Mycoplasma hyopneumoniae est l’agent causal de la pneumonie enzootique. On le retrouve dans plusieurs élevages de porcs à travers le monde. Même si ce micro-organisme est présent dans plusieurs troupeaux canadiens, peu d’informations sont présentement disponibles sur les isolats québécois. Un total de 160 poumons de porcs possédant des lésions de pneumonie ont été récupérés à l’abattoir, mis en culture et testés par PCR pour M. hyopneumoniae et Mycoplasma hyorhinis. D’autres pathogènes bactériens communs du porc et les virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP), de l’influenza et le circovirus porcin de type 2 (CVP2) ont été également testés. Quatre-vingt-dix pourcent des échantillons étaient positifs pour M. hyopneumoniae et 5.6% l’étaient seulement pour M. hyorhinis. Dans ces échantillons positifs pour M. hyopneumoniae, la concentration de ce mycoplasme variait de 1.17 x 105 à 3.37 x 109 génomes/mL. Vingt-cinq poumons positifs en culture ou par PCR en temps réel pour M. hyopneumoniae ont été sélectionnés, parmi ceux-ci 10 étaient en coinfection avec Pasteurella multocida, 12 avec Streptococcus suis, 9 avec CVP2 et 2 avec le VSRRP. Les analyses des nombres variables de répétitions en tandem à de multiples loci (MLVA) et PCR-polymorphisme de longueur de fragments de restriction (PCR-RFLP) de M. hyopneumoniae ont démontré une forte diversité des isolats de terrain. Par contre, il semble y avoir plus d’homogénéité à l’intérieur d’un même élevage. L’analyse MLVA a également démontré que près de la moitié des isolats possédaient moins de 55% d’homologie avec les souches vaccinales et de référence utilisées dans la présente étude. L’absence d’amplification du locus 1 de M. hyopneumoniae en MLVA a été significativement associée à une baisse de la concentration de bactérie et de la sévérité des lésions. Pour tous les isolats de M. hyopneumoniae, des concentrations minimales inhibitrices (CMI) de faibles à intermédiaires ont été obtenues envers tous les antimicrobiens testés. Les isolats possédant des CMI intermédiaires envers les tétracyclines, les macrolides et les lincosamides ont été testés pour la présence des gènes de résistance tetM, ermB et pour des mutations ponctuelles dans les gènes des protéines L4, L22 et de l’ARNr 23S. Aucun de ces gènes n’a été détecté mais la mutation ponctuelle G2057A a été identifiée. Cette mutation est responsable de la résistance intrinsèque de M. hyopneumoniae face aux macrolides à 14 carbones. Ces résultats indiquent qu’il ne semble pas y avoir de résistance acquise aux antimicrobiens parmi ces isolats. En conclusion, cette recherche a permis d’obtenir de nouvelles données scientifiques sur les isolats québécois de M. hyopneumoniae. / Mycoplasma hyopneumoniae, the causative agent of porcine enzootic pneumonia, is present in swine herds worldwide. However, little is known about the prevalence of this microorganism in Quebec and Canadian herds. A total of 160 swine lungs with lesions suggestive of enzootic pneumonia were recovered from two slaughterhouses. They were cultured and tested by PCR for M. hyopneumoniae and Mycoplasma hyorhinis and for the porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV), the influenza virus, and the porcine circovirus type 2 (PCV2). Samples were also cultured for other commonly encountered swine pathogenic bacteria. Ninety percent of the samples were positive for M. hyopneumoniae (Real-time PCR) whereas 5.6% were positive only for M. hyorhinis (PCR). The concentration of M. hyopneumoniae in these positive samples varied between 1.17 x 105 and 3.37 x 109 genomes/mL Among 25 selected M. hyopneumoniae positive lungs (culture or real-time PCR), 10 demonstrated a co-infection with Pasteurella multocida, 12 with Streptococcus suis, 9 with PCV2 and 2 with the PRRS virus. Multiple loci variable number of tandem repeats analysis (MLVA) and PCR-restriction fragments length polymorphism (PCR-RFLP) analyses showed a high diversity among field M. hyopneumoniae isolates. However, there seemed to be greater homogeneity within the same herd. The MLVA analysis also demonstrated that almost half of the field isolates presented less than 55% homology with the vaccine and reference strains used in our study. The absence of amplification of one locus (locus 1) of M. hyopneumoniae was significantly associated with a lower number of bacteria and a lower severity of lung lesions. All M. hyopneumoniae isolates showed low to intermediate MICs against the antimicrobials tested. Cultures with intermediate MICs for tetracyclines, macrolides and lincosamides were tested for the presence of previously described resistance genes tetM, ermB and L4, L22 and 23S rRNA point mutations. None of these genes were found, although one point mutation, G2057A, was identified. This mutation is responsible for the intrinsic resistance of M. hyopneumoniae against 14-membered macrolides. These results indicate that there is probably no acquired antimicrobial resistance within these isolates. This research provides new scientific data on M. hyopneumoniae isolates from Canada.

La paléoparasitologie est l’étude des restes de parasites préservés dans des échantillons archéologiques et permet de mieux comprendre l’état de santé des populations anciennes et d’obtenir des informations d’ordre anthropologique ou ethnologique, sur les régimes alimentaires ou les conditions d’hygiène au quotidien. Les restes de parasites peuvent être retrouvés sous forme de macro-restes (vers ou larves), d’antigènes, d’ADN ou d’œufs. Cesderniers peuvent être particulièrement bien préservés au cours du temps car ils sont composés en partie de chitine, les rendant résistants aux processus de dégradation. L’observation microscopique de leurs caractéristiques morphologiques et micrométriques permet d’identifier les taxons au niveau du genre ou de la famille. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs helminthes gastro-intestinaux, dont les œufs sont fréquemment retrouvés dans des échantillons archéologiques, ont été ciblés par une approche génétique. Il s’agit des vers plats Tæniasaginata, T. solium, T. asiatica, Echinococcus granulosus, E. multilocularis, Diphyllobothriumlatum, D. dendriticum et D. nihonkaiense, des nématodes Trichuris trichiura, Enterobiusvermicularis et Ascaris sp. et des douves Fasciola hepatica, F. gigantica, Dicrocoeliumdendriticum et D. chinensis.La méthode « aMPlex Torrent » permet de détecter, dans un grand nombre d’échantillons archéologiques, une faible quantité d’ADN de parasites. Cette approche combine la spécificité et la sensibilité de la PCR au haut-débit du séquençage de nouvelle génération. Plusieurs vestiges, provenant de périodes et de régions géographiques diverses, ont été analysés. Des résultats génétiques ont été obtenus pour des échantillons aussi anciens que 7200 BP. Nous avons par ailleurs obtenus les premières séquences anciennes de Taenia sp., Diphyllobothriumsp., Echinococcus sp., et les premières séquences européennes d’Enterobius vermicularis. Auvu de ces résultats, notre approche apparait comme étant complémentaire à la microscopie. / Palaeoparasitogy, the study of parasite remains from archaeological samples, is adiscipline that can highlight questions about the health status of the ancient populations. It can give important anthropological or ethnological information such as the diet and the hygiene conditions of past societies. The remains can be preserved as macroremains (worms or larvae),antigens, DNA or eggs. Because they are partially made of chitin, eggs of gastrointestinalhelminths resist well over time to the taphonomic degradation process. It is possible to distinguish between different families or genera of parasites by looking at the morphological features of eggs. However, since several taxa share common features, the determination is rarelypossible at the species level. For this thesis, several parasite species for which eggs arecommonly observed in archeological samples have been studied by a genetic approach. Westudied the tapeworms Tænia saginata, T. solium, T. asiatica, Echinococcus granulosus, E.multilocularis, Diphyllobothrium latum, D. dendriticum, and D. nihonkaiense; the nematodesTrichuris trichiura, Enterobius vermicularis, and Ascaris sp.; and the flukes Fasciola hepatica,F. gigantica, Dicrocoelium dendriticum, and D. chinensis.The “aMPlex Torrent” approach has been set up to detect minute amounts of DNA from parasites in multiple archaeological samples. This approach combines the specificity andsensitivity of PCR to the throughput of Next-Generation sequencing. Several samples have been analyzed by this approach. We obtained genetic results for samples as old as 7200 BP and from various geographical and archeological contexts. We obtained the first ancient DNA sequences for Taenia sp., Diphyllobothrium sp., Echinococcus sp. and the first European sequences forEnterobius vermicularis. Genetic analyses and microscopic observations appear to be complementary. Indeed, at least one taxon per sample was detected by one of the two approaches.

Mycoplasma hyopneumoniae est l’agent causal de la pneumonie enzootique. On le retrouve dans plusieurs élevages de porcs à travers le monde. Même si ce micro-organisme est présent dans plusieurs troupeaux canadiens, peu d’informations sont présentement disponibles sur les isolats québécois. Un total de 160 poumons de porcs possédant des lésions de pneumonie ont été récupérés à l’abattoir, mis en culture et testés par PCR pour M. hyopneumoniae et Mycoplasma hyorhinis. D’autres pathogènes bactériens communs du porc et les virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP), de l’influenza et le circovirus porcin de type 2 (CVP2) ont été également testés. Quatre-vingt-dix pourcent des échantillons étaient positifs pour M. hyopneumoniae et 5.6% l’étaient seulement pour M. hyorhinis. Dans ces échantillons positifs pour M. hyopneumoniae, la concentration de ce mycoplasme variait de 1.17 x 105 à 3.37 x 109 génomes/mL. Vingt-cinq poumons positifs en culture ou par PCR en temps réel pour M. hyopneumoniae ont été sélectionnés, parmi ceux-ci 10 étaient en coinfection avec Pasteurella multocida, 12 avec Streptococcus suis, 9 avec CVP2 et 2 avec le VSRRP. Les analyses des nombres variables de répétitions en tandem à de multiples loci (MLVA) et PCR-polymorphisme de longueur de fragments de restriction (PCR-RFLP) de M. hyopneumoniae ont démontré une forte diversité des isolats de terrain. Par contre, il semble y avoir plus d’homogénéité à l’intérieur d’un même élevage. L’analyse MLVA a également démontré que près de la moitié des isolats possédaient moins de 55% d’homologie avec les souches vaccinales et de référence utilisées dans la présente étude. L’absence d’amplification du locus 1 de M. hyopneumoniae en MLVA a été significativement associée à une baisse de la concentration de bactérie et de la sévérité des lésions. Pour tous les isolats de M. hyopneumoniae, des concentrations minimales inhibitrices (CMI) de faibles à intermédiaires ont été obtenues envers tous les antimicrobiens testés. Les isolats possédant des CMI intermédiaires envers les tétracyclines, les macrolides et les lincosamides ont été testés pour la présence des gènes de résistance tetM, ermB et pour des mutations ponctuelles dans les gènes des protéines L4, L22 et de l’ARNr 23S. Aucun de ces gènes n’a été détecté mais la mutation ponctuelle G2057A a été identifiée. Cette mutation est responsable de la résistance intrinsèque de M. hyopneumoniae face aux macrolides à 14 carbones. Ces résultats indiquent qu’il ne semble pas y avoir de résistance acquise aux antimicrobiens parmi ces isolats. En conclusion, cette recherche a permis d’obtenir de nouvelles données scientifiques sur les isolats québécois de M. hyopneumoniae. / Mycoplasma hyopneumoniae, the causative agent of porcine enzootic pneumonia, is present in swine herds worldwide. However, little is known about the prevalence of this microorganism in Quebec and Canadian herds. A total of 160 swine lungs with lesions suggestive of enzootic pneumonia were recovered from two slaughterhouses. They were cultured and tested by PCR for M. hyopneumoniae and Mycoplasma hyorhinis and for the porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV), the influenza virus, and the porcine circovirus type 2 (PCV2). Samples were also cultured for other commonly encountered swine pathogenic bacteria. Ninety percent of the samples were positive for M. hyopneumoniae (Real-time PCR) whereas 5.6% were positive only for M. hyorhinis (PCR). The concentration of M. hyopneumoniae in these positive samples varied between 1.17 x 105 and 3.37 x 109 genomes/mL Among 25 selected M. hyopneumoniae positive lungs (culture or real-time PCR), 10 demonstrated a co-infection with Pasteurella multocida, 12 with Streptococcus suis, 9 with PCV2 and 2 with the PRRS virus. Multiple loci variable number of tandem repeats analysis (MLVA) and PCR-restriction fragments length polymorphism (PCR-RFLP) analyses showed a high diversity among field M. hyopneumoniae isolates. However, there seemed to be greater homogeneity within the same herd. The MLVA analysis also demonstrated that almost half of the field isolates presented less than 55% homology with the vaccine and reference strains used in our study. The absence of amplification of one locus (locus 1) of M. hyopneumoniae was significantly associated with a lower number of bacteria and a lower severity of lung lesions. All M. hyopneumoniae isolates showed low to intermediate MICs against the antimicrobials tested. Cultures with intermediate MICs for tetracyclines, macrolides and lincosamides were tested for the presence of previously described resistance genes tetM, ermB and L4, L22 and 23S rRNA point mutations. None of these genes were found, although one point mutation, G2057A, was identified. This mutation is responsible for the intrinsic resistance of M. hyopneumoniae against 14-membered macrolides. These results indicate that there is probably no acquired antimicrobial resistance within these isolates. This research provides new scientific data on M. hyopneumoniae isolates from Canada.

La manipulation de micro et nanoparticules magnétiques et leurs applications dans les domaines de la biologie, la biodétection et du diagnostic a continuellement gagné en intérêt ces dernières années. Ce travail de thèse explore l'utilisation des propriétés magnétiques des particules en suivant deux axes distincts.Dans un premier axe, nous avons utilisé des particules magnétiques dans une analyse par biocode barre pour la capture et la concentration de cibles biologiques. La détection a été effectuée à l'aide d'un nouveau biocapteur à onde évanescente. Le but était de pouvoir procéder à un génotypage plaquettaire sans utiliser la " Polymérase Chain Reaction " (PCR), en collaboration avec l'Etablissement Français du Sang Rhône-Alpes. Nous nous sommes servis du système biallélique HPA-1 comme preuve de concept, en utilisant des cibles de type oligonucléotide synthétique pour valider nos protocoles d'analyse. Nous avons réussi à détecter une concentration de 2 fmol/l de cibles non marquées. Notre test permet de discriminer les deux allèles du gène HPA-1, qui ne diffèrent que d'un nucléotide. Notre approche par biocode barre permet d'abaisser le seuil inférieur de détection de notre biocapteur d'un facteur 125 000. Nous avons pu détecter 6.105 copies de cible synthétique, sans passer par une amplification PCR. La prochaine étape consistera à adapter le test pour analyser des échantillons biologiques réels.Dans un deuxième axe, nous avons exploré l'assemblage de particules magnétiques sous champ magnétique, de manière à fabriquer des filaments permanents ancrés sur une surface et orientables. Les filaments ont pu être greffés sur des supports homogènes de verre, d'or et sur des supports mixte verre/or fonctionnalisés de manière orthogonale. Les filaments ont pu être localisés dans des zones précises du support, soit en employant des pointes concentrant le champ magnétique localement (spots de 500 µm), soit en jouant sur la fonctionnalisation sélective sur support mixte (carrés d'or de 1 mm de côté). Typiquement l'assemblage de particules de 200 nm de diamètre a permis d'obtenir des filaments de 5 µm de longueur pour 200 à 400 nm de largeur. Les conditions de formation des filaments restent toutefois à améliorer.Les filaments magnétiques permanents ont été employés pour deux applications. Tout d'abord nous avons employé les filaments magnétiques orientables pour valider un banc d'imagerie polarimétrique par résonance de plasmon de surface (P-SPRI) développé par le LCFIO (Palaiseau). Les premières mesures tendent à montrer que l'anisotropie des filaments peut être détectée par le banc de P-SPRI, il est toutefois nécessaire de poursuivre les travaux pour mieux valider ces résultats. Deuxièmement nous avons employé des filaments magnétiques biofonctionnalisés avec des oligonucléotides sondes, pour procéder à un génotypage plaquettaire. Dans des conditions de mesure non optimisées, l'hybridation d'oligonucléotides cibles fluorescents sur les filaments ancrés sur support permet de multiplier par trois le signal de fluorescence par rapport à une hybridation sur surface plane, grâce à une augmentation de la surface spécifique du support.

Les travaux présentés dans cette thèse s'intéressent à l'immobilisation de biomolécules pour le développement d'outils d'analyse multiparamétrique pour la caractérisation d'échantillons biologiques et le diagnostic, sur un support de type biopuce couplé à une détection colorimétrique.Un premier axe de recherche concerne le développement de tests d'hybridation d'acides nucléiques et d'immunotests à haut-débit automatisés sur plaque de filtration. Cette méthode a permis la mise au point d'un test de génotypage automatisé pour le dépistage transfusionnel haut-débit (génotypage érythrocytaire étendu) en collaboration avec l'Établissement Français du Sang Rhône-Alpes (EFS-RA). Il permet d'analyser 96 échantillons en quatre heures, et de caractériser six génotypes par échantillon. Cet outil a fait l'objet d'une validation sur un panel de 293 donneurs.La seconde partie des travaux présentés s'intéresse au développement d'un procédé d'immobilisation d'oligonucléotides sur un polymère particulier (PolyshrinkTM) pour l'élaboration d'un système d'analyse miniaturisé. Plusieurs stratégies d'activation ont été envisagées et ont abouti à la mise au point d'une technique d'immobilisation d'oligonucleotides in situ dans des plots d'hydrogel. La méthode de fabrication permet d'obtenir une matrice de plots d'hydrogel de 60 µm de diamètre et d'une hauteur de 6 µm en moyenne. En outre, il a été démontré que les oligonucléotides immobilisés dans les plots pouvaient détecter de façon quantitative et sélective les cibles complémentaires présentes dans l'échantillon analysé en utilisant une détection par colorimétrie ou par chimiluminescence.

Cette thèse porte sur l’élaboration d’un outil de capture d’ADN permettant d’identifier une mutation génétique (SNP) grâce à la formation de sandwichs avec des particules de carboxylatex biofonctionnalisées avec des oligonucléotides couplée à une détection de la fluorescence. Le modèle biologique choisi pour ce projet est le génotypage plaquettaire et plus particulièrement la recherche du gène biallélique HPA-1. Le principal objectif de ce travail a été d’optimiser un outil de capture préalablement développé dans l’équipe (Trévisan, 2011) afin de réduire le nombre d’étapes et de simplifier la mise en oeuvre globale du test en modifiant les interactions moléculaires utilisée pour capturer l’ADN cible et en utilisant des particules fluorescentes comme élément de détection. En présence d’ADN cible, des sandwichs sont formés entre les particules fluorescentes et les particules magnétiques biofonctionnalisées. Ces sandwichs sont purifiés par séparation magnétique et la fluorescence est détectée par trois méthodes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (détection par ondes évanescentes). Dans un premier temps, les paramètres de fonctionnalisation chimique et biologique des différentes particules (magnétiques et fluorescentes) ont été déterminés et optimisés ainsi que les conditions d’hybridation pour la capture de l’ADN cible. Ensuite, la formation des sandwichs et leur détection ont été suivies par des mesures de fluorescence en utilisant trois méthodes différentes : la cytométrie en flux, l’imagerie de fluorescence et l’Evareader (capteur à ondes évanescentes). Les résultats obtenus avec les différentes méthodes de détection sont concordants et montrent que l’outil de capture d’ADN développé permet de capturer la cible synthétique (oligonucléotide) HPA-1 en réduisant le temps d’analyse de 45 min. Dans nos conditions, le test permet de discriminer l’allèle a de l’allèle b du gène HPA-1 qui ne diffère que d’un nucléotide. Le rapport des signaux de fluorescence issus du sandwich spécifique et du sandwich non spécifique est d’environ 2,5 à 3. Ce rapport devra être amélioré par la suite, en optimisant les conditions de formation des sandwichs. La prochaine étape consistera à optimiser le système de capture d’ADN développé pour gagner en spécificité et déterminer la limite de détection du test. Ce test devra également être validé avec des échantillons biologiques. A plus long terme, la fluorescence pourra être détectée par un photodétecteur miniaturisé actuellement développé à l’Université de Sherbrooke. Des études préliminaires présentées dans ce manuscrit montrent les potentialités de ce nouveau transducteur. / This thesis is about the development of a new assay to capture DNA. This assay is based on the formation of sandwiches between biofunctionnalized with oligonucleotides carboxylatex microparticles combined with fluorescence detection. It should be able to discriminate single nucleotide polymorphism (SNP). This assay is designed to be applied to platelet genotyping for the research of the gene HPA-1. The main goal of this work was to improve an assay previously developed (Trévisan, 2011) by INL and EFS Rhône-Alpes. The objectives are to reduce the number of steps and to simplify the test. To do so, the molecular interactions used in order to capture target DNA are modified and fluorescent microparticles are used for the detection. In the presence of target DNA, sandwiches are formed between both biofunctionnalized fluorescent and magnetic particles. Those sandwiches are purified through magnetic separation. Then, fluorescence is detected by three methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader (detection with an evanescent wave). First, chemical and biological parameters for the functionalization of the different particles (magnetic and fluorescent) are determined. The conditions for the capture of target DNA were optimized. Then, the formation and the detection of the sandwiches were estimated by measuring the fluorescence using three different methods: flow cytometry, fluorescence imaging and Evareader. The results obtained with the three methods are consistent. They show that the new system enables to capture synthetic target (oligonucleotide) HPA-1 with a reduction of total time analysis of 45 min. In our conditions, SNP can be discriminated for HPA-1 gene. For this discrimination, the fluorescence signal ratio about 2.5 to 3. This ratio should be improved by optimizing the conditions of sandwiches formation. Next step will consist in the optimization of the system developed to capture DNA in order to gain specificity and to determine the limit of detection. This test should also be validated with biological samples. In the long term, fluorescence could be detected by a miniaturized photodetector developed in the University of Sherbrook. Preliminary studies presented in this manuscript show the potentialities of this new transducer.

L’analyse et l’interprétation d’´echantillons constitu´es de mélanges d’ADN de plusieurs individus est un défi majeur en science forensique. Lorsqu’un expert de la police scientifique a affaire à un mélange d’ADN il doit répondre à deux questions: d’abord, “combien de contributeurs y a-t-il dans ce mélange ?”et puis, “quels sont les génotypes des individus impliqués ?” Le typage seul de cet ADN ne permet pas toujours de r´epondre `a ces questions. En effet leproblème est posé d`es lors que plus de deux allèles sont observées à un locus donné, plusieurscombinaisons génotypiques sont alors `a envisager et il est impossible de déterminer avec certitudele nombre d’individus qui ont contribué au m´elange. De plus, la présence d’anomalies liées àl’analyse de marqueurs g´en´etiques, comme la contamination ou la perte d’all`eles (“drop-out”),peut davantage compliquer l’analyse.Les nombreux d´eveloppements statistiques d´edi´es `a ces probl´ematiques n’ont pas eu le succ`esescompt´e dans la communaut´e forensique, essentiellement, parce que ces m´ethodes n’ont pas ´et´evalid´ees. Or sans cette validation, les experts de la police scientifique ne peuvent exploiter cesm´ethodes sur des m´elanges issus d’affaires en cours d’investigation.Avant d’ˆetre valid´ees, ces m´ethodes doivent passer par une rigoureuse ´etape d’´evaluation.Cette derni`ere soul`eve deux questions: d’abord, la question de la m´ethodologie `a adopter, puis,celle des outils `a d´eployer. Dans cette th`ese, nous tentons de r´epondre aux deux questions.D’abord, nous menons des ´etudes d’´evaluation sur des m´ethodes d´edi´ees `a deux questions cl´es: i)l’estimation du nombre de contributeurs `a un m´elange d’ADN et ii) l’estimation des probabilit´esde “drop-out”. En second lieu, nous proposons un logiciel “open-source” qui offre un certainnombre de fonctionnalit´es permettant de faciliter l’´evaluation de m´ethodes statistiques d´edi´eesaux m´elanges d’ADN.Cette thèse a pour but d’apporter une r´eponse concr`ete aux experts de la police scientifiqueen leur fournissant `a la fois une d´emarche m´ethodologique pour l’´evaluation de m´ethodes, et lapossibilit´e d’analyser la sensibilit´e de leurs r´esultats au travers d’un outil informatique en libreacc`es. / Analysis of forensic DNA mixtures recovered from crime scenes is one of the most challengingtasks in forensic science. DNA mixture raise two main questions: “how many contributors arethere” and “what are the genotypes of the contributing individuals?” The genetic characterizationalone of such samples does not always answer these questions. In fact, whenever more thantwo alleles are observed at a given locus, several distinct genotypic combinations are plausiblefor the unknown contributors to the sample, and it is not possible to determine the number ofthese contributors with absolute certainty. Besides, the presence of anomalies related to DNAtyping techniques, such as contamination or allele loss (drop-out), can further complicate theanalysis.Numerous statistical developments facilitating DNA mixtures interpretation were proposed,but they did not receive the expected success in the forensic community. The main explanationfor this is that these methods are not validated for forensic casework.In order to achieve this validation criterion, the methods must undergo a rigorous evaluationstep. The latter raises two questions: i) how methods should be evaluated? and ii) whattools can be used to conduct evaluation studies? In this thesis we attempt to answer bothquestions. First, we evaluate methods dedicated to two key issues, the estimation of the numberof contributors to DNA mixtures and the estimation of drop-out probabilities. Second, wepropose an “open-source” software that offers a number of functionalities dedicated to facilitatingmethod evaluation through the simulation of data commonly encountered in forensic settings.This thesis aims to provide a concrete answer to the issues raised by forensic DNA mixtures,by providing a methodology for method evaluation and by offering necessary tools to enablemethod evaluation.

Connaitre et appréhender les mécanismes de la diversification des espèces est important pour la gestion des écosystèmes, la prévision des impacts des changements climatiques et la compréhension de la biodiversité actuelle et passée. Le but de cette thèse est de comprendre et de déceler les mécanismes génétiques à l’origine de la diversification des espèces en présence de flux de gènes. Cette thèse se focalise sur le modèle biologique Symphonia globulifera, qui compte deux écotypes : le S.globulifera spécialiste de la terra firme et le S.sp1, spécialiste des bas-fonds. Ces deux écotypes montrent une faible différenciation génétique, malgré la présence de deux phénotypes différents.Une première étape a été de mettre en évidence la présence d’une adaptation locale au sein de cette espèce, par le biais d’une expérimentation de jardins de transplantation réciproques, permettant d’expliquer la répartition des écotypes dans leur habitat naturel. Ensuite, dans le but d’identifier les mécanismes sous-jacent à cette adaptation locale, j’ai testé l’hypothèse que la méthylation des gènes pourrait être une marque de l’épigénétique contribuant à la divergence des écotypes, par l’utilisation d’enzyme sensibles à la méthylation dans un protocole de génotypage AFLP. Enfin, un séquençage haut-débit du transcriptome des écotypes en jardins de transplantation réciproques m’a permis de mettre en évidence une expression différentielle des gènes entre les écotypes, qui pourrait expliquer les différences phénotypiques observées entre les écotypes malgré une faible différentiation génétique. Ces travaux de thèse s’appuie, ainsi, sur des données de traits phénotypiques, de génotypage AFLP et de séquençage à haut débit du transcriptome pour montrer la valeur importante de la régulation des gènes dans la divergence des écotypes adaptés localement, et un faible rôle de la méthylation de l’ADN dans l’établissement cette adaptation locale. / Understanding of the mechanisms driving diversification of species is a significant way to improve the management of ecosystems, predict the impacts of climate change and understand the actual and past biodiversity level. The aim of this thesis is to understand and comprehend genetic mechanisms behind the diversification of species in the presence of gene flow. This thesis is focused on the biological model Symphonia globulifera, which presents two ecotypes: the S.globulifera, specialist of seasonally flooded lowlands and S.sp1, specialist of terra firme. These two ecotypes show low genetic differentiation, despite the presence of two apparent phenotypes. A first part of this thesis was to test the presence of local adaptation of this using reciprocal transplant experiment gardens, allowing the understanding of the ecotypes distributions in their natural habitats. Then, this local adaptation in the presence of gene flow, directed me to the regulation of gene methylation in order to see the role this brand of epigenetics can have in the divergence of the ecotypes. In a third part of the thesis, new generation sequencing of the transcriptome ecotypes in reciprocal gardens transplantations allowed me to show the evidence of gene regulation to differentiate the ecotypes. This work thesis is based on phenotype records data, AFLP genotyping and high-throughput sequencing of the transcriptome, in order to show the important value of gene regulation in the divergence of the locally adapted ecotypes, and a weak role of DNA methylation in the establishment of local adaptation.

Les champignons du genre Aspergillus sont des moisissures banales de l'environnement. Elles sont présentes dans le sol et sur des végétaux en décomposition. Les Aspergillus se propagent par l'intermédiaire de spores microscopiques en suspension dans l'air. L'Homme et les animaux sont exposés en permanence aux spores aspergillaires mais les défenses immunes empêchent leur développement dans l'organisme. Lorsque ces défenses sont amoindries, une aspergillose est possible. Dans ce cas, Aspergillus fumigatus et A. flavus sont le plus souvent incriminés. Les oiseaux sont beaucoup plus sensibles que les mammifères et l'environnement représenté par les élevages aviaires est propice à la prolifération des moisissures du genre Aspergillus. L'objectif de ce travail de thèse a été de caractériser la diversité génétique et la sensibilité aux antifongiques d'isolats d'Aspergillus provenant d'élevages aviaires dans la province du Guangxi en Chine. La première partie de la thèse est une analyse bibliographique sur les champignons du genre Aspergillus, les aspergilloses et les caractéristiques de l'élevage aviaire en Chine. Une première enquête a été réalisée dans 3 élevages près de la ville de Nanning et dans un élevage (incluant un éclosoir) à proximité de la ville de Guilin. Des écouvillonnages pharyngés et des prélèvements d'air ont été réalisés pendant plusieurs semaines. Des prélèvements ont également été faits sur des œufs dans l'éclosoir. Cette enquête a montré que le niveau de contamination fongique dépendait du type d'élevage. De nombreux isolats fongiques ont pu être collectés : 188 isolats d'A. fumigatus et 159 isolats d'A. flavus. La seconde partie du travail expérimental a porté sur la caractérisation de la diversité génétique d'A. fumigatus et d'A. flavus. Pour cela, la technique MLVA (multiple locus VNTR analysis) a été utilisée. Pour A. flavus, 8 marqueurs VNTR (variable-number tandem-repeat) ont été sélectionnés et une réaction PCR multiplex a été mise au point. Au total, 91 isolats d'A. flavus, incluant 6 souches de référence, ont été caractérisées avec le panel des 8 marqueurs VNTR. Cette analyse a permis de définir 78 génotypes distincts et un index de discrimination de 0,993. L'analyse de 188 isolats d'A. fumigatus avec 10 marqueurs VNTR a permis de définir 142 génotypes distincts. Certains génotypes d'A. flavus ou d'A. fumigatus sont clairement regroupés dans le nuage de point généré par l'analyse MST (minimum spanning tree). La troisième partie du travail expérimental a porté sur la sensibilité aux antifongiques de 177 isolats d'A. fumigatus. Ces isolats ont été récupérés dans des élevages aviaires en Chine et en France. Les isolats de Chine sont pour la plupart sensibles avec des valeurs minimales inhibitrices (vis-à-vis de l'itraconazole) comprises entre 0,38 et 0,75 µg/mL. Les isolats de France sont pour la plupart sensibles avec des valeurs minimales inhibitrices (vis-à-vis de l'itraconazole) comprises entre 0.19 and 1 µg/mL. Quatre souches ont été considérées comme résistantes : 2 souches provenant de deux élevages en Chine et 2 souches provenant de deux élevages en France. Des mutations sur le gène Cyp51A ont été détectées pour 11 isolats (3 résistants et 8 sensibles). Vingt et une mutations nucléotidiques ont été identifiées. Onze de ces mutations sont silencieuses et 9 sont à l'origine d'un changement de la composition de la protéine. Sept substitutions ont déjà été décrites dans la littérature ; les mutations A116R, E130D et Q131H sont originales. / Fungi of the genus Aspergillus are moulds, which occur most frequently in soil, water and decaying vegetation. They sporulate abundantly and the spores are easily dispersed into the environment by air. As a result of this ubiquitous presence, animals and people are constantly exposed to Aspergillus spores. Aspergillus fumigatus and A. flavus are recognized as predominant causes of fungal diseases in humans and wide range of animals. Birds are much more sensitive that mammals and in avian farms, environmental conditions are favorable to the development of many fungal species, including Aspergillus spp. The objective of the present study was to assess the genetic diversity and antifungal susceptibility of Aspergillus isolates from avian farms in Guangxi, China. The first part of the experimental work related the evolution of fungal contamination in 3 avian farms near the city of Nanning and one farm (including a hatchery) near the city of Guilin. Pharyngeal swabs and air samples were collected during several weeks and 3 cycles of hatching were monitored. The average contamination level with Aspergillus spp. and Mucorales was significantly different according to the farms. The survey allowed to collect a total number of 188 A. fumigatus and 159 A. flavus isolates. The second part of the work was about the genetic diversity of A. fumigatus and A. flavus. For that purpose, the Multiple Locus Variable-number tandem-repeat (VNTR) Analysis was specifically developed and used. For A. flavus, 8 VNTR markers were selected and a multiplex reaction was designed. A total number of 91 A. flavus isolates, including 6 reference strains were typed with the panel of 8 VNTRs. This analysis yielded 78 different genotypes, which corresponds to a combined loci index of 0.993. Among all genotypes, 71 were only found once. The analysis of 188 A. fumigatus isolates using 10 VNTR markers led to the resolution of 142 distinct genotypes. Clusters of A. flavus or A. fumigatus isolates could be defined by using the graphing algorithm Minimum Spanning Tree. The third part of the experimental work was about the antifungal susceptibility of 177 A. fumigatus isolates collected in avian farms in China and France. Most of the isolates from China were susceptible to itraconazole with a Minimum Inhibitory Concentration (MIC) comprised between 0.38 and 0.75 µg/mL. Most of the isolates from birds and avian farms in France were susceptible to itraconazole with a MIC comprised between 0.19 and 1 µg/mL. MIC values of isolates collected in farms with antifungal chemoprophylaxis were not higher than those of isolates collected from birds (that never received antifungal drugs before the sampling). Susceptibility testings demonstrated that 4 isolates should be considered as resistant to itraconazole: (2 isolates from avian farms in Guangxi, China and 2 isolates from avian farms in France). A modification of the Cyp51A sequence was identified in 11 isolates (3 azole-resistant and 8 azole-susceptible isolates). Twenty-one nucleotidic mutations were detected. Eleven of these mutations were silent and 10 yielded to amino acid substitutions. Seven of these substitutions had already been described whereas mutations A116R, E130D and Q131H were original.

Cette thèse cherche à optimiser l’utilisation du génotypage et des scores de gravité dans la drépanocytose. L’aspect diagnostic génétique ne nous semblait pas poser problème jusqu’à ce que nous rencontrions un cas très atypique d’hétérozygotie A/S avec délétion en mosaïque du gène β-globine qui nous a conduits à réfléchir sur une nouvelle forme génétique potentielle de syndrome drépanocytaire majeur. Pour ce qui est des gènes modificateurs de drépanocytose, nous avons voulu faciliter leur l’accès en proposant, pour deux d’entre eux (haplotypes β-globine et G6PD), une méthode de génotypage rapide par HRM et/ou FRET. Notre travail a consisté ensuite en la validation d’un score de sévérité pédiatrique décrit initialement par Van den Tweel. De façon inattendue, les résultats nous ont amenés à nous interroger sur le rôle exact du génotype α-globine dans la drépanocytose avec un possible effet âge-dépendant. Enfin, nous avons étudié les fréquences alléliques des principaux polymorphismes influant sur l’activité des opiacés: une résistance pharmacologique (gènes OPRM1 et COMT) est apparue peu probable mais une proportion non négligeable de drépanocytaires pourrait avoir des génotypes ABCB1 et UGT2B7 défavorables à la biodisponibilité des opiacés / This work is submitted for a PhD thesis in the field of red cell haematology. Sickle cell disease (SCD) is a monogenic disorder under polygenic and environmental control. The aim of this work was to integrate genotyping results from patients' DNA into the determination of the disease severity scores. Through a large population of SCD patients, we have discovered an atypical case of βA / βS heterozygosity namely, a mosaicism deletion of the beta-globin gene. This represents a new SCD complex situation for molecular diagnosis. Further investigations have led to set up a new genotyping method by using HRM and/or FRET for the determination of two SCD modifiers (beta-globin haplotypes and G6PD deficiency). By using a paediatric severity score of the disease proposed by Van den Tweel, our results show that there is a possible age-dependent effect of the alpha-globin gene in the severity of SCD. Finally, we studied the allelic frequencies of the main opiate-related polymorphisms: a pharmacological resistance (OPRM1 and COMT genes) seemed unlikely but a quite important proportion of patients could have both an ABCB1 and a UGT2B7 genotype unfavorable for opiates bioavailability