S. pneumoniae est un pathogène qui cause plus d'un million de mort par an dans le monde. L'étude de la division bactérienne, processus essentiel à la propagation des bactéries, peut fournir de nouvelles cibles thérapeutiques. DivIB/FtsQ, DivIC/FtsB et FtsL sont trois protéines centrales de la division bactérienne. Nous avons pu démontrer que ces protéines forment un complexe ternaire essentiel à la division du pneumocoque. La protéine DivIB n'est pas essentielle en milieu riche. Son absence entraîne des défauts de séparation des cellules et confirme son rôle dans la division du pneumocoque. Cependant, DivIB est essentielle à la viabilité du pneumocoque en milieu défini. Par ailleurs, nous confirmons que DivIB est nécessaire à la stabilité de FtsL in vivo et suggérons que l'essentialité de DivIB est reliée à la stabilité relative de FtsL. Une étude de la fonctionnalité des domaines a, ß et gamma de la partie extracellulaire de DivIB a révélé que le domaine ß complet est nécessaire pour restaurer le phénotype sauvage de la souche. Enfin, la délétion de divIB accentue la sensibilité du pneumocoque aux antibiotiques de la famille des ß-lactames renforçant l'idée d'un rôle de DivIB dans le métabolisme de la paroi lors de la division. DivIB semble donc être une cible de choix pour rétablir l'efficacité des antibactériens les plus testés et les plus utilisés au monde, les ß-lactames.

Les cellules de Schwann sont responsables de la myélinisation du système nerveuxpériphérique. C'est un phénomène complexe et finement régulé. En effet, des altérationsde l'expression touchant les protéines de la myéline périphérique (P0 et PMP22)peuvent provoquer des pathologies comme la Charcot‐Marie‐Tooth. Par ailleurs, lescellules de Schwann subissent d'importantes modifications de leur cytosquelette aucours du processus de myélinisation.Nous avons identifié la voie Wnt/β‐caténine comme directement impliquées dansla régulation de l'expression des gènes de la myéline P0 et PMP22 à la fois in vitro maiségalement in vivo. De plus, nous avons initié la démonstration de l'implication de la voieWnt non canonique au cours de ce même processus. Par ailleurs, nous avons montré queles ligands Wnts aussi bien canoniques que non canoniques pouvaient provoquerl'allongement des extensions des cellules de Schwann. Le chlorure de lithium est uninhibiteur de la GSK3β, mimant l'activation de la voie Wnt/β‐caténine. Il provoque unimportant allongement des cellules de Schwann accompagné de profonds remaniementsde l'architecture interne. Par la suite nous nous sommes intéressés aux effets d'unelésion sur la remyélinisation. La voie Wnt/β‐caténine est réactivée par une lésion in vitrotandis que le lithium accélère la récupération fonctionnelle du battement des vibrissesde souris après pincement du nerf facial, améliore les structures de la gaine de myélineet induit l'expression des gènes de la myéline in vivo.ConclusionNotre travail a mis en évidence le rôle majeur des voies Wnt canoniques et noncanoniques dans la régulation de l'expression de gènes de la myéline et dans lecytosquelette des cellules de Schwann.

L'utilisation du logiciel Miropeat pour comparer les séquences chromosomiquences d'Encephalitozoon cuniculi révèle la présence de séquences homologues aux différentes extrémités. Cette structure en mosaïque des extrémités a été confirmée par une approche PCR. Le plus intéressant est la présence de gènes dans ces régions. La comparaison des séquences codantes révèle 4 familles de gènes : inter AE , InterB, interC, interD. Nous avons choisi d'investir la famille interB, une famille homogène, avec très peu de gènes incomplets comparée aux trois autres familles. Après la validation de la présence des gènes interB chez les espèces du genre Encephalitozoon, ces gènes ont été retrouvés chez deux autres genres de microsporidies pouvant parasiter l'homme (Brachiola algerae et Vittaforma corneae). Par contre, ces gènes sont absents chez 5 autres genres de microsporidies, dont 2 parasites stricts d'insectes et 3 parasites stricts de poissons. L'expression de ces gènes a été abordée chez l'espèce E. cuniculi. Les gènes interB sont transcrits, et des protèines interB existent également.

Au cours de ces trois dernières années, le génome du chien a bénéficié d'avancées majeures à sa connaissance. Les projets de cartographie et de séquençage de son génome, motivés par le formidable potentiel qu'offre le chien en tant que modèle génétique, ont généré de grandes quantités de données à analyser. Dans ce contexte, mes travaux de thèse se sont d'abord focalisés sur la conception d'outils bioinformatiques d'intégration de plusieurs ressources afin d'évaluer et de comparer les informations issues des projets de cartographie et de séquence du génome du chien. Avec la disponibilité d'un nombre croissant de génomes séquencés, nous avons développé le programme AutoGRAPH pour formaliser la conservation de l'ordre des gènes orthologues entre les génomes mammifères, automatiser la construction de cartes de synténie entre ces génomes et, enfin, faciliter l'annotation du génome du chien. Un première application de notre méthode a permis de redéfinir la localisation d'une centaine de gènes préalablement assignés au chromosome canin non-assemblé ou "chromosome Unknown". Dans un second projet, nous avons combiné notre approche de conservation de l'ordre des gènes entre deux génomes avec des alignements de séquences ciblés afin d'identifier des nouvelles structures de gènes canins codant pour des protéines. À partir d'un ensemble de 412 gènes orthologues entre quatre génomes de référence (homme - chimpanzé - rat - souris) et présumés absents chez le chien, nous identifions 285 nouveaux gènes canins et/ou nouvelles relations d'orthologie avec les génomes de référence. Enfin, différents mécanismes évolutifs sont suggérés mettant en relation la nature des gènes, la présence de famille de gènes et la composition en séquences pour expliquer la perte de gènes chez le chien.

En l'absence de mesures de routine des qualités sensorielles de la viande bovine, les éleveurs et les unités de sélection s'interrogent sur les possibilités d'exploiter la variabilité génétique de ces caractères au niveau moléculaire. La thèse consiste à réaliser les recherches relatives à l'analyse des associations entre polymorphismes génétiques et phénotypes enregistrés dans le programme Qualvigène. L'objectif est de proposer aux éleveurs et aux unités de sélection des marqueurs génétiques comme critères de sélection. Des SNP situés dans des gènes candidats ont été génotypés chez les 3349 Jeunes Bovins du programme (1114 en race Charolaise, 1254 en race Limousine et 981 en race Blonde d'Aquitaine) ainsi que chez les 114 pères et une majorité des mères. Ces gènes ont été mis en évidence pour leur association avec la tendreté, le persillé de la viande ou encore la croissance des animaux dans la bibliographie ou dans des études de génomique fonctionnelle à l'INRA. Des analyses d'association ont été effectuées. Un génome scan sur microsatellites dans 6 familles Limousine et Blonde d'Aquitaine a permis une primo-localisation peu précise de régions chromosomiques d'intérêt. En 2010, la puce Illumina "Bovine SNP50®" a été utilisée pour mettre en place une cartographie fine de QTL de qualité de la viande. Des premiers résultats en race Blonde ont permis de confirmer et de localiser plus finement des régions QTL détectées avec les microsatellites et aussi d'en localiser de nouvelles. La recherche de mutations causales devrait nous permettre de mettre en place un kit de détection des animaux présentant une supériorité génétique quant aux qualités organoleptiques de la viande.

La perméabilisation cellulaire par l'intermédiaire de champs électriques est une des méthodes les plus sures pour le transfert de gènes et de molécules d'intérêt. La découverte des effets intra-cellulaires d'un nouveau type d'impulsions électriques - les nanopulses - a ouvert de nouvelles perspectives à l'application des impulsions électriques au vivant. La mise au point de nouveaux outils est indispensable avant de pouvoir appliquer ces techniques à l'homme. Aussi, notre but a été de mettre au point des systèmes d'exposition de cellules à ces impulsions et de montrer que de nouvelles applications thérapeutiques étaient possibles, en particulier en cancérologie. Une nouvelle méthode d'exposition de cellules ou de tissus basée sur l'utilisation d'électrodes isolées a été proposée permettant d'éviter tout risque de contamination ou brûlure électrochimique. A l'aide de cette nouvelle méthode, des expériences in vitro puis in vivo ont pu être menées et confirment la possibilité d'augmenter d'un facteur 3 à 6 la production de luciférase après un électrotransfert de ce gène. Enfin, l'exposition de tumeurs à ces impulsions en présence de bléomycine a permis d'obtenir des régressions tumorales complètes. Nous avons aussi conçu un biomicrosystème permettant d'étudier les effets de telles impulsions à l'échelle cellulaire sous microscope s'intégrant comme terminaison adaptée dans la chaîne d'exposition. L'ensemble des résultats présentés dans cette thèse montre qu'il est possible d'envisager l'utilisation de ces impulsions comme nouvel outil thérapeutique dans le traitement de cancers ou en thérapie génique.

Nous avons étudié comment les pratiques paysannes contribuent à la dynamique et la structuration de la diversité d'une plante cultivée à multiplication végétative, l'igname (Dioscorea sp.) au Bénin. Dans un premier temps, nous avons montré la diploïdie des espèces étudiées (D. rotundata, D. abyssinica et D. praehensilis). Nous avons mis en évidence des flux de gènes entre les compartiments sauvage (D. abyssinica et D. praehensilis) et cultivé (D. rotundata). Tout d'abord, nous avons montré l'existence et la viabilité d'hybrides interspécifiques. Puis, nous avons montré qu'à travers la pratique de l'ennoblissement, certains paysans créent de nouvelles variétés à partir d'individus sauvages, d'hybrides interspécifiques et probablement à partir d'hybrides inter-variétaux. Les paysans utilisent donc la reproduction sexuée des ignames sauvages et cultivées et participent ainsi à maintenir les processus évolutifs chez cette plante à multiplication végétative. Nous avons ensuite analysé la diversité du compartiment cultivé et son organisation à l'échelle d'un village. Nos résultats suggèrent que les variétés d'ignames ont été créées à partir de produits de reproduction sexuée. Les variétés sont polyclonales mais homogènes génétiquement. En effet, cette diversité s'interprète comme des mutants dérivant d'un même génotype. Enfin, les agriculteurs cultivent les mêmes groupes de variétés et échangent des tubercules entre eux, ce qui conduit à une absence de différenciation entre les pools génétiques cultivés par les différents paysans.

Les progrès fulgurants de ces dix dernières années réalisés dans les domaines de la microinformatique et de la microfluidique associés au génie génétique (PCR et séquençage) ont permis un changement d'échelle dans la quantité des données acquises au cours d'une même expérience. La transcriptomique est directement issue de ces avancées technologiques. Ce mémoire présenté pour l'obtention d'une Habilitation à Diriger des Recherdes porte sur l'analyse du transcriptome de la bactérie intracellulaire obligatoire des pucerons, Buchnera aphidicola. Dans la première partie, les principales méthodes d'analyses statistiques différentielles et d'intégration des données transcriptomiques sont présentées sous la forme d'une analyse bibliographique. La deuxième partie est consacrée au développement d'outils bioinformatiques : ROSO, un logiciel d'optimisation des sondes oligonucléotidiques, la puce Buchnera et SITRANS, un système d'information pour la gestion et la publication des données d'expression. Enfin, la dernière partie est consacrée à la caractérisation du transcriptome de Buchnera en condition de stress trophique de son hôte, le puceron du pois Acyrthosiphon pisum. La régulation transcriptionnelle chez les bactéries symbiotiques intracellulaires à génome réduit est encore actuellement très mal connue. Cette question sera abordée chez Buchnera tout d'abord au niveau évolutif par l'étude de la relation entre l'expression des gènes et leur organisation dans le génome, puis au niveau fonctionnel, par la caractérisation de la réponse de la bactérie à une diminution de la quantité d'acides aminés essentiels dans le substrat nutritif du puceron, combinée à un stress osmotique.

Les duplications jouent un rôle important dans l'évolution des protéines et sont à l'origine des répétitions intragéniques présentes dans environ 14% des séquences protéiques. Nous avons choisi d'étudier ces répétitions d'un point de vue évolutif. Pour cela, nous avons développé un programme, Swelfe, qui cherche les répétitions à la fois dans les gènes, les séquences d'acides aminés et les structures tridimensionnelles des protéines. Ce programme utilise le même algorithme de programmation dynamique à tous les niveaux et une représentation séquentielle des structures 3D. Les scores et les tests de significativité des répétitions obtenues ont été adaptés pour chaque niveau. Nous avons créé une banque contenant les séquences d'ADN et d'acides aminés correspondant aux structures de la PDB, et comparé Swelfe à DALI pour valider la méthode au niveau des répétitions structurales. Enfin, ce programme est disponible à http://bioserv.rpbs.jussieu.fr/swelfe. Swelfe a trouvé un nombre important de répétitions dans un ensemble non redondant de séquences nucléiques, séquences protéiques et structures tridimensionnelles, et environ 10% des protéines contiennent des répétitions à au moins un niveau. Cependant, le recouvrement des répétitions aux trois niveaux est assez faible et beaucoup de répétitions ne sont trouvées qu'à un seul niveau, ce qui confirme l'intérêt de cette étude sur les trois niveaux en parallèle L'étude des répétitions structurales longues montre qu'environ 30% de ces répétitions sont symétriques à 180°, comme le sont les deux éléments d'un homo-dimère. L'analyse de ces protéines indique que certaines pourraient effectivement remplacer des dimères.

Des nouvelles résistances aux agents pathogènes introgressées dans les plantes cultivées sont fréquemment contournées dans différents pathosystèmes, engendrant des épidémies et des pertes économiques. En conséquence, la compréhension des stratégies évolutives impliquées dans l'adaptation des populations pathogènes est nécessaire pour améliorer la gestion durable des résistances. Bremia lactucae, agent pathogène de la laitue est un organisme diploïde, hétérothallique avec des cycles de reproduction sexuée et asexuée. Cet oomycète est soumis aux fortes pressions de sélection exercées par des gènes de résistance de la plante hôte. Sous cette pression de sélection, les populations de B. lactucae ont montré une rapide adaptation aux résistances hôtes qui se sont donc avérées peu durables. L'étude de la structure génétique d'un agent pathogène peut permettre de comprendre les mécanismes évolutifs impliqués dans le contournement des résistances variétales. Ainsi, une étude de la structure génétique (neutre et potentiellement soumise à sélection) des populations de B. lactucae en France a été conduite afin d'identifier les forces évolutives impliquées dans le contournement des résistances de l'hôte et de déterminer l'influence des pressions de sélection des gènes de résistance de la plante hôte sur cette structure. J'ai validé 12 microsatellites, marqueurs moléculaires neutres, pour analyser la structure génétique de B. lactucae en France. Plus de 800 isolats ont été prélevés dans les plus importants bassins de production de la plante hôte, Lactuca sativa. Ces isolats ont été prélevés sur différentes variétés regroupées selon leur combinaison de gènes de résistance. Par ailleurs, une prospection dans le compartiment sauvage a permis d'échantillonner des isolats de B. lactucae sur la plante hôte adventice L. serriola. Le polymorphisme de plusieurs effecteurs candidats à motif RxLR, a été étudié dans différentes populations de Bremia. La faible diversité génétique et l'excès d'hétérozygotie observés sont en faveur d'une reproduction clonale mais de rares évènements de reproduction sexuée sont également suggérés par les résultats. Par ailleurs, la faible différenciation génétique entre populations suggère des flux de gènes importants à l'échelle des régions. Des flux de gènes ont également été mis en évidence entre le pathosystème du compartiment sauvage et le pathosystème du compartiment cultivé évoquant un possible rôle de réservoir génétique des plantes hôtes adventices. Une structuration des populations en plusieurs lignées clonales résultant de la pression de sélection des gènes de résistance des cultivars est également indiquée par l'analyse des résultats des marqueurs neutres et sélectionnés. La caractérisation de la structure des populations de B. lactucae nous permet de mettre en évidence le fort potentiel évolutif (flux de gènes importants, système de reproduction mixe, sélection de mutants et de migrants par les gènes de résistance) de B. lactucae expliquant la rapide adaptation aux résistances hôtes. Ainsi, nous pouvons suggérer des pistes de gestion des gènes de résistance comme favoriser l'utilisation de résistances quantitatives et l'utilisation de cultures d'association afin d'améliorer la durabilité des résistances.