Tous les écosystèmes contiennent des phages, ces virus qui infectent spécifiquement les bactéries. Les écosystèmes microbiens des produits laitiers ne font pas exception. Malgré les nombreuses recherches dans le domaine, les phages virulents spécifiques aux souches de Lactococcus lactis utilisées pour la fermentation du lait menacent encore la qualité des fromages et la constance des lots de production. Le phage p2 est un modèle pour l’étude des phages virulents de lactocoques, mais près de la moitié de ses gènes codent pour des protéines aux fonctions encore inconnues. L’étude des phages virulents constitue un défi de taille puisque la modification de leur génome est limitée par le court passage du génome viral dans la cellule bactérienne. Le premier objectif de cette thèse était d’adapter un outil génétique basé sur la technologie CRISPR-Cas9 afin d’inactiver des gènes d’intérêt du phage p2. Cette technologie est dérivée d’un système antiviral naturel qui permet à certains procaryotes de se défendre contre l’invasion par de l’ADN étranger. La bactérie hôte du phage p2, L. lactis MG1363, est normalement dépourvue de ce système. Le deuxième objectif était d’étudier les protéomes phagiques et bactériens lors de l’infection virale par des analyses de spectrométrie de masse à haute résolution. Enfin, le troisième objectif était d’étudier les rôles des gènes inactivés sur la multiplication des phages et des bactéries infectées, incluant l’impact sur leurs protéomes. Entre autres, par une approche intégrative combinant des analyses génomiques, phénotypiques et protéomiques, j’ai comparé le phage mutant p2Δ47, dont le gène orf47 avait été inactivé, au phage sauvage p2. Ces analyses m’ont permis de formuler une hypothèse quant à la fonction de la protéine virale ORF47. Les phages sont ubiquitaires, abondants et peuvent se multiplier rapidement. Malgré leur importance et plus d’un siècle de recherches, plusieurs aspects de la biologie des phages demeurent mal compris. En concevant un outil pour la modification des génomes de phages virulents et en optimisant des protocoles d’analyses protéomiques, j’ai développé des méthodes efficaces pour la caractérisation des protéines phagiques et pour l’étude des interactions phage-bactérie. / Phages are viruses that specifically infect and kill bacteria. They can be found in every ecosystem, including milk products. Despite decades of research, virulent phages infecting Lactococcus lactis strains used for milk fermentation still threatens the production process and cheese quality. Phage p2 is a model for the study of virulent lactococcal phages, but almost half of its genes encode proteins of unknown functions. The study of virulent phages is a challenge in itself because the modification of their genome is limited to the short infection cycle within a bacterial host. The first objective of this thesis was to adapt a CRISPR-Cas9-based genetic tool to inactivate genes of interest in the genome of phage p2. The CRISPR-Cas9 technology is derived from a natural antiviral system that allows some prokaryotes to defend themselves against invasive nucleic acids. The bacterial host of phage p2, L. lactis MG1363, is naturally deprived of this system. The second objective was to study the viral and bacterial proteomes during phage infection, making use of high throughput mass spectrometry-based proteomics. Lastly, the third objective was to study the roles of inactivated genes on phage replication and bacterial growth, including the impact on their proteomes. Amongst other, with an integrative approach combining genomic, phenotypic and proteomic analysis, I compared the mutant phage p2Δ47, lacking a functional orf47 gene, to the wild-type phage p2. These analyses allowed me to hypothesize about protein ORF47 function. Phages are ubiquitous, abundant and can replicate quickly. Despite their importance and over a century of research, many aspects of phage biology are still poorly understood. By designing a tool for the modification of virulent phages and by optimizing protocols for proteomic analysis, I developed a robust pipeline to investigate uncharacterized phage proteins and to study phage-host interactions.

La présence de virus dans les aliments est responsable de nombreuses maladies. Les virus les plus souvent associés aux épidémies recensées sont le norovirus humain (HuNoV) et le virus de l'hépatite A (VHA). Les méthodes de détection moléculaires de type RT-qPCR ne permettent pas de distinguer si les virus sont infectieux ou non. Cependant, des prétraitements peuvent être appliqués aux échantillons pour que seul le génome des virus infectieux soit détecté. Le but de ce projet de maîtrise était de comparer l'efficacité de différents prétraitements appliqués à des virus alimentaires inactivés selon différents procédés. Le VHA a été inactivé totalement ou partiellement par la chaleur, par la lumière pulsée et par l'hypochlorite de sodium (NaOCl). Les prétraitements PMA, PMAxx, PtCl$_\mathsf{4}$, billes de silice et colonne filtrante Amicon® ont été testés et comparés. De plus, différentes dilutions de jus provenant d'aliments ont été mélangées au PMAxx pour évaluer si son efficacité était affectée. Des essais ont également été réalisés avec le PMAxx sur différentes concentrations de VHA. Finalement, des essais avec le HuNoV ont été effectués avec le PMAxx qui s'est révélé être peu efficace. Seuls le PMA et le PMAxx se sont avérés efficaces comme prétraitements utilisés lors de l'inactivation du VHA par la chaleur. Aucun prétraitement ne s'est révélé efficace après une inactivation par la lumière pulsée et par le NaOCl. Les jus concentrés issus d'aliments semblent avoir un effet à la fois sur la RT-qPCR et sur le PMAxx, cet effet disparaît après avoir dilué les jus. De plus, les différentes concentrations du VHA ne semblent pas exercer une influence sur l'efficacité du PMAxx. Les résultats démontrent que davantage d'études sont nécessaires pour améliorer la détection moléculaire des virus infectieux. Bien que certains prétraitements semblent prometteurs, ils ne peuvent empêcher complètement l'amplification d'acides nucléiques provenant de virus non-infectieux. / The presence of viruses in food is responsible for many diseases. Viruses most often associated with reported outbreaks are human norovirus (HuNoV) and hepatitis A virus (HAV). Molecular detection methods, such as RT-qPCR cannot distinguish whether viruses are infectious or not. However, pretreatments can be applied to the samples so that only the genomes of infectious viruses are detected. The aim of this master's project was to compare the effectiveness of different pretreatments applied to inactivated foodborne viruses using different processes. HAV was inactivated totally or partially by heat, pulsed light and sodium hypochlorite (NaOCl). Pretreatments PMA, PMAxx, PtCl$_\mathsf{4}$, magnetic silica beads and Amicon® filter column were tested and compared. Furthermore, different dilutions of food juices were mixed with PMAxx to assess whether its efficacy was affected. Assays were also performed with PMAxx on different loads of HAV. Finally, assays with HuNoV were performed with PMAxx which has proven to be of little effectiveness. Only PMA and PMAxx were shown to be effective as pretreatments used with heat inactivation of HAV. No pretreatment was found to be effective after pulsed light and NaOCl inactivation. Concentrated juices from foods seemed to influence both RT-qPCR and PMAxx, this effect disappears after diluting the juices. Moreover, different HAV loads do not seem to exert an impact on PMAxx effectiveness. The results demonstrate that further studies are needed to improve molecular detection of infectious viruses. Although some pretreatments seemed to be promising, they cannot completely prevent the amplification of nucleic acids from non-infectious viruses.

La dysbiose du microbiote intestinal est associée à divers problèmes de santé tels que l'obésité, le diabète, les allergies et les maladies inflammatoires de l'intestin. L'équilibre des communautés microbiennes du microbiote intestinal est d'autant plus important en début de vie et il a été démontré qu'une dysbiose à cette étape du développement peut causer des problèmes de santé à long terme. Les virus qui sont présents dans le tractus digestif sont de plus en plus étudiés et certaines compositions de virome intestinal ont déjà été associés à des pathologies. Les bactériophages représentent la majorité du virome intestinal humain et ceux-ci interagissent avec les communautés bactériennes colonisant l'intestin. Pourtant la fraction virale est souvent mise de côté lors des études portant sur le microbiote intestinal. Le poisson-zèbre (*Danio rerio*) est un animal modèle répandu en recherche et une alternative intéressante aux modèles mammifères pour étudier le microbiome intestinal. Les bactéries colonisant l'intestin des larves du poisson zèbre ont déjà été étudiées, mais ce n'est pas le cas des virus. Ainsi, l'objectif principal de ce projet consistait à développer un protocole pour extraire et analyser le virome intestinal des larves de poisson-zèbre. L'analyse bio-informatique des échantillons a aussi été limitée dû à la qualité des jeux de données produits. Toutefois, un premier aperçu du virome intestinal des larves de poisson-zèbre a tout de même été produit. Tout comme l'humain, le virome intestinal des larves semblent contenir une majorité de phages (*Caudoviricetes*). Une différence a aussi été observée entre les œufs provenant de deux établissements producteurs de poisson-zèbre, mais ces résultats restent à être confirmés dans de prochaines études. / The dysbiosis of the gut microbiota is associated with many diseases including obesity, diabetes, allergies, and inflammatory bowel diseases. The balance of microbial communities in the gut is even more important in early life as it has been shown to have an impact on the future health of the host. The viruses that are present in the digestive tract are increasingly being studied and some viromes have been already linked to diseases. Many of the viruses found in the gut virome are bacteriophages interacting with the bacterial communities colonizing the gut. This viral fraction is often omitted in studies investigating the gut microbiota. The zebrafish (*Danio rerio*) is an animal model that is widespread in research and is an interesting alternative to mammalian models to study the gut microbiome. The bacteria colonizing the gut of the zebrafish have already been studied but not the viruses. Therefore, the main goal of this study is to develop a protocol to extract and analyze the gut virome of the zebrafish larvae. A viral nucleic acid extraction protocol was first developed using the siphophage p2, which infects *Lactococcus lactis*, as a positive control. Although effective, this protocol can still be optimized to reduce the high levels of bacterial and host DNA contamination. While the bioinformatic analyses were limited by the quality of the data, they provided an initial insight into the gut virome of zebrafish larvae. Like humans, the gut virome of the zebrafish larvae appears to contain many phages (*Caudoviricetes*). A difference was observed between eggs from two different zebrafish facilities, but these results need to be confirmed by additional studies.