Depuis le milieu des années 1990 et la publication des deux premiers génomes complètement séquencés (Haemophilus influenzae et Saccharomyces cerevisiae), la biologie a franchi une nouvelle étape. Après la révolution de la biologie moléculaire du début des années 1970 et la vision, que certains qualifient de réductionniste, qu'elle a amenée, l'ère de la génomique fait actuellement évoluer la biologie vers une vision plus intégrative. Ce nouvel engouement pour une biologie dite intégrative a permis de prendre conscience que l'idée selon laquelle l'inventaire complet des gènes d'un organismes permettrait d'appréhender son fonctionnement est une vision simpliste, bien qu'elle ait justifié en grande partie le développement de nombreux "projets génomes".<br /><br />J'ai eu la chance de commencer mes travaux de recherche au début des projets génomes et j'ai, dans ce cadre, participé au projet de séquençage du génome de la levure Saccharomyces cerevisiae. Je ne pourrais dire si c'est en opposition à l'idée du génome vu comme un simple sac à gènes, mais dès ce moment, j'ai orienté mon travail de recherche vers l'étude de l'évolution de la structure des chromosomes de la manière la plus indépendante possible des gènes qu'ils portent. Il m'importe, au travers de mes travaux, d'essayer de mettre en évidence des contraintes évolutive qui sont liées à la nature même du support de l'information génétique et non à l'information portée.<br /><br />La stratégie suivie m'a conduit à étudier les mécanismes de duplication à l'origine de nombreux remaniements chromosomiques. Il m'a été ainsi possible de proposer un modèle expliquant l'origine de nombreuses répétitions observables dans les génomes ainsi que leurs évolutions. Ce modèle semble être applicable, pour ses grandes lignes, aux trois super règnes (Eucaryotae, Eubacteriacae et Archae) ce qui montre le caractère ancestral des mécanismes sous-jacents.<br /><br />Même si l'exercice présente un intérêt, il ne serait sans doute pas raisonnable de poursuivre ce type de travail sans tenter de croiser les résultats ainsi obtenus avec des données relatives à l'information présente sur les chromosomes, et donc à la fonction des gènes codés par ceux-ci. La mise en place du lien entre les données de répétitions dont je dispose et les données fonctionnelles disponibles relève de l'intégration et donc de la représentation des connaissances. MicrOBI peut être considéré comme ma réponse à ce problème. Aujourd'hui cette base de données permet de maintenir cohérents les liens existant entre plusieurs bases de données publiques décrivant différents types d'informations biologiques. L'ajout des données de répétition au schéma actuel permettra de poser au système des requêtes complexes intégrant les différents niveaux de données que sont le génome, le protéome et les classifications fonctionnelles.

Le domaine PDZ participe aux réseaux moléculaires à l’origine de fonctions cellulaires touchées lors de pathologies diverses. L’exploration de ce réseau par double hybride a permis d’attribuer de nouvelles fonctions putatives aux ligands protéiques des domaines PDZ du ver Caenorhabditis elegans. Les interactions ont laissé apparaitre une proportion inattendue de ligands atypiques interagissant par une séquence interne. Nous avons ensuite validé fonctionnellement in silico des groupes d’interactions de notre interactome qui forment des micro-réseaux co-exprimés par l’intégration de données de profils d’expression. Finalement, ce travail a permis la construction d’un outil exploratoire, le PIPE (PDZ Interacting Protein Explorer) qui permet de cribler l’ensemble des domaines PDZ du ver à la recherche d’interactions avec une protéine d’intérêt révélant déjà de nombreuses interactions supplémentaires entre domaines PDZ et ligands / PDZ domains allow the organization of molecular networks responsible for cellular functions essential for multicellularity as polarization or transduction of extracellular signals. Exploration of this network by two-hybrid revealed a functional diversity for ligands of Caenorhabditis elegans’s PDZ domains. New putative functions were being observed through GO-terms and an unexpected proportion of internal ligands appeared, confirmed by Co-IP. We then functionally validated in silico groups of interactions that form our interactome microarrays co-expressed by the integration of data from expression profiles. Finally, this work has enabled the construction of an exploratory tool, the PIPE (PDZ Interacting Protein Explorer) that allows screening of all PDZ domains looking for interactions with a protein of interest and had already showed many additional interactions between PDZ domains and ligands

L'objectif de ce travail de thèse était d'évaluer l'intérêt de mettre en place des évaluations génomiques dans les programmes de sélection porcins. Des simulations stochastiques ont été réalisées dans le cas d'un programme de sélection d'une lignée mâle de grande taille contenant 1 050 femelles reproductrices et 50 verrats, sélectionnée pendant 10 ans pour améliorer un objectif de sélection combinant 2 caractères, respectivement mesurés sur 13 770 candidats par an (Car1) et sur 270 collatéraux par an (Car2) issus de 10% des portées. Dans la situation de référence, les valeurs génétiques étaient estimées selon la méthodologie du BLUP-Modèle Animal (BLUPMA). Dans une première étude, nous avons comparé le scénario BLUPMA à un scénario génomique dans lequel tous les candidats étaient génotypés. Les évaluations génomiques s'appuyaient sur deux populations de référence (PR) initialement constituées de 13 770 candidats pour Car1 et de 1 000 collatéraux pour Car2, et dont les tailles respectives augmentaient annuellement, en considérant les mêmes capacités de phénotypage que dans le scénario BLUPMA. Les résultats montrent que des évaluations génomiques améliorent nettement la précision d'estimation des valeurs génétiques des candidats pour les deux caractères et le progrès génétique réalisé annuellement sur l'objectif global de sélection (+27% à +33% selon les héritabilités considérées), tout en réduisant significativement l'augmentation de la consanguinité dans la population. Un second scénario génomique a été simulé, dans lequel les candidats n'étaient plus phénotypés et les évaluations génomiques s'appuyaient sur une PR uniquement constituée de collatéraux phénotypés pour Car1 et Car2. Dans ce cas, la précision des valeurs génomiques estimées et la réponse à la sélection pour Car1 sont nettement plus faibles que dans le scénario BLUPMA, montrant que la sélection génomique ne permet pas de mettre fin au phénotypage des animaux. La mise en place d'évaluations génomiques nécessitant de génotyper un grand nombre d'individus, elle entraîne un surcoût important par rapport au scénario BLUPMA. Dans une seconde étude, nous avons montré que ce surcoût peut être largement réduit en présélectionnant les candidats à génotyper sur la base de leur valeur génomique estimée sur ascendance. Il est ainsi possible de réduire de manière significative le nombre de candidats à génotyper tout en préservant une grande partie de l'avantage de la sélection génomique par rapport à la sélection conventionnelle BLUPMA. Ainsi, une diminution de 40% du nombre de candidats génotypés ne réduit que de 3 à 4% le progrès génétique annuel sur l'objectif global. Nous avons également montré qu'au-delà d'un certain seuil d'investissement, une dépense supplémentaire pour améliorer l'efficacité du programme de sélection est plus efficacement investie dans la mise en place d'évaluations génomiques que dans l'augmentation de la capacité de phénotypage des collatéraux dans le dispositif conventionnel. Ce seuil d'intérêt de mise en place d'un programme génomique est d'autant plus bas que le coût du génotypage est faible et que le coût de phénotypage des collatéraux est élevé. L'ensemble de nos résultats suggère qu'il serait intéressant de mettre en place des évaluations génomiques dans un programme de sélection d'une lignée porcine mâle de grande taille, notamment dans la population Piétrain collective française, dont la structure est proche de celle de la population simulée dans nos études. / The aim of this work was to evaluate the interest of implementing genomic evaluations in pig breeding schemes. Stochastic simulation was used. The simulated population was a pig sire line containing 1,050 breeding females and 50 boars. The line was selected for 10 years for a breeding goal including two uncorrelated traits, recorded on, respectively, 13,770 candidates per year (trait1) and 270 relatives per year born in 10% of the litters (trait2). In the reference breeding scheme (BLUPAM), the selection was based on pedigree-based BLUP estimated breeding values (EBVs). In a first study, we compared the BLUPAM scenario to an alternative genomic breeding scheme with the same phenotyping capacities, where all candidates for selection were genotyped. The genomic breeding values for trait1 and trait2 were estimated using two training populations (TP). The first one (TP1) was made up of selection candidates (phenotyped for trait1) and the second one (TP2) of relatives phenotyped for trait2. The size of TP1 and TP2 increased, respectively, from 13,770 to 55,080 and from 1,000 to 3,430 over time. Our results show that genomic evaluations significantly improve the accuracy of the EBVs of the candidates for both traits and therefore the annual genetic trends for the global breeding goal (+27% to +33% depending on trait heritability), while significantly reducing the inbreeding rate. A second genomic scenario was simulated, in which the candidates were no longer phenotyped for trait1, and the genomic breeding values were estimated with one single TP made up of relatives phenotyped for both traits. In that case, the accuracy of EBVs and the annual genetic trends for trait1 are significantly lower than in the reference (BLUPAM) scenario. This shows that a large TP is required to outperform the current schemes for traits recorded on the candidates. The implementation of genomic evaluations requires the genotyping of a large number of animals, and therefore generates additional costs compared to BLUPAM breeding schemes. In a second study, we showed that genotyping a subset of candidates that have been pre-selected according to their parental EBV allows to significantly reduce the extra costs of a genomic breeding scheme while preserving most of its superiority in terms of genetic trends and inbreeding over the BLUPAM breeding scheme. For instance, reducing the number of genotyped candidates by 40% only reduced by 3 to 4% the global annual genetic trend. We also showed that even a very marked increase in the number of relatives phenotyped for trait2 in a BLUPAM scenario does not allow to be as efficient as a genomic scenario when the number of genotyped candidates is large. Finally, we showed that the economic interest of genetic selection can be characterized by an additional cost threshold; below this threshold, it is preferable to maintain pedigree-based BLUP evaluations and increase the number of relatives, while implementing genomic evaluation is more efficient above this threshold. The value of this threshold depends on the cost of phenotyping additional relatives and on genotyping costs.Our results suggest that implementing genomic evaluations in a large size pig sire line can be a valuable strategy. This strategy could for instance easily be applied to the French Piétrain population, which resembles the nucleus population simulated in this study.

L'empreinte génomique est un mécanisme épigénétique qui conduit à l'expression d'un seul des deux allèles parentaux pour une centaine de gènes autosomaux chez les mammifères. La majorité des gènes soumis à l'empreinte est regroupée en clusters et tous ces gènes sont sous le contrôle de séquences discrètes appelées ICR (Imprinting Control Region). Les ICRs sont marquées épigénétiquement par une méthylation d'ADN et des modifications des histones alléliques. La méthylation d'ADN au niveau de ces ICRs est un facteur clé de l'empreinte et va être établie dans les lignées germinales suivant le sexe de l'embryon. Après fécondation, le nouvel embryon portera les empreintes paternelles et maternelles, ces empreintes devront alors être maintenues pendant tout le développement et interprétés dans le but de conduire à l'expression allélique des gènes soumis à l'empreinte. Cependant, la méthylation d'ADN ne peut expliquer à elle seule tous les aspects de l'empreinte génomique. Ainsi, d'autres marques épigénétiques doivent agir dans le maintien et la lecture de ces empreintes. Nous avons mis en évidence dans un premier temps que le contrôle de l'expression allélique dans le cerveau de Grb10 repose sur la résolution d'un domaine bivalent allélique spécifiquement dans le cerveau. Ces résultats mettent en avant pour la première fois un domaine bivalent dans le contrôle de l'expression des gènes soumis à l'empreinte et propose un nouveau mécanisme dans l'expression tissu spécifique de ces gènes. D'autre part, bien que des études en cellules ES aient démontré un rôle de G9a dans le maintien des empreintes au cours du développement embryonnaire, nos données suggèrent que G9a ne serait pas essentielle a ce maintien dans un contexte in vivo. / Genomic imprinting is a developmental mechanism which leads to parent-of-origin-specific expression for about one hundred genes in mammals. Most of imprinted genes are clustered and all are under control of sequence of few kilobases called Imprinting Control Region or ICR. ICRs are epigenetically marked by allelic DNA methylation and histone modifications. DNA methylation on ICRs is a key factor which is established in germ cells according to the sex of the embryo. After fecundation, the new embryo will harbored both paternal and maternal imprints which have to be maintained during the development and read to lead to allelic expression of imprinted genes. However, allelic DNA methylation alone cannot explain every aspect of genomic imprinting. Thus, there should be other epigenetic marks which act in the maintaining and reading of the imprints.Our data first indicate that bivalent chromatin, in combination with neuronal factors, controls the paternal expression of Grb10 in brain, the bivalent domain being resolved upon neural commitment, during the developmental window in which paternal expression is activated. This finding highlights a novel mechanism to control tissue-specific imprinting. On an other hand, although previous studies in ES cells show a role for G9a in the maintaining of imprints during embryonic development, our data suggest that G9a would not be essential in an in vivo model.

Dans le contexte des changements climatiques, la capacité d’adaptation à la contrainte hydrique des arbres de plantation devient un enjeu majeur pour le maintien de leur productivité. La plasticité phénotypique des génotypes, facteur majeur de l’adaptation aux changements environnementaux, reste encore insuffisamment décrite chez les arbres forestiers, plantes pérennes à long cycle de révolution. Cette thèse se propose i / de caractériser la plasticité phénotypique pour deux clones commerciaux d’eucalyptus soumis à une contrainte hydrique au champ, ii/ d’identifier les caractères potentiellement adaptatifs (i.e. ceux présentant de l’interaction GxE) et iii/ de mettre en évidence les mécanismes moléculaires sous-jacents. Un dispositif expérimental mis en place en république du Congo a permis de comparer, à travers une approche intégrant différents caractères allant de l'expression de gènes à la production de biomasse, la réponse de deux génotypes d’eucalyptus soumis à des régimes hydriques différents au cours de la saison sèche sur les deux 1ères années de croissance. Les résultats montrent que si l’effet de la saison sèche est relativement similaire pour les deux génotypes (réduction des accroissements relatifs), le clone plus productif présente des accroissements très élevés en saison des pluies, et semble donc mieux optimiser des conditions environnementales favorables. La capacité d’ajustement physiologique, anatomique et moléculaire au niveau foliaire de ce génotype semble être un atout au maintien de ses capacités photosynthétiques.Cette thèse a permis de mettre en évidence certains critères (surface foliaire spécifique, accumulation de phénols, épaisseur de collenchyme dans les feuilles), qui pourraient permettre d’évaluer le potentiel adaptatif des populations d’eucalyptus, nécessaire à leur gestion durable des plantations. D’autre part, certains gènes impliqués dans la photosynthèse et le métabolisme secondaire, dont l’expression pourrait être liée à la variation de caractères phénotypiques ont été mis en évidence. L’identification de ces gènes constitue une première étape vers la compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents à la plasticité phénotypique chez l’eucalyptus. / In the context of climate change, the ability of industrial forest plantation to cope with water scarcity is becoming a challenge for productivity maintenance. The phenotypic plasticity of genotypes, a major factor of adaptation to environmental changes, is still insufficiently described for long-lived species such as trees. This thesis proposes i/ to characterize the phenotypic plasticity for two commercial eucalyptus clones that differ in terms of productivity, subjected to water stress in the field, ii/ to identify potentially adaptive traits (i.e. those revealing GxE interaction) and iii/ to highlight the underlying molecular mechanisms.A field trial installed in the Republic of Congo was used to compare, responses of two contrasted eucalyptus genotypes subjected to different watering regimes during the dry season on the first two years of growth. We used an integrative approach involving different traits from gene expression to biomass production.The results show that if the effects of the dry season were relatively similar for both clones (lower relative increments), the most productive clone displayed a higher growth increment during the rainy season, and seemed to take more benefits when environmental conditions become more favorable. The ability to adjust leaf physiological, anatomical and molecular traits of this genotype seems to be an asset to maintain its photosynthetic capacity.This thesis allowed to highlight some criteria (specific leaf area, carbon isotope discrimination, thickness of collenchyma and cuticle in leaves), which could help to assess the adaptive potential of Eucalyptus populations for sustainable management of planted stands. On the other hand, some genes whose expression may be related to variation in phenotypic characters were revealed. This set of genes is resource first step toward the understanding of the molecular mechanisms underlying phenotypic plasticity in eucalyptus.

Anopheles gambiae est le vecteur le plus redoutable de Plasmodium falciparum, l'agent principal responsable du paludisme en Afrique Sub-saharienne. Les nouvelles stratégies de lutte contre la maladie visent à limiter ou interrompre le développement du parasite au cours de son cycle de vie chez le moustique vecteur, ce qui nécessite une bonne connaissance des interactions vecteur*parasite. L'objectif principal de cette thèse a été d'évaluer l'impact de facteurs environnementaux et génétiques sur le développement de P. falciparum chez An. gambiae en conditions naturelles de transmission. Pour la réalisation de ce projet, nous avons utilisé un système d'infections expérimentales, où des populations sauvages d'anophèles provenant de différentes localités ont été infectées avec des isolats naturels de P. falciparum. Notre étude a révélé que les moustiques provenant des zones urbaines étaient plus infectés que ceux des zones péri-urbaines, démontrant que la compétence vectorielle est dépendante des interactions vecteur*parasite*environnement. Nous avons ensuite mesuré l'impact de l'environnement aquatique sur la capacité des moustiques adultes à transmettre le parasite en corrélant la composition de la flore bactérienne intestinale des moustiques femelles avec leur statut d'infection à P. falciparum. Nous avons mis en évidence que la flore bactérienne intestinale de moustique différait en fonction du gîte aquatique et qu'une communauté bactérienne, les Enterobacteriaceae, jouait un rôle dans la susceptibilité du moustique à l'infection. Enfin, le polymorphisme génétique de deux gènes de l'immunité ayant un rôle démontré dans l'infection par Plasmodium, TEP1 et APL1A, a été étudié chez nos moustiques sauvages. Nous avons montré que les différents allèles étaient répartis différemment au sein des différentes populations de vecteurs et qu'ils étaient soumis à des forces évolutives. Le rôle des interactions génome*environnement et leurs implications dans la compétence vectorielle seront discutées. En conclusion, les résultats de ce travail de thèse soulignent la complexité des interactions vecteur*parasite qui sous-tendent la compétence vectorielle et montrent l'importance de prendre en compte les facteurs environnementaux pour l'élaboration de nouvelles stratégies de lutte. / Anopheles gambiae is the most tremendous vector of Plasmodium falciparum, the major agent of malaria in sub-Saharan Africa. New malaria control approaches envision interrupting transmission cycle in the mosquito, however this will require a better knowledge of vector*parasite interactions. The main objective of this PhD work was to investigate the impact of the environmental and genetic factors on the development of P. falciparum into An. gambiae in natural settings. To carry out this project, we used experimental infection system; wild anopheline mosquito populations from different localities were infected with natural isolates of P. falciparum. Our study revealed that mosquitoes from urban area were more infected than those from sub-urban areas, demonstrating that vector competence depends on vector*parasite*environment interactions. We then measured the impact of the aquatic environment on the adult mosquito capacity to transmit parasites. Correlation analysis between the mosquito gut microbiota and P. falciparum infection status was performed. We showed that mosquito bacterial flora differed according to the aquatic breeding site and that Enterobacteriaceae community was involved in the mosquito susceptibility. Genetic polymorphisms of two immune genes involved in parasitic defense, TEP1 and APL1A, were then studied. We showed that the different alleles were differentially spread into wild vector populations and evolutive forces were acting. Genome*environment interactions and their involvement in vector competence will be discussed. Finally, this thesis highlights the complexity of vector*parasite interactions underlying vectorial competence and pinpoints the importance to take into account environmental factors to elaborate new malaria control strategies.

Le genre Rickettsia, sont des petites bactéries Gram-négatives et symbiotes intracellulaires obligatoires des eucaryotes. Les Rickettsia sont surtout connus pour leur pathogénicité et pour provoquer des maladies graves chez l'homme et les autres animaux. À ce jour, 26 espèces valides de Rickettsies ont été identifiées dans le monde entier, dont 20 sont des agents pathogènes éprouvées. Toutes les espèces de Rickettsies validées sont associées à des arthropodes. Les phylogénies basées sur divers marqueurs moléculaires ont présenté des topologies discordantes, avec seulement R. bellii et R. canadensis qui ne sont classées ni parmi la fièvre boutonneuse groupe rickettsies, ni parmi le typhus groupe rickettsies. En utilisant les méthodes avancées de séquençage de génomes entiers, nous avons obtenu et analysé quatre séquences génomiques de Rickettsies : R. helvetica, R. honei, R. australis et R. japonica. Via la phylogénomique qui constitue une nouvelle stratégie permettant de mieux comprendre leur évolution, l'on remarque que ces micro-organismes ont subi une évolution génomique réduite au cours de spécialisation en intracellulaire. Plusieurs caractéristiques évolutives, comme le réarrangement des gènes, la réduction génomique, le transfert horizontal de gènes et l'acquisition d'ADN égoïste, ont formé les génomes Rickettsia d'aujourd'hui. Ces processus peuvent jouer un rôle important pour équilibrer la taille du génome afin de l'adapter au mode de vie intracellulaire. En outre, la pathogénicité des rickettsies peut être associée à la réduction génomique. / The Rickettsia genus is composed of small, Gram-negative, bacteria that are obligate intracellular eukaryotic symbionts. Members of the genus Rickettsia are best known for infecting and causing severe diseases in humans and other animals. To date, 26 valid Rickettsia species have been identified worldwide, including 20 that are proven pathogens. All validated Rickettsia species are associated to arthropods that act as vectors and/or reservoirs. The phylogenies based on various molecular markers have resulted in discrepant topologies, with R. bellii and R. canadensis being classified neither among spotted fever nor typhus group rickettsiae. In this thesis, using the advanced whole genomic sequencing methods, we have and analyzed the genomic sequences from four Rickettsia species, including R. helvetica, R. honei, R. australis and R. japonica. Phylogenomics constitute a new strategy to better understand their evolution. These microorganisms underwent a reductive genomic evolution during their specialization to their intracellular lifestyle. Several evolutive characteristics, such as gene rearrangement, reduction, horizontal gene transfer and aquisition of selfish DNA, have shaped Rickettsia genomes. These processes may play an important role in free-living bacteria for balancing the size of genome in order to adapt the intracellular life style. In addition, in contrast with the concept of bacteria becoming pathogens by acquisition of virulence factors, rickettsial pathogenecity may be linked to genomic reduction of metabolism and regulation pathways.

Lat est clé dans le développement des cellules T. En l'absence de Lat, le développement des cellules T au niveau du thymus est complètement bloqué au stade DN3. Le développement des lymphocytes T est très diminué dans des souris knockin LatY136F dans lesquelles la tyrosine présente en position 136 de la protéine Lat est remplacée par une phénylalanine. De manière paradoxale, le petit nombre de cellules T qui émergent dans la périphérie des souris LatY136F donnent naissance à un syndrome lymphoprolifératif Th2 sévère. Ce projet vise à identifier les facteurs génétiques qui contribuent au développement d'un tel syndrome lymphoprolifératif. A la suite d'un crible génétique basée sur une mutagenèse à l'ENU (N-éthyl-N-nitrosurea), des lignées de souris mutantes LatY136F présentant une pathologie atténuée ou exacerbée ont été fixées et les mutations induites chimiquement ont été cartographiées et identifiées. En particulier, nous avons obtenu une lignée mutante appelée Basilic dépourvue du syndrome lymphoprolifératif. Le clonage positionnel assisté par les techniques de séquençage à haut-débit de l'ADN ont permis l'identification d'un gène appelé, Rltpr ou Lrrc16c, et ne possédant aucune fonction immunologique connue. Nous avons montré que Rltpr constitue un élément clé de la voie de signalisation opérée par la molécule de costimulation CD28. Les résultats principaux obtenus au cours de la thèse sont présentés sous forme d'un article publié. Un chapitre de perspective est consacré ensuite aux améliorations que nous pourrions apporter au type d'approche que nous avons réalisé. Enfin une dernière rubrique traite des outils permettant la manipulation du génome de la souris. / Lat is essential for proper T cell development. In the absence of Lat, intra thymic T cell development is completely blocked at an early stage known as the DN3 stage. LatY136F mice in which the tyrosine found at position 136 of Lat was replaced by a phenylalanine, also showed an impaired sequence of intrathymic T cell development. Paradoxically, the small number of improperly selected T cells that reach the periphery of LatY136F mice expand in an uncontrolled manner and trigger a severe Th2 lymphoproliferative disorder. The present thesis project aimed at identifying genetic factors contributing to the development of such a lymphoproliferative disorder. Using a sensitized ENU mutagenesis screen, we identified and characterized mutations that dampened or exacerbated the LatY136F pathology. A mutation that is called Basilic and that acts in a T cell intrinsic manner and completely prevented the LatY136F lymphoproliferative disorder was characterized in a comprehensive manner. Positional cloning assisted by next generation DNA sequencing demonstrated that Basilic corresponds to a mutation in a gene called Rltpr or Lrrc16c, the function of which was previously completely unknown in the frame of the immune system. Further functional studies performed during this project showed that Rltpr corresponded to a “missing link” involved in the signaling cascade that mediates the function of the co-stimulatory molecule CD28. Consistent with that view, nullozygous Cd28 mutant mice were found to be a phenocopy of the Basilic mice and as such prevented lymphoproliferative disorder in LatY136F mice. The Basilic mutation also resulted in a defect in regulatory T cell development.

Yarrowia lipolytica appartient à un groupe de levures qui a divergé très tôt dans l'arbre des hémiascomycètes. Cette levure est capable d'utiliser, comme seule source de carbone, des substrats hydrophobes très variés et est capable de synthétiser de nouveaux acides gras libres à partir de composés non hydrophobes. Ces caractéristiques font de Y. lipolytica un modèle de levure hémiascomycète pour l'étude du métabolisme des lipides. Sa capacité oléagineuse est facilitée par l'expansion de familles de protéines ayant eu lieu au cours de l'évolution après la divergence du clade Yarrowia. En effet, parmi les 204 gènes impliqués dans le métabolisme des lipides dans Y. lipolytica, plus de 67% sont regroupés dans 30 familles multigéniques avec un maximum de 16 membres pour la famille de la lipase. Le récent séquençage de génomes 5 dans le clade Yarrowia a permis de comparer leur contenu génétique. L'étude des familles de gènes du métabolisme des lipides a permis de mettre en évidence les mécanismes impliqués dans l'évolution de ce clade. Toutes les fonctions nécessaires pour le métabolisme des lipides sont présentes dans toutes les espèces étudiées, avec au moins un gène par famille, même pour les espèces qui ont de 500 à 1000 moins de gènes que Y. lipolytica. Ces espèces se sont d'ailleurs révélées être toutes oléagineuses, grâce à des études physiologiques. Les familles de gènes observées proviennent de multiples duplications de gènes dont chaque exemplaire évolue indépendamment par différents processus de sub- ou neofonctionalisations, fixations, pseudogénisations ou pertes. Les contractions et expansions de familles de protéines, l'expression des gènes, la synténie et la localisation relative des gènes dans le génome ont été étudiés. Plus particulièrement, la pression de sélection agissant sur ces familles de gènes a été comparée à celles agissant sur le reste du génome. La combinaison de ces approches, physiologie, génomique et transcriptomique, a permis d'améliorer la compréhension du métabolisme lipidique, de son évolution et de la régulation des gènes dans un clade des levures oléagineuses. / Yarrowia lipolytica belongs to a group of yeasts that have diverged very early from most other hemiascomycetous yeasts. This yeast is able to use various hydrophobic substrates as unique carbon source and to synthesize new free fatty acid from non hydrophobic compounds. These characteristics make Y. lipolytica a known oleaginous model for the lipid metabolism survey of yeasts. Its oleaginous capacity is facilitated by protein family expansions that occurred across evolution after the divergence of the Yarrowia clade. Indeed, among 190 genes involved in the lipid metabolism in Y. lipolytica, more than 67% are grouped into 30 multigenic families with up to 16 members in the lipase family. The recent sequencing of 5 genomes within the Yarrowia clade enabled to compare their gene content. The study of gene families of the lipid metabolism allowed to highlight the evolutionary mechanisms involved in this clade. All the functions necessary to lipid metabolism are present in all species studied with at least one gene per family even for species that have 500 to 1,000 fewer genes than Y. lipolytica. These species are also found to be all oleaginous through physiological studies. The observed gene families derive from multiple gene duplications of which each copy evolves independently by different processes of sub- or neofunctionalisation, fixation, pseudogenization or loss. Contractions and expansions of protein families, gene expression, synteny and relative localisation of genes in the genome were investigated. More particularly, the selection pressure acting on these gene families was compared with those acting on the rest of the genome. The combination of these approaches, physiology, genomics and transcriptomics, has improved the comprehension of the lipid metabolism, its evolution and gene regulation within a clade of oleaginous yeasts.

Aujourd'hui, l'émergence ou la réémergence de maladies transmises par les tiques (TBDs) devient un problème majeur. En raison des problèmes générés par l'utilisation des acaricides (pollution, résistance), il est donc urgent d'identifier de nouvelles approches pour contrôler les populations de tiques. Parmi ces stratégies, la vaccination visant des molécules conservées chez les tiques et impliquées dans leur capacité vectorielle, sont devenues particulièrement attractives. En conséquence, l'identification de cibles antigéniques appropriées est un défi majeur pour la mise en œuvre de ces stratégies de contrôle des tiques et des TBDs. Dans le présent travail, l'objectif principal est d'élucider les interactions moléculaires entre I. ricinus et B. henselae, afin d'identifier des molécules qui pourraient représenter des cibles vaccinales contre les tiques et les agents pathogènes qu'elles transmettent. Dans ce but, nous avons identifié, par séquençage à haut débit, des transcrits d'Ixodes ricinus différentiellement exprimés au niveau des glandes salivaires de la tique en réponse à une infection par B. henselae. Dans un second temps, l'implication d'un de ces transcrits surexprimés lors de l'infection dans la transmission de B. henselae, a été évaluée. Enfin, et en premier lieu, nous avons validé l'utilisation de la technique de gorgement artificiel sur membrane pour infecter I. ricinus par B. henselae et évalué l'impact de différents paramètres sur le gorgement des tiques. Les résultats ont montré que la technique de gorgement sur membrane est bien adaptée à l'infection d'I. ricinus par B. henselae en laboratoire, et que la proportion et le poids des tiques gorgées sont diminués lors de l'infection du sang par la bactérie Le séquençage en 454 des glandes salivaires de tiques a généré une banque de référence contenant 24, 539 transcrits, et la comparaison des glandes salivaires d'I. ricinus infectés et non-infectés par B. henselae a montré que 839 et 517 transcrits étaient respectivement significativement surexprimés et sous-exprimés en réponse à l'infection par des bactéries. Parmi les gènes de fonction connue, 161 transcrits correspondent à 9 familles déjà identifiées, quand les autres correspondent à des gènes de fonction inconnue. L'extinction par RNA interférence du gène le plus surexprimé, IrSPI qui appartient à la famille des inhibiteurs de sérine protéase BPTI/Kunitz, a entraîné une réduction de la taille du repas sanguin prit par les tiques (et donc sa descendance) ainsi que du niveau d'infection au niveau des glandes salivaires. En conclusion, cette étude a démontré que la technique de gorgement artificiel des tiques sur membrane est un outil puissant pour étudier les interactions entre les tiques et les agents pathogènes qu'elles transmettent comme B. henselae. Ce travail apporte aussi une nette avancée en termes de données génétiques sur I. ricinus (dont le génome n'est pas séquencé) et sur les interactions moléculaires entre une bactérie et son vecteur. Enfin, ce travail a permis la mise en évidence d'une molécule représentant un candidat vaccinal très prometteur à la fois pour diminuer la population de tiques et lutter contre les agents pathogènes qu'elles transmettent. Dans le futur, et en fonction de la confirmation du rôle des gènes identifiés ici dans la transmission bactérienne, de nombreux candidats vaccins pourront ainsi être évalués, ouvrant alors de nouvelles perspectives dans la lutte contre les tiques et les maladies dues aux agents qu'elles transmettent / Ticks are obligate blood-feeding ectoparasites of many hosts including mammals, birds and reptiles. After mosquitoes, they are the most important vectors worldwide, and are able to transmit the highest variety of pathogens including virus, bacteria and parasites. Ixodes ricinus (Acari: Ixodidae), the most common tick species in Europe, is a three-life stage hard tick. It is frequently associated with bites in humans, and transmits several pathogens, including Tick-Borne Encephalitis, Babesia spp., Borrellia spp., Anaplasma spp., and to a lesser extent Bartonella spp. Bartonella spp. are facultative intracellular bacteria associated with a number of emerging diseases in humans and animals. It has been demonstrated that I. ricinus is a competent vector for B. henselae that causes cat scratch disease as well as being increasingly associated with a number of other syndromes, particularly ocular infections and endocarditis. Recently, emergence or re-emergence of tick-borne diseases (TBDs) is increasingly becoming a problem. Indeed, and because of the limited success and disadvantages of controlling TBDs via acaricides, new approaches are urgently needed. Therefore, vaccine strategies that target conserved components of ticks that play roles in vector infestation and vector capacity have become particularly attractive. Accordingly, the identification of suitable antigenic targets is a major challenge for the implementation of tick and TBDs control strategies. In the present work, the main objective is to elucidate molecular interactions between I. ricinus and B. henselae in order to identify some targets that may be used as vaccines against ticks and tick-borne pathogens. Two principal points are focused on: primarily, to identify I. ricinus salivary gland differentially expressed transcripts in response to B. henselae infection with next generation sequencing techniques (454 pyrosequencing and HiSeq 2000); secondly, to validate the implication of one of these transcripts in the transmission of B. henselae. For that purpose, and at first, we validated artificial membrane feeding technique for ticks infection by B. henselae and evaluated the impact of several parameters on tick feeding. Results showed that membrane feeding technique is a suitable method to infect I. ricinus with B. henselae and that the proportion and weight of engorged ticks are decreased by B. henselae infection of the blood meal. Transcriptional analysis of the tick salivary glands generated a reference databank containing 24,539 transcripts, and the comparison of B. henselae-infected and non-infected I. ricinus female salivary glands showed that 839 and 517 transcripts were significantly up- and down-regulated in response to bacteria infection, respectively. Among them, 161 transcripts corresponded to 9 groups of ticks salivary gland gene families already described, when the other ones corresponded to genes of unknown function. Silencing the most up-regulated gene IrSPI, which belongs to BPTI/Kunitz family of serine protease inhibitor, resulted in reduction of tick feeding and bacteria load in tick salivary gland. In conclusion, this work demonstrated that artificial-membrane feeding technique is a powerful tool for investigating the interactions between tick and tick-borne pathogens as B. henselae. It also increases the available genomic information for I. ricinus and the knowledge to improve our understanding of the molecular interaction between tick and tick-borne pathogens. At last, it provides a potential vaccine candidate to control tick-borne diseases. In the future, and depending of differentially expressed genes' role confirmation, more and more vaccine candidate will be provided by this work, and the strategy of controlling tick and tick-borne disease will come to a new stage