Le diagnostic, la caractérisation et l'identification rapides et précis des agents pathogènes sont essentiels pour guider le traitement, détecter les événements de transmission ou les échecs de traitement. Cependant le monde biomédical est confronté à des pathogènes émergents et ré-émergents. Ainsi certaines souches bactériennes cliniques présentent des spécificités de virulence, contagiosité et/ou de résistance aux antibiotiques. Le séquençage génomique à haut débit et l’analyse comparative des génomes bactériens constituent une bonne stratégie pour étudier rapidement les caractéristiques de ces pathogènes émergents. En à peine un peu plus de 20 ans, la génomique a connu un développement considérable grâce aux nouvelles technologies de séquençage à haut débit et à l’intérêt des scientifiques, qui ont permis l’augmentation exponentielle du nombre de génomes bactériens séquencés et disponibles dans les bases de données publiques. La génomique en temps-réel consiste en une analyse rapide du génome d’une souche bactérienne clinique pour identifier les déterminants génétiques de ses caractéristiques phénotypiques inhabituelles. C’est ainsi que les objectifs de ce projet de thèse étaient : d’exploiter rapidement les données de séquençage de génomes complets pour déterminer les répertoires de résistance et de virulence ; de comparer les génomes provenant des bactéries cliniques atypiques à ceux d’autres bactéries des mêmes espèces pour identifier leurs caractéristiques spécifiques ; d’utiliser les génomes comme outil taxonomique pour décrire rapidement les nouvelles espèces bactériennes isolées dans le laboratoire par culturomique. / Rapid and accurate diagnosis, characterization and identification of pathogens are essential to guide treatment and detect transmission events or treatments failures. However, the biomedical field is confronted with emerging and re-emerging pathogens. Some of these clinical bacterial strains exhibit specificities concerning the virulence, contagiousness and / or resistance to antibiotics. High-throughput sequencing and comparative analysis of bacterial genomes is a reliable strategy enabling the rapid study of the characteristics of these emerging pathogens. In a short period, not exceeding 20 years, genomics has known a considerable revolution. In effect the introduction of the new high-throughput sequencingtechnologies and the increased concern of the scientist into this field, led to an exponential increase of number of available sequenced bacterial genomes in public databases. Real-time genomics is a strategy consisting on rapid analysis of the genome of a clinical bacterial strain in order to identify the genetic determinants justifying its unusual phenotypic characteristics. Thus, the objectives of this thesis project were: to rapidly exploit whole-genome sequencing data for identification of the virulence or resistance repertoire; to compare genomes from atypical clinical bacteria to those of other bacteria of the same species in order to identify their specific features; to use genomes as a taxonomic tool to rapidly describe the new bacterial species isolated in the laboratory by culturomics approach.

Le chlorométhane est le plus abondant des composés organo-halogénés dans l’atmosphère et il est impliqué dans la destruction de l’ozone dans la stratosphère. Les sources et les puits de chlorométhane restent mal évalués. Bien que synthétisé et utilisé de manière industrielle, il est principalement produit naturellement, avec comme sources majeures les émissions provenant des végétaux et plus particulièrement de la phyllosphère, qui correspond aux parties aériennes des plantes. Certaines bactéries épiphytes de la phyllosphère sont des méthylotrophes capables d’utiliser des composés organiques sans liaison carbone-carbone comme le méthanol et le chlorométhane comme unique source de carbone et d’énergie pour leur croissance. La plupart des bactéries chlorométhane-dégradantes isolées jusqu’à présent utilisent une voie métabolique pour leur croissance sur chlorométhane appelée voie cmu (pour chloromethane utilisation), caractérisée par l’équipe. L’objectif principal de cette thèse a été de déterminer si des bactéries de la phyllosphère peuvent jouer le rôle de filtre pour l’émission de chlorométhane par les plantes. Dans ce but, un modèle de laboratoire a été mis en place, constitué de la plante Arabidopsis thaliana connue pour produire du chlorométhane par une réaction impliquant le gène HOL1, et la bactérie Methylobacterium extorquens CM4, souche de référence pour l’étude du métabolisme de dégradation du chlorométhane, qui possède la voie cmu et dont le génome complet a été séquencé et analysé. Des variants d’A. thaliana avec différents niveaux d’expression du gène HOL1 (le type sauvage, le mutant homozygote « knock-out » hol1 et un variant HOL1-OX avec surexpression) ont été sélectionnés par PCR et qPCR. Des souches bactériennes chlorométhane-dégradantes ont été isolées à partir de la phyllosphère d’A. thaliana, dont il a été montré qu’elles possèdent la voie cmu. Un bio-rapporteur bactérien pour le chlorométhane a été construit à l’aide d’un plasmide exploitant la région promotrice du gène conservé de la déshalogénase (cmuA) de la souche M. extorquens CM4. Il présente une réponse fluorescente rapide, sensible, et spécifique aux méthyl-halogénés de manière concentration-dépendante. L’application du bio-rapporteur aux trois variants d’A. thaliana étudiés suggère des niveaux d’émissions de chlorométhane différents. L’analyse, par qPCR et qRT-PCR, de l’ADN métagénomique extrait de la surface des feuilles a montré une corrélation entre la proportion relative de bactéries portant le gène cmuA et l’exprimant dans cet environnement, et l’expression du gène HOL1. Ces résultats indiquent qu’une production de chlorométhane, même très modeste par rapport aux fortes émissions de méthanol par A. thaliana, confère un avantage sélectif pour les bactéries épiphytes chlorométhane-dégradantes. Ces dernières pourraient ainsi bien jouer un rôle de filtre pour les émissions de chlorométhane de la phyllosphère vers l’atmosphère. En perspective, de nouvelles expériences complémentaires, basées sur l’analyse par génomique comparative des souches chlorométhane-dégradantes également effectuée dans le cadre du projet et sur une analyse par séquençage à haut-débit initiée dans ce travail, sont proposées pour améliorer la compréhension des mécanismes d’adaptation des bactéries chlorométhane-dégradantes dans la phyllosphère. / Chloromethane is the most abundant halocarbon in the environment, and responsible for substantial ozone destruction in the stratosphere. Sources and sinks of chloromethane are still poorly constrained. Although synthesized and used industrially, chloromethane is mainly produced naturally, with major emissions from vegetation and especially the phyllosphere, i.e. the aerial parts of plants. Some phyllosphere epiphytes are methylotrophic bacteria which can use single carbon compounds such as methanol and chloromethane as the sole source of carbon and energy for growth. Most chloromethane-degrading strains isolated so far utilize the cmu pathway for growth with chloromethane which was characterized by the team. The main objective of this work was to investigate whether epiphytes may act as filters for plant emissions of chloromethane, by using a laboratory bipartite system consisting of the model plant Arabidopsis thaliana, known to produce chloromethane mainly by way of the HOL1 gene, and the reference chloromethane-degrading bacterial strain Methylobacterium extorquens CM4, possessing the cmu pathway and of known genome sequence. Three A. thaliana Col-0 variants with different levels of expression of HOL1, i.e. the wild-type strain, its homozygous HOL1 knockout mutant hol1 and an HOL1-OX HOL1 overexpressor, were selected using PCR and qRT-PCR. Chloromethane-degrading strains were isolated from the A. thaliana phyllosphere, and shown to contain the cmu pathway. A plasmid-based bacterial bioreporter for chloromethane was constructed which exploits the promoter region of the conserved chloromethane dehalogenase gene cmuA of strain CM4. It yields rapid, highly sensitive, specific and methyl halide concentration-dependent fluorescence. Application of the bioreporter to the three A. thaliana variants differing in expression of HOL1 investigated in this work suggested that they indeed synthesize different levels of chloromethane. Analysis by qPCR and qRT-PCR of metagenomic DNA from the leaf surface of these variants showed that the relative proportion and expression of cmuA in this environment paralleled HOL1 gene expression. Taken together, the results obtained indicate that even minor amounts of chloromethane produced by A. thaliana in the face of large emissions of methanol may provide a selective advantage for chloromethane-degrading methylotrophic bacteria in the phyllosphere environment. This suggests that chloromethane-degrading epiphytes may indeed act as filters for emissions of chloromethane from plants. Further experiments are envisaged to further assess the adaptation mechanisms of chloromethane-degrading bacteria in the phyllosphere, building upon the comparative genomic analysis of chloromethane-degrading strains which was also performed in this work, and on the preliminary investigations using high-throughput sequencing that were initiated.

Les changements globaux provoquent une disparition accélérée des espèces endémiques. Il apparait crucial de quantifier les risques potentiels d’extinction en relation avec les changements climatiques liés à l’activité anthropique, et particulièrement pour les espèces dont l’aire de répartition est restreinte. Dans ce travail de thèse je me suis intéressé aux effets des changements globaux sur le complexe de la truite du Mexique qui vit dans le nord-ouest du Mexique. Ce complexe représente le groupe des salmonidés avec la distribution la plus méridionale au monde, avec seulement deux taxa décrits : la truite dorée mexicaine (Oncorhynchus chrysogaster) et la truite de San Pedro Mártir (O. mykiss nelsoni).En tant qu’espèce montagnarde d’altitude, ces salmonidés sont très vulnérables aux effets des changements globaux, et particulièrement au changement climatique et à l’introduction d’espèces exotiques pour l’aquaculture, comme la truite arc en ciel. Les objectifs généraux de cette thèse étaient de déterminer les relations entre les processus micro-évolutifs chez la truite mexicaine dorée, ainsi que la structure spatiale de leur habitat qui définissent les risques d’extinction engendrés par les changements globaux.Afin de répondre à ces questions, j’ai appliqué aux écosystèmes de rivières une approche de génétique du paysage intégrant différentes échelles spatiales à différents niveaux taxonomiques, ainsi j’ai appliqué des analyses de génétique des populations, des analyses de système d’information géographique et de modélisation de la distribution des espèces, ainsi que des simulations démo-génétiques.Initialement, les analyses de génétique des populations réalisées sur 11 loci microstallites nous ont permis de mettre en évidence une structure génétique spatialisée pour l’ensemble du complexe des truites mexicaines, ainsi qu’une introgression génétique chez la truite endémique. Ces résultats ont été confirmés par d’autres analyses utilisant un plus grand nombre de microsatellites et de marqueurs SNP. Une étude plus fine centrée sur O. chrysogaster et combinant simulations génétiques et distribution de l’espèce a permis de définir les caractéristiques des paysages de rivières comme les principaux déterminants de la structure génétique des populations natives, voire comme des barrières aux flux de gènes. Pour cette espèce, j’ai également généré une base de données de 9676 SNP grâce aux techniques de séquençage de nouvelles génération et mis en évidence une structure génétique cryptique chez O. chrysogaster. Une approche de génomique du paysage a révélé une influence significative des variables physiques des rivières sur la structuration génétique neutre et adaptative de la truite dorée mexicaine. / The combined effect of different threats has caused an accelerated loss of biodiversity in endemic species. Then, it is crucial to quantify potential extinction risks as consequence of global change related with human activities, especially in range restricted species. An example of that situation is represented by the native Mexican trout complex inhabiting the highlands of northwest Mexico and representing the group of salmonids with the southernmost distribution in the world, with the Mexican golden trout (Oncorhynchus chrysogaster) and the coastal nelson trout (O. mykiss nelsoni) as the only described species for this complex.However, as mountaintop species, these salmonids are highly vulnerable to global change effects, mainly by climate change and the introduction of the exotic rainbow trout for aquaculture purposes. The overall aim of this PhD project is to assess the possible relationships between microevolutionary processes of the Mexican golden trout, as well as the spatial structure of their habitat defining extinction risks derived by global change.To address those questions, a riverscape genetics approach was applied at different spatial scales and taxonomic levels including population genetics analyses based on neutral microsatellite markers and Next Generation Sequencing (NGS), G.I.S. (Geographic Information Systems; riverscape characterizations), species distribution modeling and demo-genetic simulations.Initially, population genetics analyses of 11 microsatellite loci revealed a spatial genetic structure for the entire Mexican trout complex as well as genetic introgression for native trout collected in aquaculture farm proximities, these results were corroborated by other using more microsatellite and SNPs markers. Moreover, focusing on O. chrysogaster, species distribution models and demogetic simulations defined riverscape as the main factor driving native population genetic structure, and as a boundary against exotic introgression. Additionally, 9,676 SNP’s were generated by NGS techniques defining a cryptic genetic structure for O. chrysogaster. Finally, landscape genomics approaches revealed a significant influence of riverscape factors on the neutral and adaptive genetic structure of the species.

Mon travail de thèse a été basé sur la caractérisation de l'interaction entre Gag (NCp7) et la RPL7 en milieu cellulaire et in vitro ainsi sur son rôle fonctionnel dans le cycle viral. La polyprotéine Gag du VIH-1 orchestre l’assemblage de la particule virale, en favorisant l’encapsidation de l'ARN génomique viral par son domaine NCp7, et en recrutant des protéines virales et cellulaires. Notre hypothèse est de savoir, si Gag peut contrôler sa propre synthèse et par conséquence la transition entre traduction et encapsidation de l'ARN génomique dans les particules naissantes. Nous avons étudié les protéines cellulaires, identifiées par double hybride, qui peuvent interagir avec Gag et NCp7. La RPL7 humaine est l'une de ces protéines de la grande sous-unité 60S ribosomique. Elle se compose de 248 acides aminés et a la capacité d'inhiber la traduction. Cette fonction peut expliquer le «switch» entre la traduction et de l'encapsidation de l'ARN génomique. Les résultats ont montré que Gag était capable d'interagir avec d'autres protéines que la RPL7 de la sous-unité 60S, par son domaine NCp7. / Thesis work was based on characterization of interaction between Gag (NCp7) and RPL7 in cellular environment and in vitro and its functional role in the viral cycle. Gag polyprotein of HIV-1 orchestrates assembly of the virus particle, especially by driving packaging of the viral genomic RNA through its NCp7 domain, and by the recruitment of viral and cellular protein partners. Our hypothesis was to know, whether Gag can control its own synthesis and consequently the transition between translation and packaging of the genomic RNA into nascent particles. We investigated cellular proteins, identified by a two-hybrid assay, which can interact with Gag and NCp7. Human RPL7 is one such protein from large ribosomal subunit 60S. It consists of 248 amino acids and has the ability to inhibit translation. This function can explain the 'switch' between translation and packaging of the genomic RNA. Results showed that Gag was capable of interacting with RPL7 and other proteins from 60S subunit, through its NCp7 domain.

L’arsenic est naturellement présent dans la croûte terrestre et de manière abondante dans certains environnements. Si cet élément est toxique pour la plupart des formes de vies, des micro-organismes développent différents mécanismes pour y faire face. Ce travail porte sur l’étude de ces processus impliquant à la fois des réponses individuelles et des interactions entre organismes appartenant à des domaines différents du vivant. Des approches de génomique descriptive et fonctionnelle mettent ainsi en évidence différents mécanismes adaptatifs et fonctions cellulaires impliqués dans la réponse à l’arsenic d’une bactérie et d’un protiste photosynthétique, Rhizobium sp. NT-26 et Euglena mutabilis, tous deux particulièrement résistants à cet élément. Par ailleurs, tandis que Rhizobium sp. NT-26 semble avoir perdu sa capacité à interagir avec les plantes, E. mutabilis fait au contraire partie intégrante d’une communauté microbienne incluant différentes bactéries et bénéficie de leur activité. / Arsenic naturally occurs in earth crust and is particularly abundant in some environments. While this element is toxic for most forms of life, micro-organisms have evolved different mechanisms to cope with it. This work deals with these different processes involving individual responses as well as interactions between organisms belonging to different domains of life. Descriptive and functional genomics approaches highlight several adaptative mechanisms and cellular functions involved in the arsenic response of a bacterium and a photosynthetic protist, Rhizobium sp. NT-26 and Euglena mutabilis, respectively, both being particularly resistant to arsenic. Also, while Rhizobium sp. NT-26 seems to have lost its ability to interact with plants, E. mutabilis is on the contrary an integral part of a microbial community including different bacteria and benefits from their activity.

Le Lupus Erythémateux Systémique (LES) est une maladie autoimmune sévère dont laquelle les lymphocytes B (LB) jouent un rôle central. Afin de rechercher des anomalies génétiques propre à ces cellules, notre laboratoire a étudié l’expression des gènes dans les LB de patients atteints d’un LES, par rapport à des sujets témoins. Ce projet a pour but d’étudier un de ces gènes (FKBP11), surexprimé dans les LB au cours du LES. Pour cela nous avons créé, à l’aide de lentivirus, des souris transgéniques reproduisant de manière ubiquitaire la surexpression de ce gène. Ces souris développent une hyperplasie des organes lymphoïdes, une hyper gamma globulinémie de type IgG3, et présentent une réponse humorale augmentée après immunisation avec un antigène T-indépendant. Notre étude met en évidence que la surexpression de FKBP11 favorise le développement des plasmocytes dans leur phase initiale dépendante de l’expression de Pax5, après induction de la différenciation plasmocytaire in vitro. Enfin, les souris développent des autoanticorps variés. De plus, le rôle d’une surexpression de FKBP11 dans la rupture de tolérance B a été montré chez des souris transgéniques anti-ADN 56R, croisées avec notre modèle lentigénique, qui voient leur production d’autoanticorps augmentée. La surexpression de FKBP11 dans le modèle C57BL/6lpr/lpr accentue le caractère lymphoprolifératif et l’hyper gamma globulinémie présents dans ces souris. Au cours de ce projet de thèse, j’ai également initié l’étude de deux autres gènes surexprimés dans les LB de patients lupiques (PRDX4, TRIB1), par le développement de modèles transgéniques murins. / Systemic Lupus Erythematosus (SLE) is a severe autoimmune disease where B cells play a central role and carry intrinsic genetic abnormalities.Today, only a few SLE genes have been validated in humans. Looking for these intrinsic B cell abnormalities in SLE, we have performed a microarray analysis of the human transcriptoma in B cells from quiescent SLE patients, in comparison to normal subjects. The project proposes to explore the consequences of overexpression of one of these genes: FKBP11. For this purpose, a lentiviral construct allowing the ubiquitous overexpression of FKBP11 was produced, and has been used to generate lentigenic mice. These mice develop a hyperplasia of lymphoid organs, an IgG3 hypergammaglobulinemia and an increase of humoral immune response after immunisation with a T-independent antigen. Our study points out that the overexpression of FKBP11 promotes the plasmocyte development, at the initial stage which is dependent on Pax5 expression, after in vitro induction of the plasmacytic differentiation. Finally, these mice produce various autoantibodies. The role of FKBP11 overexpression in B cell central tolerance breakdown has been demonstrated in anti-DNA 56R transgenic mice crossed with our lentigenic model. These mice have an increase of autoantibody production. The FKBP11 overexpression in C57BL/6lpr/lpr model increases the lymphoproliferative syndrome and the hypergammaglobulinemia in this model. During this thesis, I have also initiated the study of two others genes which were found overexpressed in B cells of lupus patients (PRDX4, TRIB1), by the development of transgenic murine models.

Depuis la découverte de Phaeodactylum tricornutum par Bohlin en 1897, sa classification au sein de l'arbre de la vie a été controversée. En utilisant des morphotypes ovales et fusiformes Lewin a décrit en 1958 plusieurs traits caractéristiques de cette espèce rappelant la structure des diatomées mettant ainsi fin à la controverse sur la classification de P. tricornutum au sein des Bacillariophycées. Pour se faire, trois morphotypes (ovale, fusiforme et triradié) de Phaeodactylum tricornutum ont été observés. Au cours d’une centaine d’années environ, de 1908 à 2000, 10 souches de Phaeodactylum tricornutum (appelées écotypes) ont été collectées et stockées soit de manière axénique ou en l’état avec leur populations naturelles de bactéries dans les centres des ressources génétiques pour algues, cryo-préservées quand cela est possible. Divers outils cellulaires et moléculaires ont été établis pour disséquer et comprendre la physiologie et l'évolution de P. tricornutum, et/ou les diatomées en général. Grâce à des décennies de recherche et les efforts déployés par de nombreux laboratoires que P. tricornutum est aujourd’hui considérée comme une espèce modèle des diatomées. Le sujet de ma thèse traite majoritairement de la composition génétique et épigénétique du génome de P. tricornutum ainsi que de la diversité morphologique et physiologique sousjacente au sein des populations naturelles prospectées à différents endroits du globe. Pour se faire, j’ai généré les profils chromatiniens en utilisant différentes marques des modifications post-traductionnelles des histones (chapitres 1 et 2) et a également comparé la variation naturelle dans la distribution de certaines marques clés entre deux populations d’écotypes (chapitre 4). Nous avons également généré une carte de la diversité génétique à l’échelle du génome chez 10 écotypes de P. tricornutum révélant ainsi la présence d'un complexe d'espèces dans le genre Phaeodactylum comme la conséquence d’une hybridation ancienne (chapitre 3). Sur la base de nombreux rapports antérieurs et des observations similaires au sein de P. tricornutum, nous proposons l’hybridation naturelle comme une base solide et une possibilité plausible pour expliquer la diversité des espèces chez lest diatomées. De plus, nous avons mis à jour les annotations fonctionnelles et structurelles du génome de P. tricornutum (Phatr3, chapitre 2) et mis au point un algorithme de logiciel convivial pour aller chercher les cibles CRISPR du système d’édition du génome CRISPR / cas9 chez 13 génomes de phytoplancton incluant P. tricornutum (chapitre 5). Pour accomplir tout cela, j'ai utilisé diverses méthodes à la pointe de l’état de l’art comme la spectrométrie de masse, l’immunoprécipitation de la chromatine suivie de séquençage à haut débit ainsi que les séquençages du génome entier, de l'ARN et des protocoles d'édition du génome CRISPR et plusieurs logiciels / pipelines de calcul. Ainsi, le travail de thèse fournit une plate-forme complète qui pourra être utilisée à l’avenir pour des études épigénétiques, de génétiques moléculaires et fonctionnelles chez les diatomées en utilisant comme espèce modèle Phaeodactylum tricornutum. Ce travail est pionnier et représente une valeur ajoutée importante dans le domaine de la recherche sur les diatomées en répondant à des questions nouvelles ouvrant ainsi de nouveaux horizons à la recherche en particulier en épigénétique qui joue un rôle important mais pas encore assez apprécié dans le succès écologique des diatomées dans les océans actuels. / Since the discovery of Phaeodactylum tricornutum by Bohlin in 1897, its classification within the tree of life has been controversial. It was in 1958 when Lewin, using oval and fusiform morphotypes, described multiple characteristic features of this species that resemble diatoms structure, the debate to whether classify P. tricornutum as a member of Bacillariophyceae was ended. To this point three morphotypes (oval, fusiform and triradiate) of Phaeodactylum tricornutum have been observed. Over the course of approximately 100 years, from 1908 till 2000, 10 strains of Phaeodactylum tricornutum (referred to asecotypes) have been collected and stored axenically as cryopreserved stocks at various stock centers. Various cellular and molecular tools have been established to dissect and understand the physiology and evolution of P. tricornutum, and/or diatoms in general. It is because of decades of research and efforts by many laboratories that now P. tricornutum is considered to be a model diatom species. My thesis majorly focuses in understanding the genetic and epigenetic makeup of P. tricornutum genome to decipher the underlying morphological and physiological diversity within different ecotype populations. To do so, I established the epigenetic landscape within P. tricornutum genome using various histone post-translational modification marks (chapter 1 and chapter 2) and also compared the natural variation in the distribution of some key histone PTMs between two ecotype populations (chapter 4). We also generated a genome-wide genetic diversity map across 10 ecotypes of P. tricornutum revealing the presence of a species-complex within the genus Phaeodactylum as aconsequence of ancient hybridization (Chapter 3). Based on the evidences from many previous reports and similar observations within P. tricornutum, we propose natural hybridization as a strong and potential foundation for explaining unprecedented species diversity within the diatom clade. Moreover, we updated the functional and structural annotations of P. tricornutum genome (Phatr3, chapter 2) and developed a user-friendly software algorithm to fetch CRISPR/Cas9 targets, which is a basis to perform knockout studies using CRISPR/Cas9 genome editing protocol, in 13 phytoplankton genomes including P. tricornutum (chapter 5). To accomplish all this, I used various state-of-the-art technologies like Mass-Spectrometry, ChIPsequencing, Whole genome sequencing, RNA sequencing, CRISPR genome editing protocols and several computational softwares/pipelines. In brief, the thesis work provides a comprehensive platform for future epigenetic, genetic and functional molecular studies in diatoms using Phaeodactylum tricornutum as a model. The work is an addon value to the current state of diatom research by answering questions that have never been asked before and opens a completely new horizon and demand of epigenetics research that underlie the ecological success of diatoms in modern-day ocean.

La production agricole doit augmenter à un rythme jamais atteint pour faire face à la forte hausse attendue de la demande alimentaire. La sélection génomique (SG) pourrait y contribuer en donnant la possibilité de sélectionner des individus uniquement sur leur génotype, rendant ainsi l'amélioration génétique des rendements plus efficace. L'amélioration actuelle de la production du palmier à huile, première plante oléagineuse au monde, se fait par sélection récurrente réciproque pour produire des hybrides. L'intégration de la SG à ce schéma aurait des retombées majeures. Cette thèse vise à évaluer le potentiel de la SG pour prédire les aptitudes à la combinaison hybride dans les populations parentales (Deli et groupe B).Des données du dernier cycle d'amélioration ont permis d'obtenir la première estimation empirique de la précision de la SG. Malgré les petites populations disponibles pour calibrer le modèle génomique, cette étude a montré qu'avec des candidats à la sélection apparentés à la population de calibration (plein-frères, descendants), la précision était suffisante pour faire une présélection sur certaines composantes du rendement dans le groupe B. Par ailleurs, des simulations sur quatre générations ont montré que, pour plusieurs stratégies de SG (en particulier avec une calibration faite uniquement à la première génération en incluant des génotypes d'hybrides), la précision de sélection chez les individus non testés en croisement était suffisante pour sélectionner des parents uniquement sur leur génotype. Ceci a abouti à une augmentation de plus de 50% du gain génétique annuel. Une augmentation pus rapide de la consanguinité a aussi été mise en évidence, mais elle pourrait être limitée par des méthodes classiques de gestion de la consanguinité. Finalement, les données expérimentales et simulées indiquent que la SG pourrait diminuer l'intervalle moyen de génération et accroître l'intensité de sélection, accélérant ainsi considérablement le progrès génétique sur le rendement en huile de palme. Un schéma de sélection génomique récurrente réciproque est proposé pour le palmier à huile. Son application nécessite de confirmer expérimentalement les simulations en estimant sur plusieurs générations la précision de sélection sans recalibration du modèle. Ces futures recherches devraient utiliser les nouveaux modèles de SG, potentiellement plus efficaces (prise en compte des effets non additifs ou d'informations a priori sur les effets des marqueurs, etc.). / Agricultural production must increase at an unprecedented rate to meet the strong growth expected in food demand. Genomic selection (GS) could contribute to reaching this goal by allowing selection of individuals on their sole genotype, making breeding more efficient. Breeding for yield in oil palm, the first oil crop in the world, is currently based on hybrid production by reciprocal recurrent selection. The integration of GS to this scheme would have major repercussions. This thesis aims to assess the potential of GS to predict hybrid combining abilities in parental populations (Deli and group B). Data from the last breeding cycle were used to obtain the first empirical estimate of GS accuracy. Despite the small populations available to calibrate the genomic model, the study showed that with candidates related to the training population (sibs, progenies), the accuracy was sufficient to make a pre-selection in the group B on some yield components. In addition, simulations over four generations showed that the accuracy of several GS strategies (especially when training the model only in the first generation using hybrid genotypes) was high enough for non progeny tested individuals to allow selecting among them on their genotype. This resulted in an increase of more than 50% of annual genetic gain compared to traditional breeding. A faster increase in inbreeding was also demonstrated, but this could be limited by conventional methods of inbreeding management. Finally, the experimental and simulated data indicated that GS could reduce the average generation interval and increase the selection intensity, vastly speeding up the genetic progress for oil palm yield. A recurrent reciprocal genomic selection scheme was suggested for oil palm. Its application requires an experimental confirmation of the simulations, by estimating GS accuracy over several generations without retraining the model. Future research should use new GS models, potentially more effective (taking into account non additive effects or a priori information on marker effects, etc.).

Comprendre comment l’expression des gènes est régulée spécifiquement dans chaque tissu et de manière dynamique au cours du temps demeure une étape centrale de notre compréhension de l’organogénèse. L’identification des éléments cis-régulateurs de la transcription de manière tissu-spécifique peut permettre de comprendre les règles logiques d’organisation du réseau de gènes régulateur et aussi d’identifier de nouveaux acteurs (facteurs de transcription notamment). L’analyse de marques de chromatine (H3K27ac et H3K4me3) spécifiquement dans les cardioblastes (104 cellules) au cours de la différentiation a permis l’identification en masse de régions cis-régulatrices de la transcription. Via une approche d’apprentissage, de nouvelles régions régulatrices spécifiques des cardiomyocytes ainsi que 2 nouveaux facteurs de transcription (bagpipe, hamlet) ont été identifiées. L’alignement multiple des régions régulatrices suggère que les régions associées à H3K27ac dans les cellules cardiaques durant ces étapes de l’organogénèse partagent une séquence consensus. Ces nouveaux éléments régulateurs viennent compléter le réseau de gène régulateur au cours des étapes tardives de la cardiogénèse. / Understanding how gene expression is spatio-temporally regulated remains a crucial step in our understanding of organogenesis. Identification of transciptional cis-regulatory elements in a tissu-specific manner could allow to understand logical rules leading regulatory network organisation and to identify new actors (in particular transcription factors). Analysis of chromatin marks (H3K27ac and H3K4me3) specifically in cardiac cells (104 cells) during differentiation allowed the identification of transcriptional cis-regulatory regions. Via a machine learning approach, new cardiac specific regulatory regions and two transcription factors (bagpipe and hamlet) have been identified. Multiple sequence alignment of regulatory regions suggests that regions associated to H3K27ac in cardiac cells during these steps of organogenesis share a consensus sequence. These new regulatory elements integrate and complete the gene regulatory network underlying late steps of cardiogenesis.

La propagation de bactéries intracellulaires invasives peut entrainer celle des génomes mitochondriaux qui leur sont liés génétiquement au sein du cytoplasme. Cette sélection par autostop peut conduire à une réduction de la taille efficace (Ne) pour le génome mitochondrial. Elle peut également favoriser l'introgression d'une mitochondrie introduite dans une espèce suite à une hybridation. Le principal objectif de ma thèse est de quantifier ces différents effets, de manière globale, au moyen d'un large échantillonnage d'Arthropodes de Polynésie française. Les événements d'introgressions mitochondriales sont à l'origine de discordances entre les histoires évolutives des génomes mitochondriaux et nucléaires. Afin de rechercher de telles discordances, nous avons développé des marqueurs génomiques nucléaires de type RADseq, permettant de reconstruire l'histoire des populations étudiées. J'ai pu montrer au moyen de simulations que ce type de données pouvait être utilisé pour inférer des relations phylogénétiques entre espèces (Cariou et al. 2013). Des améliorations du protocole RADseq nous ont également permis de démontrer l'applicabilité de cette méthode à de nombreux spécimens au sein de librairies hautement multiplexées (Henri et al. 2015). A partir d'analyses in silico, j'ai par ailleurs évalué l'importance de différents biais liés à l'utilisation de marqueurs RADseq pour estimer les diversités génétiques et proposé une méthode permettant de corriger certains d'entre eux. A partir de ces développements, j'ai pu démontrer que sur 30 espèces de Diptères et de Lépidoptères testées à ce jour, la proximité génétique mitochondriale est systématiquement confirmée par les marqueurs nucléaires, rejetant ainsi l'hypothèse d'une introgression mitochondriale récente. Sur un plus large échantillon, nous avons en revanche mis en évidence une réduction significative du Ne mitochondrial dans les lignées infectées par Wolbachia, suffisante pour réduire le polymorphisme, mais insuffisante pour générer une réduction notable de l'efficacité de la sélection naturelle / The spread of endosymbiotic bacteria can drive that of the linked mitochondrial genomes within the cytoplasm. This hitchhiking selection can lead to a reduction of the effective population size of the mitochondrial genomes (Ne). 1t can also facilitate mitochondrial introgression, following the introduction of exogenous mitochondria in a species by hybridization. The main objective of my thesis is to quantify these different effects, on a global scale, using a large sample of Arthropods. Mitochondrial introgressions can lead to discrepancies between the evolutionary histories of mitochondrial and nuclear genomes. To investigate such patterns, we used RADseq genomic markers, that allow reconstructing population histories, and developed improvements for the library preparation and data analysis. Using in silico experiments, 1 showed that RADseq data is suitable for phylogenetic inferences (Cariou et al. 2013). Adjustments in the RADseq protocol also allowed us to demonstrate the applicability of this method for highly multiplexed libraries (Henri et al. 2015). The impact of various biases related the estimation of population genetic diversity using RADseq was also investigated in silico, which lead me to propose an ABC method to correct some of them. Following these developments, 1 showed on 30 species of Diptera and Lepidoptera that nuclear markers always confirmed the mitochondrial genetic relatedness, ruling out the hypothesis of recent mitochondrial introgressions. On a larger sample, we detected a reduction of the mitochondrial Ne in Wolbachia infected lineages. This reduction caused a significant decrease in the polymorphism of infected populations, but appeared insufficient to reduce the efficacy of natural selection