'étude de l'expression de leurs récepteurs dans le cancer. Après avoir étudié dans un premier temps les outils nécessaires à l'obtention de résultats fiables notamment en PCR quantitative, le profil d'expression de différents récepteurs aux chimiokines a été analysé chez des patients atteints d'un cancer colorectal. Les résultats montrent que seules les expressions des récepteurs CCR10 et CXCR4 diminuent chez les patients ayant développé des métastases. De plus cette baisse est corrélée à un mauvais pronostique. Cependant, des études in vitro démontrent que les lignées coliques métastatiques surexpriment ces récepteurs, et que la migration de celles-ci est sensible à un gradient de CCL27, le ligand du récepteur CCR10.Ces résultats a priori paradoxaux prennent tout leur sens lorsqu'on rapproche le concept métastatique du concept de cellule souche. Dans les deux cas, ces types cellulaires aux capacités phénotypiques communes (migration, survie, prolifération) peuvent donner une population cellulaire hétérogène. La mise au point d'une méthode permettant de faire passer les cellules tumorales (prolifératives) en cellules métastatiques (migratoires) et vice versa nous a conduit à un concept syncrétique dans lequel les notions de cellules tumorales, de métastases et de cellules souches se confondent. Dans celui-ci, les cellules tumorales, qu'elles soient ou non issues de cellules souches saines, sont capables de changer réversiblement de phénotype pour former des métastases (équivalent de la transition épithélio-mésenchymateuse). La notion de réversibilité est ici essentielle car elle permet d'expliquer comment une cellule métastatique, une fois implantée, peut s'activer et redonner une population cellulaire tumorale proliférative. Cela implique aussi que les métastases, capables de rester plusieurs mois en dormance, partagent les mêmes mécanismes que les cellules souches.Enfin, l'étude en parallèle de nouvelles voies de régulation de l'angiogénèse - qui fournit aux métastases le moyen de quitter la tumeur primaire - faisant intervenir le récepteur à la thrombine PAR1 d'une part et la chimiokine CXCL4, plus communément appelée PF4 d'autre part, pourrait aboutir à l'élaboration de nouvelles molécules à visée thérapeutique. / Chimiokines are proteins belonging to the cytokines' family. In the beginning, chemokines were studied for their implication in the leucocytic trafic regulation. Since ten years, many studies however show that chemokines are also implied in all of carcinogenesis steps: antitumor immunity inhibition, role of growth factor of tumoral cells, angiogenesis regulation and especially metastases migration induction. Indeed, chemokines are able to guide metastatic cells from the primary tumour towards their secondary site thanks to chemokine / chemokine receptors interactions which lead to metastases migration along a chemokine gradient until their secondary site. Then, metastases activation will lead to the development of a secondary tumour.It is the understanding of chemokines' role in metastases migration that led to the study of their receptors expression in cancer. After having initially studied the tools that were necessary to obtain reliable results in particular in quantitative PCR, expression profile of several chemokine receptors was established on patients developing a colorectal cancer. Results show that only CCR10 and CXCR4 expressions significantly decrease in patients who develop metastases. Moreover this decrease is correlated with poor prognostic. However, in vitro studies show that metastatic colon cell lines overexpress the both receptors, and that migration of those cells is sensitive to a CCL27 gradient, the CCR10 ligand.These paradoxical results may however be easily explained if the metastatic concept is compared to the stem cell one. In both cases, these cellular types share phenotypical properties (migration, survival, proliferation) and are able to give a heterogeneous cellular population. The development of a protocol that turns proliferative tumoral cells into migratory metastatic ones (and vice versa) led us to a syncretic concept in which tumoral cells, metastases and stem cells notions are merging. In this concept, tumoral cells (which result or not from healthy stem cells), are able to reversibly change their phenotype to form metastases (‘epithelial-mesenchymal transition' equivalent). Reversibility is actually an essential concept because it may explain how a metastatic cell, once established, can be activated again and become a proliferative tumoral cell. That also implies that metastases, able to remain several months in dormancy, share the same mechanisms as stem cells ones.Lastly, the study of new angiogenesis regulation pathways - which provides to metastases the means of leaving the primary tumour - involving on the one hand PAR1 thrombin receptor, and on the other hand chemokine CXCL4 (also called PF4), may lead to the development of new therapeutic molecules.

Les cellules T maturent dans le thymus lors d’un processus très régulé par l’intermédiaire de facteurs intrinsèques, comme des facteurs de transcription, et des facteurs extrinsèques (par exemple des cytokines des cellules stromales). L’acquisition du potentiel T au cours de la thymopoïèse, à partir d’un précurseur médullaire, se réalise grâce à des étapes successives définies par l’expression de molécules de surface et par les différents réarrangements des gènes du TCR qui sont ordonnés : le TCRd étant le premier à se produire, suivi par le TCRg et TCRb, pour finir par le TCRa. Les réarrangements du TCR restent également parfaitement ordonnancés dans les leucémies aigues lymphoblastiques T et ce malgré l’accumulation successive d’évènements oncogéniques. Il est ainsi possible de définir trois sous-groupes immunogénétiques de LAL-T ; (i) les formes immatures n’exprimant pas de TCRb cytoplasmique (ii) les LAL-T matures exprimant un TCR de surface et enfin (iii) les LAL-T intermédiaires, dites pré-ab, exprimant le TCRb en intracytoplasmique sans expression membranaire d’un hétérodimère ab ou gd. Dans ce dernier sous groupe de LAL-T de phénotype cortical, deux oncogènes à homéodomaines, TLX1 et TLX3, appartenant à la famille des gènes homéotiques orphelins NKL, sont souvent dérégulés. Nous avons précédemment mis en évidence le rôle direct des oncoprotéines TLX dans le processus de l’arrêt de maturation, grâce à leur interaction avec le facteur de transcription ETS1, bloquant l’expression et les réarrangements du TCRa. Néanmoins, une partie des LAL-T corticales ne surexprime ni TLX1 ni TLX3, posant la question de l’implication potentielle d’autres gènes de la famille NKL dans le blocage de maturation. Nous avons donc réalisé une analyse transcriptionnelle de l’ensemble des 46 gènes de la famille NKL dans une large série de LAL-T et comparé les résultats avec ceux obtenus dans des sous populations thymiques humaines triées. Nous avons ainsi identifié 10 gènes dérégulés de manière ectopique dans notre série de LAL-T, incluant 6 gènes dont la dérégulation était inconnue dans ce contexte. Par ailleurs, nous avons mis au point une approche complexe combinant une analyse en CGH-array haute résolution, le dosage allélique du locus TCRa et un système de RT-PCR multiplex afin d’étudier de manière exhaustive le statut du locus TCRa dans cette même série de LAL-T. Nos résultats ont ainsi montré que ces nouveaux gènes NKL aboutissent aussi à une répression du TCRa par un mécanisme similaire à celui observé avec les oncoprotéines TLX. Les lymphomes anaplasiques (ALCL), qui sont caractérisés par une expression aberrante d’ALK, issue de la t(2;5), expriment des marqueurs d’activation T (CD30), cytotoxique (granzyme, perforin, TIA1) et des réarrangements clonaux du TCR, mais sans signalisation du TCR/CD3. Le stade du développement lymphoïde T où est initié la lymphomagenèse est inconnu, il est possible que cette translocation se produise avant l’expulsion thymique. Pour étudier cette hypothèse, nous avons analysé l’ensemble des TCR (d,g,b,a) par PCR et CGH array dans une série d’ALCL humain et utilisé un modèle murin de lymphomagénèse T dans lequel NPM-ALK est exprimé à l’aide du promoteur de CD4. Nous avons croisé ce premier modèle avec des souris transgéniques RAG déficient et/ou en présence d’un transgène TCR (OT1), afin d’étudier le rôle du TCR dans le développement tumoral. Le modèle de lymphomagenèse identifié est basé sur une expression de NPM-ALK dès les stades précoces de la différenciation thymique, lorsque le transcrit de fusion peut remplacer le TCRb, et lors de l’expansion des thymocytes corticaux au niveau de la « b-sélection ». Un TCR est cependant nécessaire pour la sortie du thymus, bien que perdu lors du développement des ALCL en périphérie. En conclusion, nous avons montré l’implication du TCR dans deux modèles d’oncogenèse. (...) / T cells mature in the thymus through a highly regulated process mediated by intrinsic factors (e.g. transcription factors) and extrinsic factors (e.g. cytokines or stromal cells). The acquisition of T lymphoid commitment during thymopoiesis, originating from a bone marrow precursor, is carried out through successive stages defined by the expression of various surface molecules and the precisely ordered TCR gene rearrangements; TCRd being the first to occur, followed by the TCRg and TCRb, and finally TCRa. TCR rearrangements are also highly coordinated in T acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) despite the successive accumulation of oncogenic events. It is thus possible to define three immunogenetic subgroups of T-ALL; (I) the immature forms that do not express cytoplasmic TCRb, (ii) mature T-ALL which express a surface TCR and finally (iii) intermediate T-ALL, termed preab, which express intracytoplasmic TCRb without membrane expression of a TCR ab or gd Complex. In the latter subgroup, classically termed cortical T-ALL, two oncogenic transcription factors belonging to the NKL family of homeobox genes, TLX1 and TLX3, are commonly deregulated. We have previously demonstrated the direct role of TLX oncoproteins in the process of maturation arrest through their interaction with the ETS1 transcription factor, which blocks expression and rearrangements of TCRa. Not all cortical T-ALL cortical overexpress TLX1 nor TLX3, however, suggesting that other NKL family genes might be involved in the maturation arrest. We therefore, conducted a transcriptional analysis of all 46 NKL family genes in a large series of T-ALL and compared the results with those obtained in sorted human thymic subpopulations. We identified 10 ‘ectopic’ deregulated genes in T-ALL, including 6 genes whose deregulation was previously unknown in this leukemia. By combining high resolution CGH array, allelic of TCRa locus dosage and a novel TCRa RT-PCR multiplex, we show that these deregulated NKL genes also lead to inhibition of TCRa rearrangement, similar to that observed with TLX. These date demonstrate that homeobox inhibition of TCRa rearrangement is likely to explain the maturation arrest in the majority of cortical T-ALL, the commonest and most emblematic subgroup in this leukemia. Anaplastic lymphoma (ALCL), which are characterized by t(2;5) driven aberrant expression of ALK, express T activation markers (CD30), cytotoxic (granzyme, perforin, TIA1), and clonal TCR rearrangements in the intriguing absence of TCR/CD3 signaling. It is not clear at what stage of development ALCL lymphomagenesis is initiated, but as the expression of NPM is ubiquitous, it is possible that this translocation occurs before thymic egress. To investigate this, we analyzed all TCR(a,b,g,d) by PCR and CGH array in a series of human ALCL and compared these results with a T lymphomagenesis murine model in which NPM-ALK is regulated by the CD4 promoter. We crossed this first model with RAG deficient transgenic mice in the presence or not of a TCR transgene (OT1), to study the role of the TCR in tumor development. NPM-ALK expression from the earliest stages of thymic differentiation allow the fusion transcript to replace TCRb during the cortical thymic cellular expansion process known as "beta-selection". A TCR is, however, necessary for thymus egress, but is subsequently lost during the development of ALCL in the periphery, suggesting that the coexistence of TCR and NPM-ALK signaling is not compatible with lymphomagenesis and that the TCR may act as a tumor suppressor gene. In conclusion, we have delineated the involvement of TCRa in two models of oncogenesis. In T-ALL, NKL oncoproteins NKL prevent TCRa rearrangements and block cells at the highly proliferative TCRb-selection cortical thymic stage. In ALCL, a functional TCR appears to act as a tumor suppressor gene. Both models pave the way to differentiation therapy via TCR modulation.

La construction de cartes de génomes consiste à baliser les chromosomes par des repères : les marqueurs. Plus une carte est dense en marqueurs régulièrement espacés, plus elle est informative et donc plus les applications ultérieures sont nombreuses. Parmi les différentes stratégies de cartographie, celle exploitant les hybrides d'irradiation dite carte RH, présente de nombreux avantages. Ainsi, des marqueurs polymorphes tels que les microsatellites, utiles pour les analyses de liaisons génétiques et des marqueurs de gènes, polymorphes ou non polymorphes permettant d'établir des cartes comparées avec d'autres génomes et définir des zones de conservation ou de rupture de synténie, peuvent être localisés sur une carte RH. Ces cartes comparées sont utiles non seulement pour l'identification de gènes d'intérêts mais également pour l'étude de l'évolution des génomes. Parmi les nombreux vertébrés d’intérêt, nous nous sommes particulièrement attachés à la construction de cartes RH de poissons et de cichlidés en particulier. Ceux-ci constituent en effet un modèle génétique très intéressant du point de vue économique et évolutif. La réalisation de cartes des génomes de plusieurs poissons devrait aider à l'identification de gènes impliqués dans des traits phénotypiques ou pathologiques voire même des marqueurs liés aux stress et à la reproduction. Mon travail de thèse a consisté à construire une carte du génome du bar, un panel RH de tilapia et la carte RH attenante qui a été utilisée dans la phase finale de l’assemblage des données de séquence du génome de Tilapia. Par ailleurs nous avons construit un panel RH d’esturgeon et un autre d’huitre. La cartographie du génome de tilapia, réalisée dans le cadre d’un consortium international, nous a donné un accès privilégié aux données de séquences des génomes de cinq cichlidés (O. niloticus, P. nyererei, H. burtoni, N. brichardi et M. zebra) et nous a permis de participer à l’annotation de ces séquences génomiques en nous intéressant plus particulièrement à l’identification des répertoires des gènes codant pour les récepteurs olfactifs (OR) et les récepteurs connus sous le vocable de TAAR pour ‘ Trace Amine-Associated Receptors’. C’est ainsi que nous avons identifié et caractérisé 158, 88, 90, 69, 102 gènes OR et 45, 19, 23, 12, 20 gènes TAAR dans les génomes de ces cinq poissons (O. niloticus, P. nyererei, H. burtoni, N. brichardi et M. zebra) / The construction of genome maps consists in placing tags, called markers, on the chromosomes. The denser in evenly spaced markers is a map, the more it is informative, leading to the development of more future applications. Among the different mapping strategies, those using radiation hybrids (RH) have numerous advantages. Indeed, polymorphic markers such as microsatellites, useful for linkage analyses, as well as gene markers, polymorphic or not and allowing comparative mapping with other genomes and definition of synteny breaks and conservation, can be localized on a RH map. Not only these maps are useful to identify genes of interest but they are also essential tools to study genome evolution. Among numerous vertebrates of interest, we constructed RH maps of fishes and cichlids in particular. Indeed these fishes constitute interesting genetic models from economical and evolution points of view. Having genome maps of several of these fishes would help to identify genes implicated in phenotypical or pathological traits, or even markers linked to stress and reproduction. My thesis work consisted in the construction of a genome map of the sea bass, a tilapia RH panel and its RH map, a sturgeon RH panel as well as an oyster RH panel. The tilapia map was used for the assembly of the sequencing data of the tilapia genome. Thanks to this last work realized with an international consortium we had a privileged access to the sequencing data of five cichlid genomes (O. niloticus, P. nyererei, H. burtoni, N. brichardi and M. zebra). We then participated to the annotation of these genomic sequences. In particular we have identified and characterized the olfactory receptor gene (OR) repertoires and of the trace amine-associated receptor (TAAR) gene repertoires of these five cichlids. Which are then made of 158, 88, 90, 69, 102 OR genes and 45, 19, 23, 12, 20 TAAR genes respectively.

Les macrophages sont fonctionnellement polarisés en macrophages inflammatoires et microbicides (M1) ou immunorégulateurs (M2). Que les monocytes circulants soient polarisables n’est pas démontré. Nous avons étudié la signature transcriptionnelle par microarray et RT-PCR en temps réel de monocytes humains stimulés par l’IFN-γ, un inducteur des macrophages M1 et l’IL-4, un inducteur des macrophages M2. Leur profil de réponse précoce est dépendent de l’agoniste alors que la réponse tardive des monocytes est similaire qu’ils soient stimulés par l’IFN-γ ou l’IL-4. Cette approche dynamique de la réponse monocytaire permet probablement une étude bien plus pertinente des patients atteints d’une fièvre Q que le modèle de polarisation macrophagique. Par ailleurs, la prévalence de la fièvre Q est plus importante chez l’homme que chez la femme. Comme il a été montré que des gènes associés au cycle circadien sont modulés chez les souris infectées par Coxiella burnetii, la bactérie responsable de la fièvre Q, nous avons étudié ces gènes au cours de la fièvre Q. C’est ainsi que le gène Per2 est fortement exprimé chez les hommes atteints d’une fièvre Q aiguë. Ces résultats suggèrent donc que la modulation de gènes circadiens est associée à une maladie infectieuse chez l’homme. L’expression des gènes LNX1 and LNX2, qui codent deux enzymes impliquées dans le catabolisme des protéines, est accrue dans l’endocardite de la fièvre Q mais pas dans la fièvre Q aiguë. / Macrophages are functionally polarized into inflammatory and microbicidal (M1) and immunoregulatory (M2) cells. If circulating monocytes may be polarized is not known. We determined the transcriptional signatures of human monocytes stimulated with IFN-γ and IL-4, known to induce the polarization of macrophages into M1 and M2 cells, respectively, using microarrays and real-time RT-PCR. We found that monocytes exhibited an early pattern of activation specific to IFN-γ or IL-4 and a late pattern of activation common to both agonists. The selected biomarkers of early and late responses were tested in patients with Q fever. We showed that the kinetic model of monocyte activation enables a dynamic approach for the evaluation of patients with acute Q fever or Q fever endocarditis. On the other hand, it is known that the prevalence of Q fever is related to sex and is higher in men than in women. Based on previous studies on an experimental model of infection by Coxiella burnetii, the agent of Q fever, we hypothesized that circadian genes are differently modulated in men and women with Q fever. We showed that the expression of the Per2 gene was significantly increased in males with acute Q fever compared with healthy volunteers but did not differ in females with Q fever and healthy females. These results suggest that that the modulation of circadian genes is associated with a human infectious disease. We also found that the expression of LNX1 and LNX2 genes that encode two enzymes involved in protein degradation is increased in Q fever endocarditis but not in acute Q fever.

La coévolution ainsi que les différentes interactions entre hôte et pathogène contribuent à former la diversité génétique de ces deux organismes. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’étude de la variabilité génétique de 1760 gènes immunitaires choisis suivant des critères définis, pour essayer d’expliquer pourquoi il existe une variation individuelle face aux infections. L’objectif principal de ce projet était alors de caractériser et d'analyser de nouveaux gènes et polymorphismes immunitaires pouvant expliquer le contrôle ou la susceptibilité à certaines infections. Deux études pilotes nous ont permis de développer le pipeline de détection de polymorphismes. Pour la première, le polymorphisme des 3 gènes CD28, CTLA4, et ICOS a été caractérisé. Dans la deuxième, nous avons caractérisé le polymorphisme de 10 gènes impliqués dans la réponse immunitaire contre M. tuberculosis. Ces gènes ne sont pas très polymorphes et trois d’entre eux sont très conservés. Ces deux études nous ont aidés à préparer l’analyse à grande échelle avec les mises au point et l’amélioration du pipeline. Nous avons sélectionné 1760 gènes en se basant sur des critères définis. La variabilité génétique a été étudiée dans les populations humaines par une analyse minutieuse in silico de données de séquençage d’exomes générées par différents projets et consortiums pour plus de 700 individus représentant 20 populations à travers le monde. 30 gènes les plus polymorphes ont été ainsi identifiés. Ces gènes pourront être entièrement caractérisés et les données produites pourraient être comparées avec des données de résistance/sensibilité de certaines maladies infectieuses. / Host-pathogen co-evolution and interactions contribute in shaping the genetic diversity of both organisms. The objective of this thesis is to define the genetic basis of variability in disease resistance/susceptibility through the development of large-scale in silico screens to identify novel gene candidates implicated in host-pathogen interactions (such as tuberculosis).A pilot study was conducted on CD28, CTLA4, and ICOS to investigate their polymorphism. As a first step in our study based on data available in the literature, we selected a set of ten genes relevant for the immune response against M. tuberculosis. Seven of these genes were moderately polymorphic, while three of them were highly conserved. This analysis was used to prepare and setup the large scale analysis using the same developed pipeline for polymorphism detection and allele reconstruction. For our in silico, we used sequence data from several projects and consortiums to isolate most polymorphic human genes amongst a list of over 1760 candidates selected based on already established relevance for infections and on evolutionary considerations. A first screen of 64 individuals from eight different populations from several regions of the world was performed and most variable genes were selected for further extensive analyses on a larger panel (715 individuals). 30 most polymorphic genes were thus identified. The extent of polymorphism and the allelic worldwide variants of each of these 30 genes are ready to be fully characterized. The data generated could be compared against infectious disease resistance/susceptibility data to identify potentially relevant gene variation.

La vigne (Vitis vinifera) est sensible à de nombreuses maladies, nécessitant l'utilisation massive de produits phytosanitaires. Des méthodes alternatives doivent être développées. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, les gènes AtNPR1, AtNDR1 et AtEDS1 interviennent dans la voie de signalisation contrôlée par l'acide salicylique (SA) en réponse aux agents pathogènes biotrophes. Nous avons identifié par une approche gène candidat chez V. vinifera, de potentiels orthologues de ces trois gènes (VvNPR1.1, VvNPR1.2, VvNHL1 et VvEDS1).Nos travaux ont montré que les protéines VvNPR1 fusionnées à la GFP sont localisées dans le noyau. De plus, la surexpression transitoire des VvNPR1 stimule l'expression de gènes de défense en système hétérologue et homologue. La surexpression de VvNPR1.1 chez le mutant npr1 restaure les différents phénotypes du mutant, contrairement à la surexpression de VvNPR1.2. VvNPR1.1 est semble être l'orthologue d'AtNPR1. La surexpression de VvNHL 1 chez le mutant ndr1 ne rétablit pas la résistance à Pseudomonas syringae. Cependant, ces plantes sont plus sensibles à Botrytis cinerea, probablement par l'accentuation d'un processus de mort cellulaire. L'expression de VvNHL 1 est réprimée en réponse à B. cinerea, constituant un mécanisme de défense contre les nécrotrophes. VvNHL1 semble donc promouvoir la mort cellulaire. L'expression de VvEDS1 est stimulée en réponse à des agents pathogènes et à un traitement par le SA. L'étude de sa fonction est en cours par surexpression chez des mutants eds1. La compréhension des voies de signalisation des réponses de défense chez la vigne devrait permettre l'obtention de vignes plus résistantes aux agents pathogènes. / Vitis vinifera is susceptible to many pathogens, thus requiring a massive use of phytochemicals. Alternative methods have to be developed. In the madel plant Arabidopsis thaliana, the AtNPR1, AtNDR1 and AtEDS1 genes are components of the salicylic acid (SA) signalling pathway involved in resistance to biotrophic pathogens. Using a candidate gene approach, we have identified putative orthologs of these genes in the grapevine genome (VvNPR1.1, VvNPR1.2, VvNHL 1 and VvEDS1).Our work shows thal VvNPR1-GFP fusion proteins are localized in the nucleus. Moreover, transient overexpression of VvNPR1 genes induces defence gene expression, in bath heterologous and homologous systems. Overexpression of VvNPR1.1 in npr1 mutants restores the different phenotypes of the mutants, while VvNPR1.2 overexpression does not. These results strongly suggest that VvNPR1.1 is the AtNPR1 ortholog. Overexpression of VvNHL 1 in ndr1 mutants does not restore resistance to Pseudomonas syringae. However, resistance to Botrytis cinerea in these plants is weakened, probably because of stimulation of cell death. Furthermore, VvNHL1 repression following B. cinerea infection in V. vinifera could be considered as a defence mechanism against necrotrophic pathogens and suggests thal VvNHL1 is involved in promotion of cell death. VvEDS1 expression is induced by pathogens infection and SA treatment. VvEDS1 functional characterization is in progress using eds1 Arabidopsis mutants overexpressing VvEDS1. Knowledge of defence signalling pathways in V. vinifera will contribute to obtain pathogen resistant grapevines.

Le nombre d’enfants nés par Assistance Médicale à la Procréation (AMP) dans le monde est estimé à plus de 5 millions, représentant jusqu’à 4% des naissances. Environ 10% des couples en âge de procréer sont actuellement infertiles, et leur apporter des techniques pour devenir parents est devenu un problème de santé publique. Cependant, l’innocuité de ces techniques n’a pas été totalement démontrée. Notamment, le risque de pathologies d’origine placentaire pourrait être augmenté. De plus, des issues périnatales défavorables, un risque majoré de malformations majeures et de pathologies liées à l’empreinte ont été rapportés chez ces enfants. Ceci soulève la question d’une éventuelle vulnérabilité épigénétique induite par l’AMP. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier la régulation épigénétique des gènes soumis à empreinte (GSE) et des éléments transposables (TE) dans le placenta et le sang de cordon d’enfants conçus par AMP comparés à des enfants conçus naturellement. En guise d’introduction, nous avons rédigé une revue détaillée des modifications phénotypiques et épigénétiques induites par l’AMP dans les embryons, le placenta et le sang de cordon chez l’Homme et sur les modèles animaux.Au cours de cette thèse, une cohorte de presque 250 patientes a été incluse prospectivement, répartie en 4 groupes de patientes selon la technique d’AMP et 4 groupes de témoins selon la durée d’infertilité.A partir de cette cohorte, la première question posée a été l’effet de la Fécondation in vitro (FIV) sur la méthylation de l’ADN et/ou la transcription des GSE et TE dans le sang de cordon et le placenta à la naissance. Pour cela, nous avons sélectionné 51 patientes enceintes après FIV avec ou sans ICSI avec transfert d’embryon frais à J2 et les avons comparées à 48 témoins enceintes dans l’année après l’arrêt de la contraception. Nous avons étudié la méthylation de l’ADN et l’expression de 3 GSE et 4 TE. Les niveaux de méthylation de l’ADN placentaire pour H19/IGF2, KCNQ1OT1, LINE-1 et ERVFRD-1 et le niveau d’expression placentaire d’ERVFRD-1 étaient plus bas dans le groupe FIV/ICSI que dans le groupe contrôle. Ces modifications épigénétiques pourraient faire partie des mécanismes de compensation développés pendant la grossesse après AMP, comme discuté dans notre revue.Ensuite, nous avons voulu déterminer si ces changements de méthylation de l’ADN des GSE pouvaient être associés à des modifications des histones. A partir de la cohorte précédente, nous avons sélectionné 16 patientes du groupe FIV/ICSI avec des niveaux de méthylation dans le placenta inférieurs au 5ème percentile pour au moins un des GSE étudiés. Elles ont été appariées à 16 témoins sur la parité, le sexe du nouveau-né et l’âge gestationnel à l’accouchement. Des marques permissives (H3K4me2 et me3 et H3K9ac) et répressives (H3K9me2 et me3) ont été étudiées. Les résultats ont révélé une quantité significativement augmentée de H3K4me2 dans le groupe FIV/ICSI pour H19/IGF2 et KCNQ1OT1. La quantité des deux marques répressives pour H19/IGF2 et SNURF était significativement abaissée dans le groupe FIV/ICSI.Ces données montrent que l’hypométhylation de l’ADN au niveau des GSE pourrait être associée à une augmentation des marques permissives et une diminution des marques répressives des histones, ce qui permettrait de favoriser un état « actif » de la chromatine au niveau de l’allèle normalement réprimé.Nos résultats, ainsi que les données de la littérature, renforcent l’hypothèse de potentiels mécanismes mis en place dans le placenta après AMP, utiles pour compenser des anomalies précoces de la placentation, qui seraient écrits à travers des modifications épigénétiques comme la méthylation de l’ADN mais aussi les modifications des histones.Bien que certaines questions restent en suspens, cette thèse a permis de bâtir les fondations de travaux futurs, notamment pour étudier l’impact de la congélation/décongélation des embryons et le rôle joué par l’infertilité en elle-même. / It is estimated that more than five million children have been born by Assisted Reproductive Technologies (ART) worldwide, representing up to 4% of all births. As around 10% of reproductive-aged couples are currently infertile, providing them with treatment options is a public health issue. However, the safety of these techniques has not been fully demonstrated. Notably, the rate of placenta-related adverse pregnancy outcomes could be increased after ART. Moreover, adverse perinatal outcomes, a higher risk of major malformations and imprinting disorders have also been reported in children born following ART. These issues combined raise the question of a potential ART-induced epigenetic vulnerability.The aim of this thesis was to investigate the epigenetic regulation of imprinted genes (IGs) and transposable elements (TEs) in the placenta and cord blood of children conceived by ART and to compare them to children conceived naturally.By way of introduction, we wrote a comprehensive review about phenotypic and epigenetic modifications induced by ART in embryos, placenta and cord blood either in human or animal models.Then, an extensive cohort of almost 250 patients was prospectively included, resulting in 4 groups of ART techniques and 4 groups of controls stratified on the time to pregnancy.From this cohort, the first question we investigated was the effect of in vitro fertilization (IVF) on DNA methylation and/or transcription of TEs and IGs in cord blood and placenta collected at birth. For this purpose, we selected 51 pregnant women after IVF with fresh embryo transfer at day -2 and compared them with 48 controls pregnant within 1 year of stopping contraception. We studied the DNA methylation and expression of 3 imprinted DMRs and 4 TEs. DNA methylation levels for H19/IGF2 and KCNQ1OT1 DMRs, LINE-1 and ERVFRD-1 in the placenta were lower in the IVF/ICSI group than in the control group. The expression level of ERVFRD-1 in the placenta was also lower in the IVF/ICSI group than in the control group. These modifications in epigenetic regulation may influence some compensation mechanisms developed throughout pregnancy after ART, as discussed in our review.We then intended to determine if these DNA methylation changes in IGs were associated with histone modifications. From the previously mentioned cohort, we selected the 16 patients from the IVF/ICSI group who presented with below the 5th percentile of percentage placenta DNA methylation for at least one of the previously studied DMRs. These patients were compared with 16 controls matched for parity, new-born sex, and gestational age at delivery. Permissive (H3K4me2 and me3 and H3K9ac) and repressive (H3K9me2 and me3) histone marks were studied. The results revealed a significantly higher quantity of H3K4me2 in the IVF/ICSI group than in the natural conception group for H19/IGF2 and KCNQ1OT1 DMRs. The quantity of both repressive marks at H19/IGF2 and SNURF DMRs was significantly lower in the IVF/ICSI group than in the natural conception group.These data demonstrate that DNA hypomethylation at imprinted DMRs may be associated with an increase in permissive histone marks and a decrease in repressive histone marks. This is consistent with a more “active” chromatin conformation on the normally repressed allele.Our findings, together with the literature data, reinforce the hypothesis that some mechanisms are established in the placenta after ART, probably to mediate placental plasticity and compensate primary disorders in trophoblastic invasion, and written through epigenetic changes such as DNA methylation but also histone modifications.Although some questions remain unanswered, this thesis paves the way for further original studies, notably to assess the impact of frozen-thawed embryo transfer and to decipher the role of infertility per se.