THÈME DE RECHERCHE : Le phénotype callipyge est une hypertrophie musculaire généralisée post-natale décrite chez le mouton (introduit dans le Chapitre 1). Son mode de transmission non mendélien, qualifié de surdominance polaire, est unique : seuls les hétérozygotes ayant reçu la mutation callipyge (CLPG) de leur père expriment le phénotype. La mutation CLPG, localisée dans un domaine soumis à l'empreinte parentale, est une mutation ponctuelle (SNP) détruisant un élément qui contrôle, en cis, le taux dexpression musculaire des gènes voisins. L'hypertrophie musculaire, sans doute causée par l'expression ectopique de la protéine DLK1 chez les animaux +mat/Cpat, n'est pas observée chez les animaux Cmat/Cpat dont l'allèle maternel apparaît trans-inactiver la traduction du messager DLK1. Cette thèse a pour objectif d'approfondir notre compréhension de la surdominance polaire, aussi bien au travers de l'étude des mécanismes impliqués dans l'effet de contrôle à longue distance en cis de la mutation que de la caractérisation des inhibitions en trans induites par les transcrits maternels sur les messagers paternels. RÉSULTATS : L'étude de l'effet en cis (Chapitre 2) a démontré que la mutation CLPG se différenciait de l'allèle sauvage par au moins trois marques épigénétiques distinctes : (i) l'hypométhylation de l'ADN à proximité du SNPCLPG, (ii) la création d'un site d'hypersensibilité à la DNase, et (iii) l'activation de la transcription bidirectionnelle de la région autour de la mutation. En démontrant que la mutation inactivait bel et bien un élément de contrôle à longue distance, ces données nous ont permis d'élaborer un modèle plus précis de la surdominance polaire. L'étude de la trans-inhibition des transcrits protéiques à expression paternelle par les transcrits non codants maternels (Chapitres 3 et 4) se fondait sur l'hypothèse d'une implication des nombreux microARNs (miRNAs) du domaine DLK1-GTL2. Nous avons ainsi pu montrer que les cinq miRNAs abrités par anti-PEG11 étaient capables, par leur parfaite complémentarité de séquence, de cliver le messager PEG11 (Chapitre 3). Bien que le rôle de la protéine PEG11 dans le phénotype callipyge soit inconnu, cette étude a néanmoins démontré l'existence d'une trans-inhibition entre les deux allèles du locus, tout en identifiant le premier cas de dégradation miRNA/cible impliquant des gènes soumis à l'empreinte chez les mammifères. L'étude de la trans-inhibition appliquée au messager DLK1 (Chapitre 4) a quant à elle nécessité la génération par séquençage haut débit d'un catalogue exhaustif des miRNAs du muscle squelettique ovin. Ce travail nous a permis de démontrer que les miRNAs du domaine DLK1-GTL2 étaient bien exprimés maternellement et eux aussi soumis à l'effet en cis de la mutation. Si aucun miRNA capable d'inhiber le messager DLK1 n'a été identifié sans ambiguïté, nos analyses d'affinité ont toutefois révélé un effet significatif de miR-376c sur sa 3'UTR, ainsi que de l'ensemble des miRNAs du locus DLK1-GTL2 sur sa région codante. Notons que nous avons également considéré comme potentiels candidats à la trans-inhibition les snoRNAs du locus, de même que les miRNAs du locus soumis à l'édition ARN. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES : À l'issue de cette thèse, nous avons donc contribué à la compréhension du phénomène de surdominance polaire au locus DLK1-GTL2 du mouton callipyge. Si de nombreuses questions restent en suspend, elles devraient néanmoins trouver réponse grâce aux nouveaux outils d'analyse en cours de développement. Ainsi, deux lignées de souris transgéniques développées dans notre laboratoire, respectivement porteuses de la mutation CLPG ou surexprimant PEG11 dans le muscle, éclaireront les mécanismes moléculaires de l'effet en cis de la mutation ainsi que le rôle de PEG11 dans l'établissement du phénotype callipyge. Par ailleurs, pour confirmer in vivo l'effet inhibiteur sur DLK1 des miRNAs identifiés dans notre étude, les progrès apportés par le séquençage haut débit (notamment le HITS-CLIP) et la transfection en modèle cellulaire se révéleront sans doute d'une grande aide. / RESEARCH OVERVIEW: The callipyge phenotype is a generalized muscular hypertrophy described in sheep (see Chapter 1). It features a non-mendelian mode of inheritance termed polar overdominance: only heterozygous animals having inherited the mutation from their father display the phenotype. The callipyge mutation (CLPG), which falls in an imprinted domain, is a single-nucleotide polymorphism (SNP) that disrupts a putative long-range control element affecting, in cis, the expression level of neighboring imprinted genes in skeletal muscle. The callipyge phenotype is thought to be caused by ectopic expression of DLK1 protein in +mat/Cpat animals. In contrast, Cmat/Cpat animals exhibit a wild-type phenotype that is certainly due to a trans-inhibition from the maternal allele on DLK1 translation. The objective of our thesis was to improve our knowledge of polar overdominance, both by studying mechanisms of long-range cis regulation and by characterizing the trans effect of maternal noncoding transcripts on the paternally-expressed messenger RNAs. RESULTS: Our study of the cis effect (Chapter 2) showed that the CLPG mutation differs from the wild-type allele by at least three distinct epigenetic marks: (i) DNA hypomethylation in the vicinity of the SNPCLPG, (ii) creation of a DNase-hypersensitive site, and (iii) activation of a bidirectional transcription start site centered on the mutation. Altogether, our data provided strong evidence for the SNPCLPG inactivating a long-range control element and allowed us to refine our model of polar overdominance. Our working hypothesis for the trans-inhibition of paternally-expressed genes by maternal noncoding transcripts (Chapters 3 and 4) involved microRNAs (miRNAs) from the DLK1-GTL2 domain. In this respect, we showed that five miRNAs from anti-PEG11 were able to cleave PEG11 transcript, owing to perfect sequence complementarity (Chapter 3). This study was the first demonstration of miRNA-mediated RNAi involving imprinted genes in mammals. Furthermore, it allowed us to confirm the existence of a trans-inhibition between both alleles in the domain, albeit the role of PEG11 protein in the callipyge phenotype is still unknown. To study the trans-inhibition of DLK1 messenger (Chapter 4), we used high-throughput sequencing to build an exhaustive catalogue of skeletal muscle-specific miRNAs in sheep. Our analyses showed that miRNAs from the DLK1-GTL2 domain are maternally expressed and affected by the cis effect of the CLPG mutation. Even if we could not find miRNAs unambiguously able to repress DLK1 transcript, affinity analyses revealed a significant effect on its 3' UTR for miR-376c, as well as on its coding region for all miRNAs considered as team. Of note, we also investigated snoRNAs and miRNAs subjected to RNA editing in the DLK1-GTL2 locus. CONCLUSIONS AND PERSPECTIVES: During the course of this research, we contributed to improve the understanding of polar overdominance in the sheep DLK1-GTL2 locus. Although many questions remain, most will eventually be answered thanks to upcoming analysis tools. Hence, our lab has already generated two transgenic mouse lines, either carrying the CLPG mutation or over-expressing PEG11 in skeletal muscle. These mice should respectively shed light on the molecular mechanisms underlying the cis effect of the CLPG mutation and on the role of PEG11 in the callipyge phenotype. Finally, to confirm inhibiting effects of miRNAs identified in our study, technological improvements granted by high-throughput sequencing (such as HITS-CLIP) and miRNAs transfection in cell model systems will both prove to be very useful.

Aujourd'hui la recherche en biologie dispose d'une masse d'informations génomiques considérable qu'il faut comprendre fonctionnellement pour faire émerger de nouveaux concepts, qui formeront le berceau de nouvelles thérapies. Ces études mettent en jeu des mécanismes contrôlés à l'échelle moléculaire et nécessitent le traitement d'informations à haut-débit et de manière parallèle. Les travaux pluridisciplinaires présentés ont permis de mettre au point une technologie miniaturisée de culture de cellules en gouttes matricées sur supports solides, pour tester l'action des molécules sur le comportement de cellules.<br />Après avoir mis au point un démonstrateur macroscopique validé par des transfections de molécules nucléiques, nous avons développé un protocole de fabrication de substrats miniaturisés capable de maintenir 100 nano-gouttes par cm² à l'aide d'un différentiel de tension de surface. Un robot de dispense de pico-gouttes a été intégré pour réaliser les gouttes de culture cellulaire de manière automatique. Le comportement des cellules au sein des gouttes est évalué par microscopie en fluorescence à haut-contenu après fixation. Chaque cellule de chaque goutte est caractérisée par des dizaines de paramètres de manière individuelle.<br />Cette nouvelle approche analytique a été appliquée dans le cadre d'un projet multipartenaire de criblage de siRNA visant à étudier l'impact de gènes sur la chimiorésistance de glioblastomes. Par ailleurs nous avons montré l'utilisation de la spectrométrie de masse comme méthode de phénotypage multiparamétrique. Cette technologie de puce à cellules est particulièrement adaptée à l'étude à haut-débit des comportements fins de cultures cellulaires.

Hevea brasiliensis est cultivé pour le caoutchouc naturel contenu dans le latex. Une exploitation intensive combinée aux stress environnementaux affectent la production de latex. L'encoche sèche ou Tapping Panel Dryness (TPD) est déclenché par un désordre physiologique complexe au sein des laticifères. Il est responsable d'une perte annuelle de production de 10 à 40% en fonction de l'âge de la plantation et des clones d'hévéa utilisés Le stress oxydatif, point de départ de la maladie, affecte l'écoulement, par la coagulation in situ des particules du caoutchouc. Chez les plantes, la réponse adaptative aux stress abiotiques dépend de la finesse de la régulation de l'expression des gènes. Ce contrôle se fait au niveau transcriptionnel mais également au niveau post-transcriptionnel. Les micro-ARNs jouent un rôle crucial en menant les ARN messagers cibles à la dégradation ou au blocage de leur traduction L'objectif de cette thèse est de comprendre et d'identifier la régulation du stress oxydatif en étudiant l'implication des micro-ARNs en réponse aux stress abiotiques et suite à l'apparition du TPD chez l'hévéa. L'isolement et le séquençage à haut débit de petits-ARNs ont permis l'identification de micro-ARNs d'hévéa. Dans un premier temps, une banque de petits ARNs a été effectuée à partir de vitroplants soumis ou non à des stress abiotiques, à laquelle s'est ajoutée dans un second temps deux banques fabriquées à partir de latex d'arbres en exploitation atteints ou non par le TPD. L'analyse de la population de petits ARNs montre une diminution de la taille des séquences en réponse à la maladie, la majorité des séquences de petits ARNs de latex étant de 21 nucléotides chez les arbres malades et 24 nucléotides chez les arbres sains. En combinant le pipeline LeARN et les données transcriptomiques, soixante huit familles de micro-ARNs conservés entre les espèces et quinze nouvelles familles de micro-ARNs ont été identifiées chez l'hévéa. Les gènes codant pour la voie de biogenèse des micro-ARNs sont présents dans le latex, suggérant leur production dans ce compartiment cellulaire particulier. L'identification des séquences de trente précurseurs de micro-ARNs ont permis d'étudier l'expression des gènes MIR en réponse aux stress abiotiques et en réponse au TPD. Les gènes MIR étudiés sont différentiellement exprimés chez des hévéas immatures en réponse au stress abiotiques et aux traitements par l'éthylène et le méthyl-jasmonate. L'abondance relative de transcrits des gènes MIR est fortement réduite par le TPD dès 5% de longueur d'encoche sèche à l'exception d'un gène.Les cibles potentielles des 83 familles de micro-ARNs ont été prédites. Ces micro-ARNs sont impliqués dans les voies de détoxication des espèces activées de l'oxygène, dans les voies de biosynthèse du caoutchouc naturel, dans les voies de biosynthèse et de signalisation de l'éthylène et du jasmonate. Trois cibles ont été validées expérimentalement dont la CuZnSOD chloroplastique, enzyme importante du système antioxydant. / Hevea brasiliensis is cultivated for natural rubber produced in latex cells. Intensive harvesting systems combined with environmental cues affect latex production. The Tapping Panel Dryness (TPD), a complex physiological disorder, causes a loss of production of 10-40%. Oxidative stress, starting point of the disease, affect latex flow because of in situ coagulation of rubber particles. In plants, the adaptation to abiotic stress relies on the fine tuning of the gene expression at the transcriptional and post-transcriptional levels. MicroRNAs play a crucial roles leading to mRNAs degradation or repression of their translation.The aim of this thesis is to understand and identify the regulation of the oxidative stress by studying the involvement of microRNAs in the regulation of abiotic stress and TPD occurrence in Hevea. Isolation and high-throughput sequencing of small RNAs allowed identifying Hevea microRNAs. Firstly, a small RNA library was constructed from in vitro plantlets subjected or not to abiotic stress, and secondly, two others small RNA libraries were constructed with latex from healthy and TPD-affected trees. Analyses of the small RNA population showed a decrease in the size of the reads in response to TPD, the majority of the small RNAs from latex being 21 nucleotides in TPD-affected trees and 24 nucleotides in healthy trees. Combining the LeARN pipeline and transcriptomic data, sixty eight microRNAs families conserved between plant species and fifteen new families were identified in Hevea. Genes involved in microRNA biogenesis are present in latex suggesting their production in this particular cellular compartment. Identification of thirty precursors of microRNAs allowed the expression analyses of the corresponding MIR genes in response to abiotic stress and upon TPD occurrence. MIR genes are differentially expressed in young plants in response to abiotic stress and in response to ethylene and methyl jasmonate treatments. Moreover, relative transcript abundance of MIR genes is strongly repressed upon TPD occurrence a soon as 5% of dry cut length except for one MIR gene.Putative targets were predicted for the 83 families. MicroRNAs are involved in ROS detoxification, natural rubber biosynthesis, ethylene and jasmonate biosynthesis and signalling pathways. Three targets were experimentally validated including the chloroplastic isoform of CuZnSOD, which is an important enzyme of the ROS-scavenging system.

La protéine kinase activée par AMP (AMPK) est un senseur ubiquitaire du statut énergétique de la cellule eucaryote. Elle est exprimée sous la forme d'un complexe hétérotrimèrique comprenant les sous unités catalytique (α) et régulatrices (β et γ). Ce large complexe protéique (130kDa), fonctionne comme un hub central de la signalisation cellulaire, régulateur du métabolisme énergétique et au-delà. La (dé)régulation de l'AMPK est impliquée dans de nombreuses pathologies et l'AMPK apparait comme une cible de choix pour développer de nouveaux médicaments contre le diabète de type 2. Une fois activée, l'AMPK va restaurer l'homéostasie énergétique en diminuant le métabolisme demandeur d'énergie (anabolisme) et en stimulant le métabolisme produisant le l'énergie (catabolisme). In vivo, l'AMPK est activée par des mécanismes multiples et complexes permettant la fine régulation de son activité lors de différentes situations de stress métaboliques. Premièrement, l'activité de l'AMPK est modulée de manière systémique par phosphorylation et déphosphorylation de la sous unité α (par des kinases et phosphatases en amont respectivement). De plus, l'attachement d'AMP et d'ADP à la sous unité γ augmente la phosphorylation de l'AMPK. Deuxièmement, l'AMPK est activée de manière allostérique par l'AMP qui se lie à sous unité γ lors de chutes du ratio ATP/AMP. Tous ces mécanismes requièrent une communication entre les sous unités α et γ, mais un modèle consensus complet de l'activation de l'AMPK est toujours manquant. Se basant sur différentes études structurales, d'autres et nous-mêmes avons proposé un changement de conformation induit par AMP au sein de l'hétérotrimère AMPK. Afin de mieux élucider ce mécanisme, nous avons tiré profit de ces changements conformationels pour imaginer et créer un hétérotrimère d'AMPK permettant de suivre directement et en temps réel l'état de conformation de l'AMPK par FRET. Une limite importante lors du développement de complexes multiprotéiques est l'augmentation exponentielle de la quantité de travail liée à la modification et la combinaison de nombreux gènes hétérologues lors du remaniement de ces complexes protéiques et de leurs productions. Nous avons utilisé la technologie ACEMBL, qui exploite des techniques de recombinaisons homologues, pour faciliter la révision rapide et itérative de la production et de l'analyse fonctionnelle, après ingénierie, de complexes multi protéiques. Le senseur fluorescent génétiquement codé ainsi crée, et nommé AMPfret, a la propriété de rapporter les changements de conformation induits par les nucléotides ayant lieu au sein de l'AMPK. De plus, les changements de signal FRET corrèlent avec l'activation allostérique de l'AMPK. Le senseur répond à de faible concentrations en AMP (micromolaire) et a démontré la capacité exclusive qu'a l'ATP, et non l'ATP-Mg, à concurrencer l'AMP. De plus, son utilisation a permis une meilleure compréhension du rôle des sites CBS lors de l'activation allostérique. AMPfret peut aussi être considérer comme un outil de choix pour le criblage de molécules ciblant l'AMPK, et pour le monitoring de l'état énergétique intracellulaire. / AMP-activated protein kinase (AMPK) is a ubiquitous sensor of cellular energy and nutrient status in eukaryotic cells. It is expressed as heterotrimeric complexes comprising catalytic (α) and regulatory (β and γ) subunits. This large protein complex (130kDa), conserved from yeast to plants and mammals, functions as a central signaling hub and master regulator of energy metabolism and beyond. (Dys)regulation of AMPK signaling has been implicated in various pathologies. In particular, AMPK emerged as a suitable target to develop novel drugs for type II diabetes. Once activated AMPK will attempt to restore the energy homeostasis by down-regulating energy demanding pathways (anabolism) and up-regulating the energy producing ones (catabolism). AMPK is activated in vivo by multiple, complex mechanisms allowing fine tuning of AMPK activity in different situations of metabolic stress. First, AMPK activity is systemically modulated via activating phosphorylation at the α-subunit (by upstream kinases) and inactivating dephosphorylation (by upstream phosphatases). In addition, AMP and ADP binding to the γ-subunit increase AMPK phosphorylation. Second, AMPK is allosterically activated by AMP binding to the γ-subunit when the ATP/AMP ratio is falling. All these mechanisms require close communication between the γ- and α subunits, but a complete consensus model for AMPK activation is still lacking. We and others have proposed an AMP-induced conformational switch within the full-length heterotrimeric AMPK complex based on different, complementary structural studies. To further elucidate this mechanism, we have profited from these structural rearrangements to imagine and engineer an AMPK complex that allows a direct, real-time readout of the AMPK conformational state by fluorescence resonance energy transfer (FRET). A definite bottleneck in engineering multiprotein complexes is the exponential increase in work-load if several heterologous genes need to be altered, engineered and combined for revised protein complex production experiments. We used the ACEMBL technology which harnesses site-specific and homologous recombination techniques in tandem to facilitate rapid, iterative revision of multi-protein complex expressions after engineering and functional analysis of multiprotein complex. The resulting genetically encoded fluorescent biosensor, named AMPfret, can report conformational changes within the AMPK heterotrimer induced by nucleotide binding and the monitored FRET correlates with AMPK allosteric activation. The sensor responds to low micromolar concentrations of AMP, shows the exclusive ability of ATP, but not Mg-ATP, to compete with AMP, and allows insight into the role of CBS domains for allosteric AMPK activation. It may also be a tool of choice for AMPK targeted drug screening, and reporting the intracellular energy state.

Nous introduisons un ensemble de modèles à facteurs latents dédié à la génomique du paysage et aux tests d'associations écologiques. Cela comprend des méthodes statistiques pour corriger des effets d'autocorrélation spatiale sur les cartes de composantes principales en génétique des populations (spFA), des méthodes pour estimer rapidement et efficacement les coefficients de métissage individuel à partir de matrices de génotypes de grande taille et évaluer le nombre de populations ancestrales (sNMF) et des méthodes pour identifier les polymorphismes génétiques qui montrent de fortes corrélations avec des gradients environnementaux ou avec des variables utilisées comme des indicateurs pour des pressions écologiques (LFMM). Nous avons aussi développé un ensemble de logiciels libres associés à ces méthodes, basés sur des programmes optimisés en C qui peuvent passer à l'échelle avec la dimension de très grand jeu de données, afin d'effectuer des analyses de structures de population et des cribles génomiques pour l'adaptation locale. / We introduce a set of latent factor models dedicated to landscape genomics and ecological association tests. It includes statistical methods for correcting principal component maps for effects of spatial autocorrelation (spFA); methods for estimating ancestry coefficients from large genotypic matrices and evaluating the number of ancestral populations (sNMF); and methods for identifying genetic polymorphisms that exhibit high correlation with some environmental gradient or with the variables used as proxies for ecological pressures (LFMM). We also developed a set of open source softwares associated with the methods, based on optimized C programs that can scale with the dimension of very large data sets, to run analyses of population structure and genome scans for local adaptation.

Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet Futurol, un projet national français qui vise à produire du bioéthanol à partir de biomasses végétales telles que le bois ou la paille de céréale. Pour cela, la biomasse doit être prétraitée puis digérée enzymatiquement pour libérer des sucres fermentescibles. Ma contribution dans ce projet a été de découvrir des enzymes originales pour l’hydrolyse de l’hémicellulose, un hétéropolysaccharide, constituant majeur de la paroi cellulaire des cellules végétales. Afin de rechercher de nouveaux biocatalyseurs, une approche de métagénomique a été adoptée afin de sonder les intestins de deux espèces de termites : N. corniger, un termite xylophage, et T. hispaniolae un termite humivore / xylophage. 30 000 clones métagénomiques ont été criblés sur 10 substrats cellulosiques et hémicellulosique, et 660 hits ont été obtenus. La comparaison phénotypique a montré une différence claire entre ces deux banques, probablement liée au régime alimentaire des deux espèces de termite. Le séquençage de 45 clones N. corniger a révélé 120 séquences codant pour des enzymes originales, de nombreuses étant multimodulaires et / ou organisées en cluster de gènes. Dans un second temps, une approche à haut-débit a été adoptée pour le clonage, l’expression et la caractérisation légère de 104 enzymes entières ou formes tronquées. 45 protéines recombinantes ont été produites de manière soluble, et les activités de 19 enzymes et de 12 modules enzymatiques ont été montrées, permettant la mise au point d’une boite à outil hemicellulolytique. Dans certains cas, l’activité de modules classés « Inconnus » a pu être déterminée. Cette approche a été particulièrement pertinente dans le cas de Pm69, une enzyme multimodulaire GH3-UNK-CBM48-CE1 montrant les 3 activités glucosidase, xylosidase and estérase. Cette étude a permis de poser les bases d’un brevet sur cette enzyme. D’un autre côté, les enzymes ayant montré une activité xylanase ou féruloyle-estérase se sont révélées complémentaires d’un cocktail cellulolytique durant la dégradation de paille de blé prétraitée. Enfin, dans une troisième partie, nous avons étudié un fragment d’ADN provenant la banque P. militaris, codant pour 19 ORFs et appartenant à une espèce du genre Bacteroides. La caractérisation biochimique d’Abn43A, Abn43B, Abf51A et Abf51B-trunc a montré que ces 4 enzymes portent des actions complémentaires sur l’hydrolyse de l’arabinane, et qu’elles peuvent agir de manière synergique pour la dégradation de ce polymère pectique. Enfin, l’étude détaillée des 19 ORFs codées sur ce fragment d’ADN nous a permis de proposer un schéma global de détection, d’hydrolyse et de métabolisation de l’arabinane par cette espèce du genre Bacteroides. / This thesis was performed in the context of the Futurol project, a French national project that aims at producing bioethanol from plant biomass such as wood and cereal straw. To reach that goal, the biomass must be pretreated, and enzymatically degraded to release fermentable simple sugar. My implication in that project was to discover original enzymes that can hydrolyze the hemicellulose, a major heteropolysaccharide found in plant cell wall.To mine for new biocatalysts, the gut microbial communities of two species of termite were investigated by a metagenomic approach : Nasutitermes corniger, a wood-feeder termite, and Termes hispaniolae supposed to be a soil-wood feeder. 30 000 metagenomic clones were screened on an array of 10 cellulosic and hemicellulosic substrates and 660 hits were obtained. Phenotypic comparison showed clear differences between both environments, probably related to the diet of the termite. The sequence of 45 N. corniger metagenomic inserts revealed 120 original sequences encoding for putative enzymes of interest. Original sequences encoding for multimodular enzymes were revealed and many ORFs were organized in clusters, suggesting that these enzymes are encoded on Polysaccharides Utilization Locus. In a second part, a high-throughput approach was used for the cloning, the expression and the slight characterization of 104 full-size and truncated enzymes. Forty five recombinant proteins were produced soluble, and their investigation revealed the activity of 19 enzymes and of 12 enzymatic modules, representing a hemicellulolytic tool-box for endo- and exo-type activities. In some cases, the implication of “Unkown” domains in the activity of multimodular enzymes was demonstrated. This approach was particularly efficient for the study of the GH3-UNKCBM48-CE1 Pm69, and this study triggered the patent process for this multiactive glucosidase, xylosidase and esterase. The xylanases and the feruloyl esterases were shown to be particularly efficient to supplement cellulolytic cocktails on pretreated wheat straw. In a third part, we investigated a DNA fragment belonging to a species of the genus Bacteroides and that encoded 19 ORFs. The biochemical characterization of Abn43A, Abn43B, Abf51A and Abf51B-trunc showed that these four enzymes harbored complementary actions for the hydrolysis of the arabinan, and that they can act synergistically for the hydrolysis of this pectic polymer. We also revealed that Abn43B had an original mode of action that we classified as exo-arabinanase. Finally, the in-depth study of the 19 ORFs allowed us to propose the entire scheme for arabinan detection, hydrolysis and utilization by the Bacteroides species carrying this DNA sequence