Dans un contexte de réduction des intrants agricoles, la création de variétés de blé qui utilisent l’azote de manière plus efficiente est aujourd’hui nécessaire. Cette thèse, issue d'un partenariat public-privé entre l'Institut National de la Recherche Agronomique et Biogemma, avait pour but d'apporter des outils nécessaires à la création de variétés répondant à cette exigence. Pour ce faire, nous avons analysé 225 variétés commerciales génotypées avec 24K SNP et testées dans huit combinaisons d’année, lieu et régime azoté. Nous avons montré que même si la sélection a amélioré l’efficience d’utilisation de l’azote en condition optimale et sub-optimale, ce progrès génétique doit être accéléré et mieux réparti entre les différents traits. Nous proposons pour cela de mixer sélection phénotypique et sélection assistée par marqueurs. Dans ce sens, nous avons développé une méthode pour définir les régions chromosomiques associées à nos 28 traits. Parmi les 333 régions identifiées, nous avons notamment localisé le gène NAM-A1 et avons pu caractériser ses variants naturels. Nous avons aussi montré que la sélection génomique pourrait être plus efficace si les SNP étaient présélectionnés en fonction de leurs significativités en génétique d’association multi-environnementale. Les réseaux d’interactions épistatiques furent aussi étudiés, mettant en évidence un sous-réseau particulièrement intéressant. Nos résultats et méthodes sont discutés au regard des stratégies d’amélioration variétale et de découverte de gènes. Des pistes de recherche complémentaires et des améliorations ont aussi été suggérées. / In a context of fertiliser reduction, breeding for enhanced nitrogen use efficiency in bread wheat is necessary. This PhD thesis resulting from private-public collaboration between the French National Institute for Agricultural Research and Biogemma aimed providing necessary tools. Analyses were conducted using a dataset of 225 commercial varieties genotyped with 24K SNP and tested in eight combinations of year, location, and nitrogen regimes. We showed that even if past selection increased nitrogen use efficiency at high and moderate nitrogen regimes, genetic progresses need to be accelerated and better balanced between traits. This could be achieved by mixing phenotypic and marker assisted selections. In this sense, we developed a method to define quantitative trait locus from genome-wide association study: 333 chromosomal regions involved in 28 NUE-related traits have been identified. The NAM-A1 gene was located in one of these regions and its natural variants were characterized. We also showed that genomic selection could be improved by pre-selecting SNP based on their significance in a multi-environmental genome-wide association study. Networks of epistasis interactions were also studied and an interesting sub-network was identified. Results and methods are discussed regarding breeding and gene discovery strategy. Further investigations and improvements are suggested.

Les nucléases programmables et site-spécifiques comme CRISPR-Cas9 sont des signes avant-coureurs d’une nouvelle révolution en génie génétique et portent en germe un espoir de modification radicale de la santé humaine. Le « multiplexing » ou la capacité d’introduire plusieurs modifications simultanées dans le génome sera particulièrement utile en recherche tant fondamentale qu’appliquée. Ce nouvel outil sera susceptible de sonder les fonctions physiopathologiques de circuits génétiques complexes et de développer de meilleures thérapies cellulaires ou traitements antiviraux. En repoussant les limites du génie génétique, il sera possible d’envisager la réécriture et la conception de génomes mammifères. Le développement de notre capacité à modifier profondément le génome pourrait permettre la création de cellules résistantes aux cancers, aux virus ou même au vieillissement ; le développement de cellules ou tissus transplantables compatibles entre donneurs et receveurs ; et pourrait même rendre possible la résurrection d’espèces animales éteintes. Dans ce projet de recherche doctoral, nous présentons l’état de l’art du génie génétique « multiplex », les limites actuelles et les perspectives d’améliorations. Nous tirons profit de ces connaissances ainsi que de l’abondance des éléments transposables de notre ADN afin de construire une plateforme d’optimisation et de développement de nouveaux outils de génie génétique qui autorisent l’édition génomique à grande échelle. Nous démontrons que ces technologies permettent la production de modifications à l’échelle du génome allant jusqu’à 3 ordres de grandeur supplémentaires que précédemment, ouvrant la voie au développement de la réécriture des génomes de mammifères. En outre, l’observation de la toxicité engendrée par la multitude de coupures double-brins dans le génome nous a amenés à développer un bio-interrupteur susceptible d’éviter les effets secondaires des thérapies cellulaires actuelles ou futures. Enfin, en conclusion, nous exposons les potentielles inquiétudes et menaces qu’apporte le domaine génie génétiques et apportons des pistes de réflexions pour diminuer les risques identifiés. / Programmable and site-specific nucleases such as CRISPR-Cas9 have started a genome editing revolution, holding hopes to transform human health. Multiplexing or the ability to simultaneously introduce many distinct modifications in the genome will be required for basic and applied research. It will help to probe the physio-pathological functions of complex genetic circuits and to develop improved cell therapies or anti-viral treatments. By pushing the boundaries of genome engineering, we may reach a point where writing whole mammalian genomes will be possible. Such a feat may lead to the generation of virus-, cancer- or aging- free cell lines, universal donor cell therapies or may even open the way to de-extinction. In this doctoral research project, I outline the current state-of-the-art of multiplexed genome editing, the current limits and where such technologies could be headed in the future. We leveraged this knowledge as well as the abundant transposable elements present in our DNA to build an optimization pipeline and develop a new set of tools that enable large-scale genome editing. We achieved a high level of genome modifications up to three orders of magnitude greater than previously recorded, therefore paving the way to mammalian genome writing. In addition, through the observation of the cytotoxicity generated by multiple double-strand breaks within the genome, we developed a bio-safety switch that could potentially prevent the adverse effects of current and future cell therapies. Finally, I lay out the potential concerns and threats that such an advance in genome editing technology may be bringing and point out possible solutions to mitigate the risks.

Les aptitudes du lait à la transformation en fromage sont étroitement liées à sa composition, notamment en protéines. Ces caractères, difficiles à mesurer directement, ont été prédits à partir des spectres moyen infrarouge (MIR) du lait pour la composition en protéines dans les 3 races bovines Montbéliarde, Normande et Holstein (projet PhénoFinlait) et pour 9 aptitudes fromagères et la composition fine du lait en race Montbéliarde (projet From’MIR). La méthode Partial Least Squares (PLS) a fourni des prédictions MIR plus précises que les méthodes bayésiennes testées.Une analyse génétique a été réalisée pour ces caractères prédits à partir de plus de six millions de spectres MIR de plus de 400 000 vaches.Les caractères fromagers et de composition du lait sont modérément à fortement héritables. Les corrélations génétiques entre caractères fromagers (rendements et coagulation) et avec la composition du lait (protéines, acides gras et minéraux) sont élevées et favorables.Les génotypes de 28 000 vaches ont été imputés jusqu’à la séquence complète grâce aux données du projet 1000 génomes bovins.Des analyses d’association (GWAS) révèlent de nombreux gènes et variants avec des effets forts sur la fromageabilité et la composition du lait. Un réseau de 736 gènes, par ailleurs associé à ces caractères, permet d’identifier des voies métaboliques et des gènes régulateurs fonctionnellement liés à ces caractères.Un prototype d’évaluation génomique a été mis en place en race Montbéliarde. Un modèle de type contrôles élémentaires, incluant les variants détectés par les GWAS et présumés causaux, donne les estimations des valeurs génomiques les plus précises. La simulation d’une sélection incluant les caractères fromagers montre qu’il est possible d’améliorer la fromageabilité du lait avec un impact limité sur le gain génétique des autres caractères sélectionnés.Les travaux présentés dans cette thèse ont abouti 1) à la détection de gènes (dont certains jamais décrits auparavant) et de variants candidats pour la composition et la fromageabilité du lait et 2) à la mise en place d’une évaluation génomique de la fromageabilité du lait en race Montbéliarde dans la zone AOP Comté. / The ability of milk to be processed into cheese is closely linked to its composition, in particular in proteins. These traits, which are difficult to measure directly, were predicted from milk mid-infrared (MIR) spectra for protein composition in 3 cattle breeds Montbéliarde, Normande and Holstein (PhénoFinlait project) and for 9 milk cheese-making properties (CMP) and composition traits in Montbéliarde cows (From’MIR project). The Partial Least Squares method provided more accurate predictions than the Bayesian methods tested.A genetic analysis was performed on these traits, predicted from more than six million MIR spectra of more than 400,000 cows.Milk CMP and composition traits are moderately to highly heritable. Genetic correlations between CMP (cheese yields and coagulation) and with milk composition (proteins, fatty acids and minerals) are high and favorable.The genotypes of 28,000 cows were imputed to whole genome sequences using the 1000 bovine genome reference population.Genome wide association studies (GWAS) reveal many genes and variants in these genes with strong effects on CMP and milk composition. A network of 736 genes, associated with these traits, enable the identification of metabolic pathways and regulatory genes functionally linked to these traits.A pilot genomic evaluation was set up in Montbéliarde cows. A test-day model, including variants detected by GWAS, provides the most accurate genomic value estimates. Simulation of a selection shows that it is possible to improve the cheesability of milk with a limited impact on the genetic gain of the traits that currently make up the breeding objective.The work presented in this thesis led to 1) the detection of genes (some of which have never been described before) and candidate variants for milk CMP and composition traits and 2) the implementation of a genomic evaluation of CMP predicted from MIR spectra in Montbéliarde cows of the Comté PDO area.

Depuis les années 2000, le développement de la génomique, permettant une connaissance étendue de l’ADN des êtres vivants, transforme la façon dont ceux-ci sont évalués, sélectionnés (sélection génomique des plantes et animaux) et mis en marché. Couplée à des changements politiques et règlementaires, cette technologie contribue à faire évoluer les arrangements institutionnels dans le champ étudié ici de l’amélioration génétique animale, aussi bien au niveau des dispositifs nationaux que des pratiques des acteurs. La libéralisation en cours questionne notamment la dimension collective de la production du progrès génétique et les droits de propriétés sur les ressources génétiques. Dans une perspective comparative entre la France, l’Irlande et les Pays-Bas, cette thèse a pour objectif d’analyser la pluralité des arrangements institutionnels établis dans le champ de la sélection génomique de la race bovine Holstein. Elle mobilise les évolutions récentes de la théorie néo-institutionnelle s’intéressant à l’hétérogénéité organisationnelle et à la matérialité des institutions. Premièrement, elle met en évidence trois régimes institutionnels qui révèlent des arrangements différents notamment entre organisations publiques et privées. Deuxièmement, cette diversité d’arrangements est précisée par l’analyse des instruments contractuels entre entreprises de sélection et éleveurs via des modèles d’organisation de la production et des échanges de ressources génétiques (sous leurs formes biologiques et informationnelles). Ces modèles illustrent la diversité des formes de propriété dont ces ressources génétiques font l’objet entre éleveurs et entreprises et, montrent que les rôles respectifs de ces acteurs sont redéfinis. Ces résultats permettent de mieux comprendre le développement d’une logique libérale (Pays-Bas) en dualité avec le renforcement (Irlande) ou la fragilisation (France) d’une logique coopérative de production du progrès génétique. / Since the early 2000s, the development of genomics, which enables extensive knowledge of the DNA of living entities, has transformed the way in which living entities are evaluated, selected (genomic selection of plants and animals) and marketed. Coupled with political and regulatory changes, this technology contributes to modify the national institutional arrangements in the targeted field of animal genetic improvement, practices of actors. The current liberalization process questions both the collective dimension of genetic progress and the property rights of the genetic resources. In a comparative perspective between France, Ireland and The Netherlands, the objective of this thesis is to analyze the plurality of institutional arrangements pertaining to the Holstein cattle breed’s genomic selection. This thesis is situated within the recent evolutions of the neo-institutional theory focused on organizational heterogeneity and materiality of institutions. Firstly, it highlights three institutional regimes that reveal different arrangements particularly between public and private organizations. Secondly, this diversity of arrangements is completed by an analysis of contractual tools between breeding companies and animal breeders through models of production strategies and exchanges related to genetic resources (both biological and informational forms). These models emphasize a variety of property forms of genetic resources between companies and breeders and also show that actors’ roles in genetic selection activities are redefined. These results provide a better understanding of the development of a liberal logic (The Netherlands) in duality with the reinforcement (Ireland) or weakening (France) of a cooperative logic for the production of improved animal genetics.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la démence la plus importante dans le monde développé. Cette maladie neurodégénérative rend de plus en plus difficile la capacité d'accomplir les tâches quotidiennes de routine, elle peut également faire oublier les mots aux patients, les désorienter dans le temps et l'espace, et à des stades avancés entraîne une perte de mémoire. Malheureusement, la MA est considérée comme le prochain grand défi pour la santé publique de la plupart des pays, le nombre de cas devant doubler au cours des 20 prochaines années en raison du vieillissement de la population. Cette augmentation du nombre de patients s'accompagne d'une augmentation des besoins de financement et de personnel de santé afin de répondre aux demandes et aux besoins de ces patients. La MA peut être divisée en deux entités distinctes: une maladie héréditaire bien définie et bien comprise qui représente jusqu'à 5% de tous les cas de MA appelés maladie d'Alzheimer familiale, et une maladie moins définie appelée maladie d'Alzheimer sporadique. Le facteur de risque le plus défini pour la MA est l'âge, mais récemment, il a été démontré que le cerveau des patients atteints de MA avait un niveau réduit de BMI1 et que la suppression de BMI1 dans les neurones humains ou chez la souris déclenche les caractéristiques de cette maladie. Alors que BMI1 était connu pour être important dans les stades de développement, nous rapportons ici qu'il est crucial dans les cellules adultes pour maintenir la compaction de la chromatine et l’inhibition de la transcription des séquences répétitives. De plus, ces deux fonctions de BMI1 empêchent l'ADN d'acquérir une conformation G4. Cette conformation peut entraîner une instabilité du génome, une augmentation des dommages à l'ADN et une altération de l'expression des gènes, mais surtout, nous avons montré que dans les neurones corticaux, les structures G4 peuvent influencer l'épissage alternatif de divers gènes, notamment APP. Ces résultats apportent un éclairage nouveau sur l'origine de la maladie et l'importance de BMI1 et de la structure secondaire de l'ADN dans le cadre de la MA. / Alzheimer's disease is the most prominent dementia in the developed world. This neurodegenerative disease renders the ability to do the routine daily tasks more and more difficult; it can also cause patients to forget words, be disoriented in time and space, leading to a memory loss. Unfortunately, AD is considered the next big challenge for most country’s public health, with the number of cases thought to be doubling within the next 20 years due to the aging of the population. This increase in the number of patients comes with an increase in the need for funding and for healthcare personnel to meet the demands and the requirements of these patients. AD is divided into two separate entities: a well-defined and understood hereditary disease that makes up to 5% of all AD cases called familial Alzheimer disease, and a less defined one called sporadic Alzheimer disease. sAD most defined risk factor is age, but recently it was shown that brains of sAD patients had a reduced level of BMI1 and that the knockdown of BMI1 in human neurons or mice triggers the hallmarks of this disease. While BMI1 was known to be important in the developmental stages, we report here that it is crucial in adult cells to maintain the compaction of the chromatin and the silencing of the repetitive sequences. Furthermore, these two functions of BMI1 prevent the DNA from acquiring a G4 conformation. This conformation can lead to genome instability, increased DNA damage, and altered gene expression. However, most importantly, we showed that in cortical neurons, G4 structures could influence the alternative splicing of various genes, notably APP. These results shed new light on the origin of AD, and the importance of BMI1 and the secondary structure of the DNA in its context.

Adult Stem Cells (SCs) have been found in almost every organ. They are responsible for<p>homeostasis and tissue repair after injury. SCs reside and self-renew in the adult body<p>throughout the life of the organism. In rapid self-renewing organs, such as the skin, the<p>intestine and the blood, SCs divide many times during the life of the animal in order to sustain<p>the homeostatic needs of the tissue.<p>All cells of the body, including SCs, are constantly subjected to DNA assaults arising from<p>endogenous sources, such as reactive oxygen species (ROS) generated by cellular<p>metabolism, or exogenous assaults arising from the environment. The DNA damage response<p>(DDR) and DNA repair mechanisms protect cells from accumulating DNA damage by<p>inducing transient cell cycle arrest allowing DNA repair, triggering senescence or apoptosis.<p>DNA damages trigger the activation of the effectors of the DDR inducing a transient cell<p>cycle arrest, allowing DNA repair, or triggering a permanent arrest of the cell cycle or<p>apoptosis if damages are too extensive.<p>As skin is the outermost barrier of the body, epidermal cells, including SCs, are<p>continuously subjected to genotoxic stress, such as UV rays, ionizing radiation (IR) and<p>chemicals. The skin epidermis is composed of hair follicles (HFs), its associated sebaceous<p>gland (SG) and the surrounding inter-follicular epidermis (IFE). Different types of SCs<p>maintain the homeostasis of the skin; multipotent adult bulge SCs ensure the cyclic<p>regeneration of the HF and the repair of the epidermis after injury, while individual unipotent<p>SCs ensure homeostasis of the SG and the IFE.<p>In tissues with high cellular turnover, such as the epidermis, the numerous divisions that a<p>SC undergoes could result in the accumulation of replication-associated DNA damage. It has<p>been suggested that adult SCs may undergo asymmetric divisions in which the daughter SC<p>retains the older (thus “immortal”) DNA strand, while the daughter cell committed to<p>differentiation inherits the newly synthesized strand that may have incorporated replicationderived<p>mutations. The in vivo relevance of this mechanism is still a matter of intense debate.<p>We used multiple in vivo experimental approaches to investigate precisely how bulge SCssegregate their chromosomes during HF morphogenesis, SC activation and skin homeostasis.<p>Using pulse-chase experiments with two different uridine analogs together with DNAindependent<p>chromatin labelling, we showed that multipotent HF SCs segregate their<p>chromosomes randomly, and that the label-retention observed in the skin epidermis derives<p>solely from relative quiescence of skin SCs 1.<p>We investigated the in vivo response of multipotent adult HF bulge SCs to DNA damage<p>induced by IR. We showed that bulge SCs are profoundly resistant to DNA damage-induced<p>cell death compared to their more mature counterparts. Interestingly, we demonstrated that<p>resistance of bulge SCs to IR-induced apoptosis does not rely on their relative quiescence.<p>Moreover, we showed that DDR in SCs does not lead to premature senescence. We found that<p>two intrinsic cellular mechanisms participate in the resistance of bulge SCs to DNA damageinduced<p>cell death. Bulge SCs express higher level of the anti-apoptotic Bcl-2 and present<p>more transient activation of p53 due to a faster DNA repair activity mediated by a nonhomologous<p>end joining (NHEJ) mechanism. Since NHEJ is not error free, this property<p>might be a double-edged sword, supporting short-term survival of bulge SCs but impairing<p>long-term genomic integrity 2.<p>While we unveiled the relevance of DSBs repair by NHEJ in the skin epidermis, little is<p>known about the role of homologous recombination (HR) during the morphogenesis of the<p>skin epidermis. Brca1 is an essential protein for HR. Conditional deletion of Brca1 in the<p>developing epidermis leads to congenital alopecia accompanied by a decreased density of hair<p>placodes. The remaining HFs never produce mature hair and progressively degenerate due to<p>high levels of apoptosis. Multipotent adult HF bulge SCs cannot be detected in adult HF in<p>the Brca1 cKO epidermis. Brca1 deletion in the epidermis triggers p53 activation throughout<p>the epidermis, which activates apoptosis. Interestingly, IFE and the isthmus region of the HF<p>do not present any pathological phenotype by constitutive deletion of Brca1. Our results<p>demonstrated the critical role of Brca1 during HF morphogenesis. Future studies will be<p>required to understand the molecular mechanisms controlling this phenotype / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La recherche des signatures génétiques de l'adaptation locale est d'un grand intérêt pour de nombreuses études de génétique des populations. Les approches pour trier les loci sélectifs à partir de leur contexte génomique, se concentrent sur les valeurs extrêmes de l'indice de fixation, FST, à travers les loci. Cependant, le calcul de l'indice de fixation devient difficile lorsque la population est génétiquement continue, lorsque la prédéfinition des sous-populations est une tâche difficile et en présence d'individus mélangés dans l'échantillon. Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle méthode pour identifier les loci sous sélection basée sur une extension de la statistique FST à des échantillons avec des individus mélangés. Considérant notre objectif d'explorer des méthodes statistiques pour identifier l'adaptation locale dans la population mélangée, nous avons inclus des données spatiales pour calculer les coefficients d'ascendance et les fréquences d'allèles. Pour enrichir notre travail, nous avons investigué les effets du déséquilibre de liaison et des méthodes d'élagage de LD dans les analyses de génomes pour la sélection. / Finding genetic signatures of local adaptation is of great interest for many population genetic studies. Common approaches to sorting selective loci from their genomic background focus on the extreme values of the fixation index, FST, across loci. However, the computation of the fixation index becomes challenging when the population is genetically continuous, when predefining subpopulations is a difficult task, and in the presence of admixed individuals in the sample. In this thesis, we present a new method to identify loci under selection based on an extension of the FST statistic to samples with admixed individuals. Considering our goal of exploring statistical methods to identify local adaptation in admixed population, we included spatial data to compute ancestry coefficients and allele frequencies. To enrich our work, we investigated the effects of linkage disequilibrium and LD-pruning methods in genome scans for selection.

Les téosintes Zea mays ssp. parviglumis et ssp. mexicana sont les apparentés sauvages les plus proches du maïs cultivé. Elles occupent au Mexique des niches écologiques distinctes bien délimitées par l’altitude. Zea mays ssp. parviglumis pousse dans des environnements chauds et humides situés à moins de 1800m d’altitude, tandis que Zea mays ssp mexicana pousse dans des environnements plus secs et froids (au-dessus de 1800m). Nous nous sommes intéressés aux bases génétiques de l’adaptation locale des téosintes à l’altitude. Dans ce but, 37 populations ont été échantillonnées le long de deux gradients altitudinaux, utilisés comme réplicats biologiques. Deux populations extrêmes de chaque gradient ainsi que deux populations de moyenne altitude de chaque sous-espèce du gradient 1 ont été séquencées à faible profondeur afin de découvrir des polymorphismes dont les fréquences alléliques sont contrastées entre les extrêmes tout en contrôlant pour la différenciation entre les sous-espèces. A partir de méthodes de détection de la sélection intra- et inter-populationnelle, des locus candidats ont été détectés. Une revue bibliographique a permis d’établir des correspondances entre nos candidats et des régions précédemment décrites pour leurs effets phénotypiques sur des caractères adaptatifs. Nous montrons ainsi un rôle important des interactions sol-plante et de la pilosité des feuilles dans l’adaptation à l’altitude. Pour valider certains de nos candidats, 270 polymorphismes ont été génotypés sur les 37 populations afin de réaliser des études de clines de fréquence. Parallèlement, nous avons mis en œuvre un dispositif de caractérisation phénotypique (2 lieux x 2 années) afin de tester l’association entre ces polymorphismes et 18 caractères mesurés en champ. Nous discutons des apports méthodologiques de notre étude aussi bien du point de vue des technologies haut débit que de la détection de la sélection. Notre dispositif devra être pleinement exploité pour valider nos candidats. Les perspectives incluent la poursuite de l’étude sur d’autres types de polymorphismes ainsi qu’un suivi temporel des populations. / Teosintes Zea mays ssp parviglumis (parviglumis) and Zea mays ssp mexicana (mexicana) are the closest wild relatives of cultivated maize. They occupy distinct ecological niches in Mexico, well separated by altitude. Zea mays ssp. parviglumis encountered below 1800m grows in wet and warm conditions, while mexicana grows in drier and colder climates (above 1800m). In order to investigate the genetic bases of local adaptation to altitude, we sampled 37 populations along two altitudinal gradients. We sequenced the two most extreme populations of each gradient as well as two intermediate populations - one from each subspecies along gradient 1. We searched for polymorphisms with contrasted allele frequencies between the extremes while accounting for subspecies differentiation. Using both inter- and intra- population methods we identified several candidate loci. Based on a literature review, we confronted them with regions previously described as involved in phenotypic variation of adaptive traits. Our results highlight the role of plant-soil interactions and leaves hairiness in the adaptation to altitude. To validate further a subset of 270 polymorphisms chosen among our best candidates, we genotyped them on the 37 populations with the aim of performing clinal analyzes of allele frequencies. In parallel, we undertook phenotypic evaluation trials (2 locations x 2 years) to test the association of these polymorphisms with 18 traits measured in the field. We discuss the methodological contributions of our study both from the standpoint of high throughput technologies and detection of selective footprints. Our setting will be fully exploited to validate our candidates. Perspectives include the discovery and assessment of the contribution of other types of polymorphisms and the temporal follow-up of populations.

Les gliomes constituent les plus fréquentes des tumeurs malignes primaires du système nerveux central. Les liens qui existent entre ces tumeurs et un certain nombre de cancers rares héréditaires, comme les Neurofibromatoses I et II ou les syndromes de Turcot et de Li-Fraumeni, attestent d’une prédisposition génétique aux gliomes. L’observation d’un risque deux fois plus élevé de développer un gliome chez les parents de premier degré de patients atteints suggère aussi une possible prédisposition génétique dans les gliomes sporadiques. Par ailleurs, l’analyse à haut débit permet de préciser le profil somatique des gliomes et d’identifier des biomarqueurs pronostiques voire prédictifs et s’inscrire dans une démarche de traitement personnalisé du patient. Durant ma thèse, je me suis focalisé sur deux axes de recherches complémentaires; l’identification de gènes de susceptibilité et la découverte de nouveaux gènes fréquemment mutés dans les gliomes, afin de déterminer les voies de signalisation contribuant à la gliomagenèse. Dans leur ensemble, les résultats obtenus dans cette thèse apportent non seulement des informations importantes sur la nature de la prédisposition génétique aux gliomes mais également de son association spécifique pour les différents sous-types de tumeurs. La découverte d’un nouveau gène muté, offre la perspective à plus long terme d’un traitement personnalisé pour chaque patient sur la base du profil génétique de sa tumeur. / Gliomas are the most common adult malignant primary tumour of the central nervous system. Thus far, no environmental exposures has been linked to risk except for ionizing radiation, which only accounts for a very small number of cases. Direct evidence for inherited predisposition to glioma is provided by a number of rare inherited cancer syndromes, such as Turcot's and Li–Fraumeni syndromes, and neurofibromatosis. Even collectively, these diseases however account for little of the twofold increased risk of glioma seen in first-degree relatives of glioma patients. My research was centred on two complementary research activities: Identifying susceptibility genes for glioma to delineate key biological pathways contributing to disease pathogenesis and to identify new recurrent mutated genes for glioma to provide for further insights into glial oncogenesis and suggesting targets for novel therapeutic strategies. Collectively the findings in this thesis provide increased insight into the nature of genetic predisposition to glioma and substantiate the often distinct associations between susceptibility variants and glioma molecular groups. In addition the discovery of a new mutated gene in glioma offers the potential to support drug development and advance precision medicine for this tumours.

Les Streptomyces sont des bactéries de la rhizosphère qui contribuent à la fertilité des sols (recyclage de la matière organique), et à la croissance et la santé des plantes. Elles possèdent parmi les plus grands génomes bactériens (12 Mb) et présentent une variabilité génétique importante. Cette variabilité connue au niveau interspécifique n’a jamais été abordée à l’échelle de la population, c’est-à-dire entre individus sympatriques appartenant à la même espèce (souches sœurs) au sein de la même niche écologique. L’objectif de ce travail est de rechercher cette diversité dans les populations de l’écosystème sol forestier, d’approcher sa dynamique et son rôle fonctionnel. Après séquençage et comparaison des génomes complets, nous avons observé une grande diversité génomique en termes de taille, de présence/absence d’éléments extrachromosomiques, mais également en terme de présence/absence de gènes le long du chromosome. Un grand nombre d’événements d’insertions et délétions (indels) comprenant de 1 à 241 gènes différencient les individus de la population. Au vu des liens phylogénétiques étroits entre les individus, l’ancêtre commun de la population est récent, aussi la diversité génomique résulterait d’un flux massif et rapide de gènes. La forte prévalence d’éléments conjugatifs intégrés dans la population suggère que la conjugaison est le moteur prépondérant de cette diversité génomique. La production différentielle de métabolites spécialisés (antibiotiques) a également été utilisée pour estimer l’impact de la diversité génétique sur le fonctionnement de la population. Nous avons pu montrer que cette production était liée à des gènes spécifiques de souches et qu’elle pouvait constituer un bien commun pour la population. Nous proposons que l’évolution rapide du génome participe au maintien des mécanismes de cohésion sociale chez ces bactéries du sol. / Streptomyces are rhizospheric bacteria that contribute to soil fertility (recycling of organic matter), plant growth and health. They have among the largest bacterial genomes (12 Mb) with a high genetic variability. The genome variability, observed at the interspecific level has never been addressed within a population, i.e. between sympatric individuals belonging to the same species (Conspecific strains) within the same ecological niche. The objective of this work was to investigate this diversity in the forest soil ecosystem, to estimate its dynamics and its potential functional roles. After sequencing and comparison of the complete genomes, we observed a wide genomic diversity in terms of size, presence/absence of extrachromosomal elements, but also in terms of presence/absence of genes along the chromosome. A large number of insertion and deletion events (indels) from 1 to 241 genes differentiate individuals in the population. Given the close phylogenetic relationship of these strains, the common ancestor of the population is recent, hence the genomic diversity would result from a massive and rapid gene flux. The high prevalence of integrative and conjugative elements in the population suggests that conjugation could act as a driving force of this diversity. Differential production of specialized metabolites (antibiotics) was also used to estimate the impact of genetic diversity on population’s ecology. We were able to show that this production was linked to strain specific genes and that it may constitute a « public good » for the population. We propose that the rapid evolution of the genome contributes to the maintenance of social cohesion mechanisms within these soil bacteria.