La mise en œuvre de la Résonance Magnétique Nucléaire pour l’étude des complexes hôtes-invitées est assez répandue. Cependant, les complexes entre un calixarène (comme le p-sulfonatocalix[4]arène que nous avons utilisé ici) et des cations métalliques monovalents (comme le césium et le thallium qui font l’objet de cette thèse) n’ont été jusqu’ici étudiés qu’au moyen de mesures de déplacement chimique. Hormis les mesures de déplacement chimique, cette thèse s’appuiera essentiellement sur les paramètres dynamiques déterminés par RMN. La première idée était de mesurer les coefficients d’auto-diffusion de la molécule d’hôte et de l’invité. Cette technique RMN, permettant de telles mesures, semblait suffisamment développée pour apporter des informations sur la nature du complexe (inclusion dans la cavité de calixarène), sa stœchiométrie ou encore la constante d’association. Nous avons également pu profiter de la richesse d’informations provenant de la relaxation de spin. Ces informations sont à la fois de nature structurale et dynamique et ont permis de caractériser ces complexes de façon très précise. La relaxation des carbones-13 du calixarène lui-même a été efficacement complétée par la relaxation longitudinale et la relaxation transversale des deux cations. Non seulement l’inclusion dans la cavité a été confirmée pour les deux cations, mais la localisation précise de ces cations a pu être déterminée grâce au mécanisme d’anisotropie de déplacement chimique qui, également, met bien en évidence les interactions cation- . Nous avons donc montré la parfaite cohérence de l’interprétation des divers paramètres RMN pour la caractérisation des deux complexes. / Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy is widely used for the study of host-guests complexes. However, the complexes between a calixarene (as the p-sulfonatocalix[4]arene which we used here) and monovalent metal cations (as cesium and thallium which are the subject of this thesis) were until know studied only by chemical shift measurements. In addition to chemical shift, this thesis will be primarily based on the dynamic parameters determined by NMR. The first idea was to measure the self-diffusion coefficients of the host and guest molecules. The relevant NMR technique which allows such measurements seems sufficiently developed so as to provide information on the nature of the complex (inclusion in the cavity of calixarene), its stoichiometry or its association constant. We then exploited the wealth of information arising from spin relaxation measurements. This information, known to be of both structural and dynamic nature, made it possible the characterization of these complexes in a very precise way. The carbons-13 relaxation measurements of calixarene itself were actually supplemented by the longitudinal and the transverse relaxation measurements of the two cations. Not only the inclusion of the two cations in the cavity was confirmed, but the precise localization could be obtained through the chemical shift anisotropy mechanism, which also, demonstrates clearly the existence of cation- interactions. We thus showed the perfect consistence of the interpretation of various NMR parameters for the characterization of the complexes studied in this thesis.

L'émergence de la résistance aux antibiotiques représente un risque grandissant, tant au niveau de la santé animale qu'humaine. Afin de répondre à cette problématique, plusieurs options sont présentement à l'étude par la communauté scientifique, dont l'utilisation de phages comme une alternative ou un complément aux antibiotiques. Avant que ces virus bactériens ne soient une solution viable à long terme, plusieurs défis devront être relevés, dont la production optimale des phages ainsi que leur conservation et distribution. Il est également essentiel de bien comprendre le fonctionnement de ces virus et leurs interactions avec les bactéries afin de limiter l'émergence de bactéries résistantes aux phages. Le phage de Salmonella S16, un phage virulent ayant un large spectre lytique, a été étudié afin de maximiser le rendement lors de sa production. Des titres supérieurs à 1x10¹⁰ UFP/mL ont pu être obtenus de manière constante en variant la charge virale, la charge bactérienne et la multiplicité d'infection. L'atomisation des phages S16 et Felix-O1 a par la suite été réalisée afin d'obtenir une poudre concentrée de phages, facilitant l'entreposage et la distribution de ces derniers. Ensuite, des bactéries résistantes aux phages ont été générées via un cocktail de trois phages virulents (Felix-O1, 16-19 et 9 heidelberg). Les génomes de ces bactéries mutantes ont par la suite été séquencés et analysés dans le but d'identifier le mécanisme utilisé par Salmonella pour se protéger contre l'infection par ces phages. Finalement, une interaction phage-hôte peu connue, la pseudolysogénie, a été observée et analysée chez le phage S16. L'analyse protéomique via la spectrométrie de masse a permis de déterminer trois protéines du phage qui sont surexprimées lors de la pseudolysogénie comparativement à un cycle d'infection normal. Ces protéines phagiques pourraient être reliées à la régulation ou au mécanisme menant à la pseudolysogénie. / The emergence of antibiotic resistance in several pathogenic bacteria is currently a significant risk, both in animal and human health. To manage this issue, several options are currently being explored by the scientific community, including the use of phages as alternatives or complements to antibiotics. Before those bacterial viruses are seen as a long-term viable option, several challenges remain, including the optimization of phage production as well as their conservation and distribution. It is also critical to understand how these viruses work and how they interact with their bacterial hosts to limit the emergence of phage-resistant bacteria. The Salmonella phage S16, a virulent phage with a broad host range, was studied to maximize its yield during production. Titers greater than 1x10¹⁰ PFU/mL were routinely obtained by varying the viral load, the bacterial load, and the multiplicity of infection. Spray drying of phages S16 and Felix-O1 was then carried out to manufacture a concentrated phage powder, facilitating storage and distribution. Then, phage resistant Salmonella bacteria were generated using a cocktail of three virulent phages (Felix-O1, 16-19 and 9 heidelberg). The genome of these bacterial mutants was sequenced and analyzed to better understand the mechanism used by Salmonella to protect itself against phage infection. Finally, a poorly described phage-host interaction phenomenon, the pseudolysogeny, has been observed with phage S16. Proteomic analysis via mass spectrometry identified three phage proteins that are overexpressed during pseudolysogeny compared to a normal lytic cycle. These proteins could be linked to the regulation, or the mechanism involved in pseudolysogeny.

La livrée des forêts (Malacosoma disstria Hbn.) est un défoliateur épidémique très connu en Amérique du Nord. Lors d'épidémies, l'éventail des plantes qu'elle consomme s'élargit considérablement mais la façon dont l'insecte se comporte face à cette hétérogénéité reste peu connue. L'objectif de cette étude est de comparer le comportement de chenilles de livrée des forêts lors de leur consommation de feuillage d'espèces différentes. Il s'agit également d'évaluer l'effet de l'âge des larves et de leur expérience alimentaire sur ce comportement et d'en évaluer les conséquences sur la biologie de l'insecte. Un total de 111 chenilles ont été filmées en laboratoire alors qu'elles s'alimentaient d'une feuille de peuplier faux-tremble (Populus tremoloides), d'érable à sucre (Acer saccharum), de bouleau blanc (Betula papyrifera) ou de chêne rouge (Quercus rubra). Leurs activités (consommation, déplacement, pauses) ont été enregistrées durant une heure. Leur taux de consommation durant la période d'observation a aussi été relevé. Les chenilles ont ensuite été suivies durant 24 heures, au terme desquelles leur taux de consommation, ainsi que leur efficacité d'utilisation de la nourriture ont été calculés. On observe deux patrons d'alimentation distincts lorsque l'insecte s'alimente d'hôtes primaires versus secondaires. Sur l'érable et le chêne, des hôtes secondaires, les chenilles s'alimentent de façon discontinue et ce, sur le pourtour de la feuille. De manière générale, elles allouent le même temps à la consommation. Elles consacrent cependant plus de temps aux déplacements que sur le peuplier ou le bouleau. Sur le peuplier et le bouleau, en revanche, leur consommation est peu interrompue et très ciblée et elles allouent plus de temps aux pauses que sur leurs hôtes secondaires. Malgré cette différence de comportement, les taux de consommation restent similaires sur les différentes espèces. Ces résultats indiquent qu'une espèce généraliste telle que la livrée des forêts démontre une flexibilité dans son comportement alimentaire, ce qui peut être un atout face à l'hétérogénéité nutritionnelle à laquelle elle est confrontée. Ils indiquent cependant que sur des hôtes secondaires, ces changements de comportement peuvent engendrer des coûts additionnels à ceux de la déficience nutritive. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Comportement alimentaire, Budget d'activités, Polyphagie, Lepidoptères, Malacosoma disstria, Populus tremuloides, Acer saccharum, Betula papiryfera, Quercus rubra.

Les bactéries endosymbiotiques Wolbachia se transmettent verticalement de la mère aux descendants mais également horizontalement d'un hôte arthropode à l'autre. Chez les isopodes terrestres, les Wolbachia montrent une diversité et une prévalence élevées et bouleversent la reproduction de leurs hôtes en féminisant les mâles ou en induisant des incompatibilités de croisements.Nous avons utilisé la diversité de ces souches de Wolbachia pour étudier leur plasticité en terme de changement d'hôte et l'évolution de leur virulence. Nos résultats montrent la grande plasticité des Wolbachia, s'installant chez tous les hôtes testés. Par ailleurs, un transfert horizontal est possible à partir de différentes sources tissulaires : ovaires et hémocytes ainsi que lors de la prédation d'un individu infecté. De plus, les transferts horizontaux aux échelles intra comme interspécifique peuvent modifier la nature des interactions entre Wolbachia et leurs hôtes et mener à une relation de type hôte-pathogène. Ce type d'interaction a été spécifiquement exploré pour comprendre les mécanismes impliqués dans les changements de virulence. Nous avons démontré que la réponse autophagique de l'hôte contre Wolbachia pouvait jouer un rôle majeur dans la nature pathogène de l'interaction. De plus, par une approche d'évolution expérimentale, nous montrons que Wolbachia peut devenir pathogène pour son hôte natif chez qui elle est habituellement peu virulente. En détournant les Wolbachia de leur voie de transmission verticale et en les transmettant uniquement de manière horizontale, elles deviennent beaucoup plus invasives et tuent leur hôte. / Wolbachia are basically endosymbiotic bacteria, vertically transmitted from mother to offspring. However, they can also pass horizontally from one arthropod host to another. Among terrestrial isopods, the Wolbachia exhibit high diversity and prevalence and disturb their host reproduction by feminizing males into females or inducing crossing incompatibilities.We took advantage of this diversity of Wolbachia in terrestrial isopods to study their plasticity through hosts switching and the evolution of their virulence. Our results highlighted their huge plasticity as they were capable of settling in all the tested terrestrial isopods hosts. These horizontal transfers can be performed with different tissues as a source of Wolbachia: Ovaries and hemocytes, but also when an uninfected host preyed an infected one. Moreover, horizontal transfers can modify the nature of the interaction between Wolbachia and their hosts moving towards a host-pathogen relationship. We further explored such conflicting interactions in order to investigate the reasons of the changes in virulence. We demonstrated that the host autophagic response against Wolbachia can turn against the host itself and making the symbiont a pathogen. Moreover, by using experimental evolution, we revealed that Wolbachia could increase in virulence against the native host it normally does not harm in a context of vertical transmission. When we disrupted the vertical transmission mode in order to exclusively transmit Wolbachia by horizontal contagious mode, they became much more invasive and rapidly killed their native host.

Le présent travail concerne la synthèse, la caractérisation et l’étude des propriétés physico-chimiques d’une série de quatre bases de Schiff pentadentées et de leurs complexes de nickel(II) et de cuivre(II), dans différents milieux isotropes et anisotropes. Une étude bibliographique a d’abord été réalisée à propos de la synthèse des bases de Schiff, de leurs modes de coordination en solution et à l’état solide, des propriétés physico-chimiques des cristaux liquides purs et dopés, ainsi que de leurs vertus multiples et de leurs différentes applications. Après élaboration et caractérisation structurale des différents ligands organiques, leurs modes de coordination à l’état solide et leurs comportements en solution vis-à-vis du nickel(II) et du cuivre(II) ont été explorés. Différentes stœchiométries (ML, M2L, ML2ou M2L2) ont été établies en solution et à l’état solide, selon la structure du ligand organique impliqué, la nature du milieu et celle de l’ion métallique. Des configurations plan carré, octaédrique et parfois tétragonale ont été mises en exergue dans les différents complexes solides. L’ensemble des ligands organiques ainsi que certains de leurs complexes métalliques ont enfin été utilisés comme agents dopants vis-à-vis de trois cristaux liquides thermotropes, de type cyanobiphényle. L’étude des propriétés physico-chimiques des différents cristaux liquides purs et dopés a ainsi été entreprise par utilisation de trois techniques d’analyse, dont deux habituellement utilisées (ATD et MOP) et une troisième, à savoir la spectroscopie UV-visible, inédite dans ce domaine. Différentes interactions de type liaison hydrogène, interaction dipôle-dipôle, empilage π−π, ou agrégation ont été mises en évidence, dans différents milieux isotropes et anisotropes. L’étude de la mésophase des différents cristaux liquides purs et dopés a été réalisée et a permis de mettre en évidence la modification de certaines de leurs propriétés (TN, TI, TNI, TSN,…), sans détruire leurs mésophases. L’ensemble des résultats obtenus par ATD et MOP se sont révélés conformes à ceux de la spectroscopie UV-visible nouvellement utilisée, ce qui a confirmé la validité de cette dernière ainsi que la précision de ses résultats, justifiant son utilisation dans le domaine des cristaux liquides. / The present work concerns the synthesis, characterization and study of physical-chemical properties of a series of four pentadentate Schiff bases and their nickel(II) and copper(II) complexes, in different isotropic and anisotropic environments. A literature survey was first conducted on the synthesis of Schiff bases,on their modes of coordination in solution and solid state, on the physical-chemical properties of pure and doped liquid crystals, their multiple virtues and their different applications. After preparation and structural characterization of various organic ligands, their coordination mode in solid state and their behavior in solution against the nickel(II) and copper(II) were investigated. Different stœchiometries (ML, M2L, ML2or M2L2) were established in solution and solid state, depending on the structure of the organic ligand involved, the nature of the environment and that of the metal ion. Configurations of a square, octahedral and sometimes tetragonal have been established in a various solid complexes. All of the organic ligands and some of their metal complexes were finally used as doping agents against three thermotropic liquid crystals, of cyanobiphenyl type. The study of the physical-chemical properties of different pure and doped liquid crystals has been undertaken by use of three analytical techniques, including two commonly used (DSC and MOP) and a third, namely the UV-visible spectroscopy, unpublished in this area. Different interactions, like hydrogen bonding, dipole-dipole interaction, π-πstacking or aggregation have been identified in various isotropic and anisotropic media. The study of the mesophase of different pure and doped liquid crystals was performed and allowed to highlight the change in some of their properties (TN, TI, TNI, TSN, ...), without destroying their mesophases. All the results obtained by DSC and MOP were found consistent to those of the UV-visible spectroscopy newly used, which confirmed the validity of the latter and the accuracy of its results, justifying its use in the field of liquid crystals.

On sait maintenant depuis quelques décennies que seule une petite fraction du génome est constituée de séquences codantes pour des protéines et que la majorité de l'ADN non codant, jadis considéré comme « poubelle », assure d'importantes fonctions biologiques. Avec ce nouveau paradigme, notre perception de l'expression et la régulation génique est passée d'une vision axée sur les protéines à une vision plus centrée sur les ARN, tant chez les procaryotes que chez les eucaryotes. L'avènement des techniques de séquençage à haut débit comme le RNA-Seq (séquençage ARN) a fortement contribué à la démystification de cette partie « non codante » de l'ARN. Outre le triumvirat de gènes d'ARNt, d'ARNr et d'ARNm, les génomes abritent de nombreux loci qui codent pour de petits ARN régulateurs non canoniques repartis dans de nombreuses classes. Les microARN (miARN) et les fragments dérivés des ARNt (tRFs) sont les deux classes de petits ARN non codants (ARNnc) les plus abondants et partageant des similarités dans leurs mécanismes. Bien que souvent éclipsés par les protéines, ils sont au cœur de la régulation post-transcriptionnelle et sont des acteurs émergents de la relation hôte-pathogène. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans ce thème et traitent des relations hôtes-pathogènes sous l'angle des petits ARNnc à travers deux projets (#1 et #2) complémentaires qui ambitionnent d'apporter une lecture et des perspectives nouvelles. Dans le projet #1, nous avons travaillé avec le virus à ARN Ebola (EBOV), un agent pathogène connu pour provoquer une fièvre hémorragique mortelle, qui a été responsable de plusieurs épidémies en Afrique et demeure encore aujourd'hui une menace pour la santé publique mondiale. En combinant RNA-Seq, PCR quantitative et analyses computationnelles, nous avons obtenu le premier transcriptome détaillé des miRNA (miRNome) d'une lignée de cellules hépatiques humaines infectées par l'une des trois souches variantes de EBOV dont Mayinga, Makona et Reston. Lors de l'infection par EBOV, il y'a une expression différentielle de seulement 1/5 du miRNome de l'hôte au cours du temps avec une modulation spécifique des miR-122-5p, miR-148a-3p et miR-21-5p. Les données obtenues mettent en relief, au-delà des manifestations cliniques jusque-là connues, de nouvelles différences substantielles entre les souches vis-à-vis de leur effet sur le miRNome. Dans une seconde phase, avec la même approche, nous avons découvert, caractérisé et validé deux miARN viraux codés par les génomes EBOV (Mayinga et Makona). Ces deux miARN viraux peuvent potentiellement cibler des gènes impliqués dans le phénotype hémorragique, la régulation de la réplication virale et la modulation de la défense immunitaire de l'hôte. Le projet #2 s'inscrit dans un contexte où nous avions découvert fortuitement l'existence d'espèces d'ARN inférieures à 16 nt (appelés ici vsRNA pour very small RNA) qui s'avèrent fonctionnels chez les eucaryotes alors qu'ils étaient souvent retirés des jeux de données de séquençage, car considérés comme étant des « produits de dégradation ». Nous avons étendu notre analyse RNA-Seq aux bactéries pour caractériser les vsRNAs de Escherichia coli K-12 MG1655 et cinq autres souches bactériennes. L'étude est complétée par l'analyse des vésicules dérivées de la membrane externe (Outer Membrane Vesicles ; OMVs) produites par E. coli K-12 MG1655 en raison de leurs rôles déterminants pour améliorer des chances de survie, la régulation des interactions microbiennes et la promotion de la pathogenèse. Les résultats montrent l'existence de vsRNAs variés et très abondants avec les tRFs comme un biotype majeur, notamment ceux dérivés de l'ARNt isoleucine (Ile-tRF). En guise de preuve de concept de la fonctionnalité de ces vsRNAs de type tRFs, nous avons étudié en détail le très abondant et thermodynamiquement stable Ile-tRF. Nos analyses montrent qu'il est modulé sélectivement par le stress environnemental et peut être transféré via les OMVs (où il est particulièrement enrichi) aux cellules humaines HCT116 où il favorise l'expression des ARNm codant pour des membres de la famille des MAP-kinase. Notre étude est la toute première chez E. coli à rapporter l'existence de tRF abondants, trouvés dans des vésicules (OMVs) et assumant des fonctions potentielles chez l'hôte. L'Ile-tRF est également le premier tRF fonctionnel de 13 nt rapporté chez les bactéries. / For several decades now, it has been known that only a small fraction of the genome is made up of protein-coding sequences and that the majority of non-coding DNA, historically considered as "junk", carries out important biological functions. With this new paradigm, our perception of gene expression and regulation has shifted from a protein-centered view to a more RNA-centered view in both prokaryotes and eukaryotes. The advent of high-throughput sequencing techniques such as RNA sequencing (RNA-Seq), has strongly contributed to the demystification of this "non-coding" part of RNA. Besides the triumvirate of tRNA, rRNA, and mRNA genes, genomes harbor numerous loci that encode small non-canonical regulatory RNAs distributed in many classes. MicroRNAs (miRNAs) and tRNA-derived fragments (tRFs) are the two most abundant classes of small non-coding RNAs (ncRNAs) and share similarities in their mechanisms. Although often overshadowed by proteins, they are at the heart of post-transcriptional regulation and are emerging players in the host-pathogen relationship. This thesis addresses the host-pathogen relationship from the perspective of small ncRNAs through two complementary projects (#1 and #2) that aim to provide new insights and perspectives. In project #1, we worked with the Ebola RNA virus (EBOV), a pathogen known to cause a deadly hemorrhagic fever, which has been responsible for several epidemics in Africa and remains a global public health concern to this day. By combining RNA-Seq, quantitative PCR and computational analyses, we obtained the first detailed miRNA transcriptome (miRNome) of a human liver cell line infected with one of the three variant strains of EBOV including Mayinga, Makona and Reston. During EBOV infection, there is a differential expression of only 1/5 of the host miRNome over time with specific modulation of miR-122-5p, miR-148a-3p and miR-21-5p. The data obtained highlight, beyond the previously known clinical manifestations, substantial new differences between the strains with respect to their effect on the miRNome. In a second phase, using the same approach, we discovered, characterized and validated two viral miRNAs encoded by the EBOV genomes (Mayinga and Makona). These two viral miRNAs can potentially target genes involved in the hemorrhagic phenotype, the regulation of viral replication and the modulation of host immune defense. Project #2 was developed in a context where we had fortuitously discovered the existence of RNA species smaller than 16 nt (called here vsRNA for very small RNA) that were functional in eukaryotes but were often removed from sequencing datasets because they were considered as "degradation products". We have extended our RNA-Seq analysis to bacteria in order to characterize vsRNAs from Escherichia coli K-12 MG1655 and five other bacterial strains. The study is completed by the analysis of Outer Membrane Vesicles (OMVs) produced by E. coli K-12 MG1655 because of their critical roles in enhancing survival, regulating microbial interactions and promoting pathogenesis. The results show the existence of diverse and highly abundant vsRNAs with tRFs as a major biotype, especially those derived from isoleucine tRNA (Ile-tRF). As a proof of concept of the functionality of these tRF-like vsRNAs, we have studied in detail the highly abundant and thermodynamically stable Ile-tRF. Our analyses show that it is selectively modulated by environmental stress and can be transferred via OMVs (where it is particularly enriched) to human HCT116 cells where it promotes the expression of mRNAs encoding members of the MAP-kinase family. Our study is the first ever in E. coli to report the existence of abundant tRFs found in vesicles (OMVs) with potential functions in the host. Ile-tRF is also the first functional 13 nt tRF reported in bacteria.

Pas de résumé français / Each Bartonella species appears to be highly adapted to one or a limited number of reservoir hosts, in which it establishes a long-lasting intraerythrocytic bacteremia as the hallmark of infection. Although the course of Bartonella infection has been precisely described, the molecular mechanisms of host specific erythrocyte infection and the stages of precedent the arrival in the bloodstream are poorly understood. In this thesis we purposed to identify the mechanisms of erythrocyte infection by Bartonella and characterize the possible locations of Bartonella during the days before the intraerythrocytic stage.By the establishment of an in vitro model of adhesion and invasion of erythrocytes by Bartonella spp., we demonstrated that host specificity was determined by the interaction between bacteria and erythrocytes. By screening signature-tagged mutagenesis (STM) library of B. birtlesii in vivo and in vitro and ectopic expression, we revealed that type IV Trw locus was required for host-restricted adhesion to erythrocytes in a wide range of mammals. After that, we further characterized that only TrwJ1 and TrwJ2 were expressed and present on the surface of the bacteria and had the ability to bind to mouse erythrocytes, and the receptor of them was erythrocyte band3 by different technology (phage display, electron microscopy, far western blot and adherence and invasion inhibition assay). By the model of experimental infection of laboratory normal Balb/C mice and splenectomized mice with B. birtlesii, we showed that during the first 7 days, no bacteria were recovered from lymph nodes, bone marrow and brain, but in the spleen, transient in the liver, And bacteremia was the same in both infection models during the first 7 days, thereafter, bacteremia was 10 fold higher in splenectomized mice than in normal mice and lasted 2 weeks longer. This suggested that the spleen was able to retain Bartonella.In conclusion, the host specific adhesion between Bartonella and erythrocyte was mediated by Trw and erythrocytic band 3, and spleen had a role in retention Bartonella.

Les interactions entre les membres d'une communauté microbienne peuvent être un moyen d'adaptation dans l'environnement. Parmi les nombreuses interactions qui ont lieu dans un écosystème et qui joue un rôle majeur sur la diversité et la dynamique des populations microbiennes est celui des virus procaryotes et leurs hôtes. Les virus peuvent également arbitrer le transfert de matériel génétique entre les procaryotes (transduction), qui pourrait être un mécanisme d'adaptation rapide. Afin de déterminer l'impact potentiel des virus et la transduction, nous avons besoin d'une meilleure compréhension de la dynamique des interactions entre virus et leurs hôtes dans l'environnement. Les données sur les virus de l'environnement sont rares, et les méthodes pour le suivi de leurs interactions avec les procaryotes sont nécessaires. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPRs), qui contiennent des séquences virales dans les génomes bactériens, pourraient aider à documenter l'histoire des interactions virus-hôte dans l'environnement. Ainsi, cette thèse vise à explorer les interactions virus-hôte dans un environnement donné à travers du séquences CRISPR.Les virus de la cryosphère sont considérés comme abondantes, très actif et avec de larges gammes d'hôtes. Ces caractéristiques pourraient faire de la transduction virale, un facteur clé pour l’adaptation microbienne dans ces environnements. Des métagénomes publics créés à partir des environnements avec une gamme de températures différents ont été examinés. De cette manière, certaines dynamiques d'interactions virus-hôte se sont révélées comme ayant une corrélation avec la température. Un flux de travail a ensuite été développé pour créer un réseau reliant les virus et leurs hôtes en utilisant des séquences CRISPR obtenus à partir de données métagénomiques de la glace des glaciers et du sol de l'Arctique. La création de réseaux d'infection à traves du CRISPRs a fourni une nouvelle perspective sur les interactions virus-hôte. En outre, nous avons cherché des événements de transduction dans les données métagénomiques par la recherche de séquences virales contenant de l'ADN microbien. L’analyse indiquée que les bactériophages du Ralstonia pourraient être des agents de transduction dans la glace des glaciers de l'Arctique. / Interactions between the members of a microbial community can be a means of adaptation in the environment. Among the many interactions that take place in an ecosystem and have been seen to play a major role on microbial diversity and population dynamics is that of prokaryotic viruses and their hosts. Viruses can also mediate the transfer of genetic material between prokaryotes (transduction), which could be a mechanism for rapid adaptation. In order to determine the potential impact of viruses and transduction, we need a better understanding of the dynamics of interactions between viruses and their hosts in the environment. Data on environmental viruses are scarce, and methods for tracking their interactions with prokaryotes are needed. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPRs), which contain viral sequences in bacterial genomes, might help document the history of virus-host interactions in the environment. Thus, this thesis aimed to explore virus-host interactions in a given environment through CRISPRs. Viruses in the cryosphere have been seen to be abundant, highly active and with broad host ranges. These characteristics could make viral transduction a key driver of adaptation in these environments. Public metagenomes created from environments over a range of temperatures were examined through sequence and CRISPR analysis. In this fashion, certain virus-host interaction dynamics were found to have a correlation with temperature. A workflow was then developed to create a network linking viruses and their hosts using CRISPR sequences obtained from metagenomic data from Arctic glacial ice and soil. The creation of CRISPR-based infection networks provided a new perspective on virus-host interactions in glacial ice. Moreover, we searched for transduction events in metagenomic data by looking for viral sequences containing microbial DNA. Further analysis of the viral sequences in the CRISPRs indicated that Ralstonia phages might be agents of transduction in Arctic glacial ice.

L’infection par le virus de l’hépatite C (HCV) évolue dans la plupart des cas en hépatite chronique et peut conduire à une cirrhose ou un carcinome hépatocellulaire. Malgré les grandes avancées dans le traitement de l’hépatite C qui permettent d’inhiber ou même de bloquer l’évolution de cette infection vers la chronicité, l’absence de vaccin ainsi que sa répartition sur la surface du globe nous permet de classer cette pathologie en problème majeur de santé publique. La majorité des traitements actuels ciblent les protéines virales et leur fonction. Cependant un grand nombre de mécanismes du cycle viral de HCV reste à élucider.Comme pour la grande majorité des virus à ARN de polarité positive, la réplication de HCV a lieu dans des membranes cellulaires modifiées. Le remaniement de ces membranes est en lien étroit avec la voie de sécrétion précoce de la cellule. Il a été montré que GBF1, un facteur d’échange nucléotidique des protéines G de la famille Arf qui régulent la dynamique membranaire, est un facteur nécessaire à la réplication de HCV. L’inhibition de GBF1 par la bréfeldine A (BFA) inhibe la voie de sécrétion des protéines cellulaires néosynthétisées et inhibe aussi la réplication de HCV. Pour étudier le rôle de GBF1 pendant l’infection nous avons établi des lignées résistantes à la BFA. Deux de ces lignées étaient 100 fois plus résistantes que les lignées parentales à l’apoptose induite par la BFA, à l’inhibition de la sécrétion des protéines et à l’inhibition de l’infection par HCV. Ce phénotype était dû à une mutation ponctuelle dans le domaine catalytique sec7 de GBF1 de ces lignées. Un autre groupe de lignées était partiellement résistantes à l’inhibition de la sécrétion des protéines par la BFA tout en conservant un niveau d’infection proche de celui des lignées parentales dans les mêmes conditions. Ces résultats suggèrent que la fonction de GBF1 pendant l’infection HCV ne serait pas réduite à la régulation de la voie de sécrétion, évoquant ainsi un rôle additionnel de GBF1 nécessaire pour la réplication de HCV.Par ailleurs, nous avons pu montrer à l’aide des mutants de délétion de la protéine GBF1, que l’activité catalytique du domaine sec7 était nécessaire. Ceci suggère l’implication d’une protéine de la famille Arf dans l’activation de l’infection HCV via GBF1. L’implication de Arf dans l’infection HCV a été confirmée par la surexpression de dominants négatifs de la protéine Arf1 et par l’inhibition de l’activité de l’ArfGAP1 (régulateur des Arf) par l’inhibiteur spécifique QS11.Nous avons ensuite testé l’implication des différents Arf sensibles à l’inhibition par la BFA (Arf1, 3 ,4 et 5), dans l’infection HCV à l’aide de si-RNA. Il a été montré que ces protéines Arf possèdent des fonctions redondantes. Nos résultats confirment l’implication de Arf1 et indiquent que les 3 autres protéines sont aussi impliquées dans l’infection HCV. D’une manière intéressante, la déplétion combinée des Arf inhibe fortement l’infection HCV suggérant ainsi un rôle essentiel de certaines protéines Arf, probablement en activant des facteurs cellulaires nécessaires à l’étape de réplication. L’étude des facteurs cellulaires impliqués dans l’infection HCV permet de mieux comprendre l’étape de réplication et par conséquent le cycle viral de HCV. Par ailleurs, l’étude de ces facteurs pourrait permettre le développement éventuel de stratégies antivirales ciblant des facteurs de la cellule hépatique indépendamment du génotype viral, limitant ainsi le risque d’émergence de variants résistants au traitement. / The hepatitis C virus (HCV) infection progresses in most of the cases into a chronic hepatitis and can lead to cirrhosis or hepatocellular carcinoma. Despite the recent improvement of hepatitis C treatments, which inhibit or even block the progress of this infection into a chronic stage, a vaccine still not available and the worldwide distribution of the disease makes the hepatitis C a major public health problem. Most of the available treatments target viral proteins. However many mechanisms of the HCV life cycle remain unclear.As for many positive RNA viruses, HCV replication occurs in reorganized cellular membranes. These membrane rearrangements are closely linked to the early secretory pathway of the cell. It has been shown that GBF1, an exchange factor of small G proteins of the Arf family that regulates the membrane dynamics in the secretory pathway, is required for HCV replication. GBF1 inhibition by brefeldin A (BFA) inhibits the secretion of newly synthesized proteins and also inhibits HCV replication. To investigate the role of GBF1 in HCV infection, we isolated cell lines resistant to BFA. Two of these cell lines were 100 times more resistant than the parental cells to BFA-induced apoptosis, inhibition of proteins secretion and inhibition of HCV infection. This resistance was due to a point mutation in the catalytic sec7 domain of GBF1 of these cells. Another group of resistant cells was showing a partial resistance to the inhibition of proteins secretion while maintaining their sensitivity to the inhibition of HCV infection in the same conditions. These results suggest that GBF1 might fulfill another function, in addition to the regulation of the secretory pathway, during HCV replication. Using GBF1 deletion mutants we showed that the catalytic activity of the sec7 domain of GBF1 is required for HCV infection. This suggests that the function of GBF1 during HCV replication is mediated by Arf activation. The involvement of Arf was confirmed with the overexpression of restricted mutants of Arf1 and by the inhibition of ArfGAP1, another regulator of Arf function. We then tested the possible involvement of different Arfs (Arf1, 3, 4 and 5) in HCV infection. It has been reported that Arfs have redundant functions. The results confirm the involvement of Arf1 and indicate that all the other BFA-sensitive Arfs (Arf3, Arf4 and Arf5) are also involved in HCV infection. The combined knockdown of Arfs strongly inhibited HCV replication, showing that the Arf proteins are working together in HCV replication probably by activating several host factors required for the virus life cycle.The study of cellular factors required for HCV infection is crucial to better understand the interaction of the virus with the host cell and thus the whole HCV life cycle. This could help to develop new therapies targeting the host cell, regardless of viral genotypes and reducing the risk of emergence of new resistant forms.

La livrée des forêts (Malacosoma disstria Hübner) est un des principaux ravageurs épidémiques des forêts de feuillus de l'Amérique du Nord. Ce lépidoptère polyphage épidémique peut s'alimenter de plusieurs hôtes différents. Au Québec, son hôte primaire est le peuplier faux tremble et des dégâts ont été fréquemment observés sur l'érable à sucre, un hôte secondaire. Les lépidoptères sont sensibles au contenu chimique des feuilles consommées. Le sucre, principal résidu de la photosynthèse, est un important phagostimulant. Une variation de la chimie foliaire est présente d'une essence à l'autre. Au sein d'une même essence, l'environnement de croissance a un impact significatif sur la chimie foliaire. Cette expérience a visé à tester la capacité de discrimination de la livrée des forêts et à connaitre son patron de consommation. Elle a été confrontée à une variation inter et intraspécifique des concentrations en sucres de ses hôtes alimentaires. Les chenilles ont eu à consommer des feuilles d'érable à sucre et de peuplier ayant poussé en pleine lumière, des feuilles d'érable à sucre ayant poussé en sous-bois et des feuilles de ces deux mêmes essences ayant poussé sous des toiles ombragées avec 30% de pénétration lumineuse. Des tests de consommation avec deux choix et des tests de consommation forcée sans choix ont été effectués avec des chenilles de stade quatre dans des pétris fermés. Les insectes dans les pétris ont été filmés durant la première heure des tests et des photos ont été prises à toutes les heures durant 6 heures. Le comportement alimentaire a été analysé à partir des séquences vidéo et les volumes foliaires consommés ont été évalués à partir des photographies. De manière générale, la livrée des forêts a discriminé négativement les feuilles d'érable à sucre ayant poussé à l'ombre. Dans les tests de discrimination avec deux choix et dans les tests de comportement de base sans choix, le traitement de peuplier ayant poussé à l'ombre a été le plus consommé et le traitement d'érable à sucre ayant poussé à l'ombre a été le moins consommé. Ces résultats indiquent que la chenille aurait un grand seuil d'acceptation de nourriture. Elle discriminerait négativement seulement des sources alimentaires dont la très faible stimulation en sucre ne suffirait pas à surpasser la stimulation négative causée par les différents composés secondaires inhibant la consommation. La relation n'est pas linéaire entre la hausse de sucre et de la consommation. Il s'agit d'un phénomène complexe où les interactions entre plusieurs autres facteurs chimiques de la feuille comme les tannins et les glycosides phénoliques, et des facteurs physiques comme l'épaisseur et le contenu en eau, auraient un impact plus grand sur la consommation que seule la variation des concentrations de sucres. ______________________________________________________________________________