Os manguezais são ambientes de transição entre os ecossistemas terrestres e marinhos, essenciais para o crescimento e o desenvolvimento de muitas espécies de elevado interesse ecológico e econômico. Apesar de ter sua importância reconhecida, são constantemente impactados por diversos poluentes que influenciam sua estabilidade. Estes ecossistemas caracterizam-se por serem anaeróbicos, ricos em sulfato e em matéria orgânica, sendo os microrganismos fundamentais na ciclagem de nutrientes, em especial os envolvidos no ciclo do enxofre, onde os procariotos redutores de sulfato (sulphate-reducing prokaryotes, SRP) aparecem como um grupo frequente e com um papel preponderante. O presente estudo mostrou que as comunidades de arquéias, bactérias e bactérias redutoras de sulfato (sulphatereducing bacteria SRB) são abundantes, diversas e responsivas aos estados de intervenção dos manguezais. A abundância medida por qPCR mostrou que as quantidades de arquéias e bactérias aumentam com a contaminação. A diversidade estudada por pirosequenciamento do gene ribossomal 16S DNAr indicou que estes grupos são diversos, mostrando filos Euryarcheota e Crenarcheota do domínio Archaea, e os filos Deltaproteobacteria e Gammaproteobacteria, do domínio Bacteria, como grupos frequentes. A estrutura destas comunidades, avaliada por análises de co-ocorrência, revelou que a microbiota responde à contaminação, diminuindo e simplificando as interações, quanto maior for a contaminação. A diversidade dos grupos relacionados ao ciclo do enxofre, estudada por DGGE (aprA e dsrB), pirosequenciamento (dsrB) e GeoChip (aprA, dsrB), mostrou que a classe Deltaproteobacteria, representada pelas ordens Desulfobacterales e Desulfovibrionales, é o grupo prevalente na redução do sulfato, e as classes Gammaproteobacteria e Betaproteobacteria devem atuar na oxidação do enxofre (sulphur-oxidising - SOB). O GeoChip (aprA, dsrB) foi a única metodologia que permitiu detectar arquéias redutoras de sulfato (gêneros Archaeoglobus e Pyrobaculum), sendo esta a primeira descrição de tais organismos em ecossistemas de manguezais. Desse modo, estes resultados evidenciam que a microbiota em áreas de manguezais responde à contaminação, tendo uma alta frequência de SRB e SOB, ressaltando, assim, a importância do ciclo do enxofre em ambientes de manguezais. / Mangroves are transitional environments between terrestrial and marine ecosystems, essential for the growth and development of many species with high ecological and economical interests. Despite its recognized importance, mangroves are constantly impacted by various pollutants, affecting its stability. These ecosystems are characterized as anaerobic, rich in sulfate and organic matter, where the microorganisms are essential to the nutrient cycling, particularly those involved in the sulfur cycle, where sulphate-reducing prokaryotes (SRP) appear as frequent and taking an important role. The present study showed that communities of archaea, bacteria and sulphate reducing bacteria (SRB) are abundant, diverse and responsive to state intervention of the mangrove. The abundance measured by qPCR showed that the quantities of archaea and bacteria increase with the contamination. The diversity studied by pyrosequencing of the 16S rDNA ribosomal gene indicated that these groups are diverse, showing Euryarcheota and Crenarcheota phyla of the domain Archaea, and Deltaproteobacteria and Gammaproteobacteria classes of the domain Bacteria, as the most frequent groups. The structure of these communities, as assessed by analysis of network, revealed that the microbiota responds to contamination, reducing and simplifying interactions in the higher contamination. The diversity of groups related with the sulfur cycle studied by DGGE (aprA and dsrB), pyrosequencing (dsrB) and GeoChip (aprA, dsrB) showed that Deltaproteobacteria, represented by orders Desulfobacterales and Desulfovibrionales, is a prevalent group in the sulfate reduction, while Gammaproteobacteria and Betaproteobacteria are frequent in the sulfur oxidation (sulfur-oxidising bacteria - SOB). The GeoChip (aprA, dsrB) was the only method that allowed to detect sulfate-reducing archaea (genera Archaeoglobus and Pyrobaculum), which is the first description of these organism on mangrove ecosystems. Thus, these results show that the microbiota in mangroves areas responds to contamination, having a high frequency of SRB and SOB, thus highlighting the importance of the sulfur cycle in mangrove environments.

Os manguezais são ambientes de transição entre os ecossistemas terrestres e marinhos, essenciais para o crescimento e o desenvolvimento de muitas espécies de elevado interesse ecológico e econômico. Apesar de ter sua importância reconhecida, são constantemente impactados por diversos poluentes que influenciam sua estabilidade. Estes ecossistemas caracterizam-se por serem anaeróbicos, ricos em sulfato e em matéria orgânica, sendo os microrganismos fundamentais na ciclagem de nutrientes, em especial os envolvidos no ciclo do enxofre, onde os procariotos redutores de sulfato (sulphate-reducing prokaryotes, SRP) aparecem como um grupo frequente e com um papel preponderante. O presente estudo mostrou que as comunidades de arquéias, bactérias e bactérias redutoras de sulfato (sulphatereducing bacteria SRB) são abundantes, diversas e responsivas aos estados de intervenção dos manguezais. A abundância medida por qPCR mostrou que as quantidades de arquéias e bactérias aumentam com a contaminação. A diversidade estudada por pirosequenciamento do gene ribossomal 16S DNAr indicou que estes grupos são diversos, mostrando filos Euryarcheota e Crenarcheota do domínio Archaea, e os filos Deltaproteobacteria e Gammaproteobacteria, do domínio Bacteria, como grupos frequentes. A estrutura destas comunidades, avaliada por análises de co-ocorrência, revelou que a microbiota responde à contaminação, diminuindo e simplificando as interações, quanto maior for a contaminação. A diversidade dos grupos relacionados ao ciclo do enxofre, estudada por DGGE (aprA e dsrB), pirosequenciamento (dsrB) e GeoChip (aprA, dsrB), mostrou que a classe Deltaproteobacteria, representada pelas ordens Desulfobacterales e Desulfovibrionales, é o grupo prevalente na redução do sulfato, e as classes Gammaproteobacteria e Betaproteobacteria devem atuar na oxidação do enxofre (sulphur-oxidising - SOB). O GeoChip (aprA, dsrB) foi a única metodologia que permitiu detectar arquéias redutoras de sulfato (gêneros Archaeoglobus e Pyrobaculum), sendo esta a primeira descrição de tais organismos em ecossistemas de manguezais. Desse modo, estes resultados evidenciam que a microbiota em áreas de manguezais responde à contaminação, tendo uma alta frequência de SRB e SOB, ressaltando, assim, a importância do ciclo do enxofre em ambientes de manguezais. / Mangroves are transitional environments between terrestrial and marine ecosystems, essential for the growth and development of many species with high ecological and economical interests. Despite its recognized importance, mangroves are constantly impacted by various pollutants, affecting its stability. These ecosystems are characterized as anaerobic, rich in sulfate and organic matter, where the microorganisms are essential to the nutrient cycling, particularly those involved in the sulfur cycle, where sulphate-reducing prokaryotes (SRP) appear as frequent and taking an important role. The present study showed that communities of archaea, bacteria and sulphate reducing bacteria (SRB) are abundant, diverse and responsive to state intervention of the mangrove. The abundance measured by qPCR showed that the quantities of archaea and bacteria increase with the contamination. The diversity studied by pyrosequencing of the 16S rDNA ribosomal gene indicated that these groups are diverse, showing Euryarcheota and Crenarcheota phyla of the domain Archaea, and Deltaproteobacteria and Gammaproteobacteria classes of the domain Bacteria, as the most frequent groups. The structure of these communities, as assessed by analysis of network, revealed that the microbiota responds to contamination, reducing and simplifying interactions in the higher contamination. The diversity of groups related with the sulfur cycle studied by DGGE (aprA and dsrB), pyrosequencing (dsrB) and GeoChip (aprA, dsrB) showed that Deltaproteobacteria, represented by orders Desulfobacterales and Desulfovibrionales, is a prevalent group in the sulfate reduction, while Gammaproteobacteria and Betaproteobacteria are frequent in the sulfur oxidation (sulfur-oxidising bacteria - SOB). The GeoChip (aprA, dsrB) was the only method that allowed to detect sulfate-reducing archaea (genera Archaeoglobus and Pyrobaculum), which is the first description of these organism on mangrove ecosystems. Thus, these results show that the microbiota in mangroves areas responds to contamination, having a high frequency of SRB and SOB, thus highlighting the importance of the sulfur cycle in mangrove environments.

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Les éléments intégratifs et conjugatifs (ICE) de la famille SXT/R391 sont reconnus pour leur rôle prépondérant dans la propagation de la résistance aux antibiotiques parmi des populations de Gammaproteobactéries, en particulier chez Vibrio cholerae, l’agent pathogène causant le choléra. Ces éléments génétiques autonomes possèdent tous les gènes nécessaires à leur dissémination au sein d’une population bactérienne et s’intègrent normalement dans un site précis du chromosome bactérien. L’activateur SetCD et la machinerie de conjugaison encodée par les ICE permettent non seulement leur transfert conjugatif, mais également la mobilisation d’îlots génomiques, les MGI (mobilizable genomic islands). Lorsque leur transfert est enclenché sans excision au préalable, les MGI et les ICE peuvent mobiliser plusieurs centaines de kb d’ADN chromosomique adjacent à leurs sites d’insertions. Cet ADN mobilisé peut alors recombiner avec le génome de la cellule réceptrice, aboutissant à des remplacements d’allèles. En plus du squelette de gènes conservés de cette famille d’ICE, ces éléments portent une cargaison d’ADN variable qui peut coder pour des fonctions adaptatives potentiellement avantageuses pour l’hôte bactérien. Les ICE SXT/R391 portent également les gènes codant pour un système de recombinaison qui promeut la diversité de la famille en générant des ICE hybrides. Ces éléments mobiles sont extrêmement stables dans les populations bactériennes. Cette stabilité est attribuable à leur intégration au chromosome et à plusieurs composantes qu’ils contiennent, par exemple les systèmes toxine-antitoxine de la cargaison d’ADN variable ou encore le système conservé de partition des éléments excisés. La majorité des gènes portés par les ICE SXT/R391 est contrôlée par leur système de régulation qui se situe au cœur de ce projet doctoral. Ce système de régulation comprend SetR, le répresseur responsable du maintien de l’état quiescent dans lequel l’ICE est intégré au chromosome et est propagé verticalement dans la population bactérienne, c’est-à-dire au rythme de la réplication chromosomique et de la division cellulaire. Lorsque l’ADN bactérien est endommagé, il y a activation de la réponse SOS de réparation de l’ADN par RecA, un facteur de l’hôte, qui induit parallèlement l’autoprotéolyse de SetR, levant ainsi la répression exercée sur les gènes setC et setD. Ces derniers codent pour SetCD, le complexe activateur des ICE SXT/R391 qui active l’expression de la machinerie de conjugaison ainsi que d’autres fonctions codées par ces ICE. Ce projet doctoral a permis l’identification de nouvelles composantes importantes pour la régulation des ICE SXT/R391. Premièrement, nous avons généré par génie génétique plusieurs mutants qui ont permis de caractériser CroS par des essais de transfert conjugatif, de PCR quantitatif en temps réel (qRT-PCR) et d’expression avec le gène rapporteur lacZ. Nous avons déterminé que CroS est un régulateur transcriptionnel qui, avec SetR, constitue un interrupteur génétique permettant l’induction du transfert conjugatif dépendante de RecA. Nous avons également validé par gel à retardement la liaison par SetR et CroS d’un site opérateur additionnel. Des essais β galactosidase ont montré que ce site contribue à la répression des gènes croS, setC et setD. De plus, les résultats de ce projet doctoral ont clarifié certains points concernant la régulation par SetCD. Des essais d’immunoprécipitation de la chromatine couplée à la digestion avec une exonucléase (ChIP-exo) combinés avec le séquençage de l’ARN (RNA-seq) et la détermination des sites +1 d’initiation de la transcription (5’-RACE et extension d’amorces) ont permis d’établir le régulon de SetCD chez les ICE SXT/R391 et chez les MGI qu’ils mobilisent. La nécessité de SetCD dans la cellule réceptrice pour qu’il y ait intégration de l’ICE de manière site-spécifique dans l’extrémité 5’ du gène prfC a été mise en évidence à l’aide de la construction de mutants, d’essais de transfert conjugatif, de buvardage de type Southern, d’électrophorèse en champs pulsés et de PCR en temps réel. Nous avons également observé, grâce à des essais de PCR quantitatif et d’activité β galactosidase, une boucle de rétroaction positive médiée par l’activation de l’excision et de la réplication de l’ICE par SetCD. En somme, ce projet doctoral a mené à une meilleure compréhension des composantes et des mécanismes en scène pour la gouvernance de cette famille d’ICE qui sont, entres autres, d’importants vecteurs de la dissémination des résistances aux antibiotiques.

La première partie de ma thèse est une revue donnant un aperçu du répertoire génomique des bactéries intracellulaires et de leurs symbiotes. L'objectif de cette étude est d'explorer le processus permettant aux bactéries intracellulaires d'acquérir leur mode de vie spécifique. Nous avons commencé par examiner les données à propos de l'existence ancienne de bactéries intracellulaires, leur adaptation à leur hôte et les différences entre sympatrie et allopatrie. Une comparaison du contenu génomique de plusieurs bactéries avec différents modes de vie a révélé la capacité des bactéries à échanger des gènes à des degrés différents, en fonction de l'écosystème. La deuxième partie de ma thèse porte sur la séquence du génome de la souche Diplorickettsia massiliensis 20B qui est une bactérie intracellulaire obligatoire à Gram négatif isolée à partir des tiques de Slovaquie Ixodes ricinus. Dans ma troisième et dernière partie, nous exploré le répertoire du génome de Diplorickettsia massiliensis en le comparant aux génomes de bactéries phylogénétiquement très proches de Diplorickettsia massiliensis, issues de différentes niches. Ceci a permis de révélé son mode de vie allopatrique. Dans cette étude, nous avons comparé les caractéristiques du génome de Diplorickettsia massiliensis avec vingt-neuf espèces séquencées de Gammaproteobacteria (Legionella, Coxiella burnetii, Francisella tularensis et Rickettsiella grylli) en utilisant l'approche pangénomique multi-genre. Ce travail de thèse fournit des données originales et permet d’apporter plus de lumière sur la diversité des bactéries intracellulaires. / The initial purpose of my thesis is to understand with the help of comparative genomics, genomic variations based on coexistence, by examining data on the ancient existence of intracellular bacteria, their host adaptation and the differences between sympatry and allopatry. The first part of my thesis is a review giving insight into intracellular bacterial genome repertoire and symbionts. The goal of this review is to explore how intracellular microbes acquire their specific lifestyle. Due to their different evolutionary trajectories, these bacteria have different genomic compositions. We reviewed data on the ancient existence of intracellular bacteria, their host adaptation and the differences between sympatry and allopatry. A comparison of the genomic contents of bacteria with certain lifestyles revealed the bacterial capacity to exchange genes to different extents, depending on the ecosystem. The second part of my thesis present about the genome sequence of Diplorickettsia massiliensis strain 20B which is an obligate intracellular, gram negative bacterium isolated from Ixodes ricinus ticks collected from Slovak. In the third part, we investigated the genome repertoire of Diplorickettsia massiliensis compared to closely related bacteria according to its niche, revealing its allopatric lifestyle. In this study, we compared the genomic features of Diplorickettsia massiliensis with twenty-nine sequenced Gammaproteobacteria species (Legionella strains, Coxiella burnetii strains, Francisella tularensis strains and Rickettsiella grylli) using multi-genus pangenomic approach. This thesis work provides original data and sheds light on intracellular bacterial diversity.