La forme la plus agressive des gliomes, tumeurs cérébrales primitives, est l'astrocytome de grade IV appelé aussi glioblastome (GBM). Le pronostic des patients atteints d'un GBM est très sombre du fait de la nature infiltrante de ces cancers et de la présence de cellules souches cancéreuses (CSC) peu sensibles aux thérapies actuelles. Il est donc primordial d'étudier ces deux caractéristiques des GBM. Mes travaux de thèse ont porté sur ces deux aspects.La connaissance de l'implication de la voie de signalisation Hedgehog (Hh) dans le maintien du pool de CSC permet d'envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à les éliminer. La voie Hh joue un rôle important dans le développement embryonnaire. L'activation de cette voie a été mise en évidence dans de nombreux cancers dont les GBM. La cyclopamine est une substance alcaloïde inhibitrice de la voie Hh. L'inconvénient de l'utilisation de la cyclopamine pour une thérapie anticancéreuse est que cette voie est aussi active dans les cellules souches somatiques adultes. Pour cibler la tumeur, une prodrogue glucuronylée de la cyclopamine a été synthétisée. La partie glucuronide peut être hydrolysée par la β-glucuronidase, une enzyme présente dans la zone nécrotique des GBM, conduisant à la libération de la cyclopamine active de façon ciblée, dans le microenvironnement tumoral. Des tests de viabilité indiquent que cette prodrogue ne présente pas latoxicité de la cyclopamine envers les cellules C6 de GBM de rat, leur population de cellule souches (C6-GSC) ainsi que dans des coupes de cerveau de rat adulte. En revanche, l'hydrolyse par la β-glucuronidase de cette prodrogue permet de restaurer la toxicité de la cyclopamine sur les cellules de GBM. L'analyse par RT-qPCR de l'expression d'un gène cible de la voie Hh, le facteur de transcription GLI1, permet de vérifier l'inhibition spécifique de la voie Hh par la cyclopamine dans les cellules C6 et les C6-GSC. Ainsi, la prodrogue en libérant la cyclopamine dans l'environnement tumoral devrait permettre de limiter l'étendue des effets de la drogue sur les cellules saines du cerveau.La voie Hh joue un rôle dans la régulation de la migration et de l'invasion des cellules de GBM. Mon équipe d'accueil a montré que le vasoactive intestinal peptide (VIP) régule la migration et l'invasion de deux lignées cellulaires M059K et M059J. Dans ce travail de thèse, les effets du VIP et de son analogue le pituitary adenylate cyclase-activating peptide(PACAP) sur la migration et l'invasion des cellules C6 de rat et U87 humaines ont été étudiés. Les résultats obtenus indiquent que les agonistes VIP, PACAP-38 et l'antagoniste synthétique VIP10-28 des récepteurs de ces peptides contrôlent la migration et l'invasion dans les deux lignées de GBM. Le VIP et le PACAP-38 inhibent l'invasion ex vivodes cellules C6 dans des coupes de cerveau. De plus, le VIP10-28 augmente la migration et l'invasion de ces cellules de façon PKA-, Akt- et Hh-dépendante. L'étude des voies detransduction impliquées dans l'action des neuropeptides sur la migration et l'invasion des GBM a ensuite été approfondie. Les données obtenues indiquent que le VIP et le PACAP diminuent le taux de la forme active nucléaire de la protéine GLI1 dans les cellules C6 et U87 de façon PKA-dépendante. Inversement, le VIP10-28 augmente l'expression de GLI1 dans les cellules C6 de façon Akt-dépendante. Enfin, nous avons constaté que le PACAP diminue la phosphorylation d'Akt dans les cellules C6 etaugmente celle de la protéine PTEN, en accord avec le rôle de ces kinases dans la régulation de la migration cellulaire et de l'activité GLI1. L'ensemble de ces résultats indique que le système VIP-récepteurs régule la migration et l'invasion par des interactions entre les voies PKA, Hh et Akt/PTEN dans les cellules de GBM. / The most aggressive form of glioma, primary brain tumors, is grade IV astrocytoma also called glioblastoma (GBM)...

Les invasions biologiques sont considérées comme étant une cause majeure de changement des écosystèmes. Les impacts écologiques des espèces invasives pourraient être modulés par la variabilité intraspécifique des traits biologiques et écologiques entre et au sein de leurs populations. Cette thèse a révélé, à différentes échelles spatiales, la présence de variabilités phénotypiques fortes chez deux espèces invasives, Lepomis gibbosus et Procambarus clarkii. Il est apparu que les réponses phénotypiques des individus aux conditions environnementales pourraient être complexes, révélant notamment la contre productivité des méthodes de gestion utilisées pour contrôler les populations invasives et l'importance de l'histoire de colonisation des populations dans les relations phénotype-environnement. Des expérimentations ont également démontré comment la variabilité intraspécifique pourrait moduler les effets des espèces invasives sur la structure des communautés et le fonctionnement des écosystèmes. Ces résultats soutiennent l'idée qu'intégrer la variabilité intraspécifique dans un contexte d'invasion biologique est indispensable afin de mieux évaluer les impacts et adapter les méthodes de gestion aux caractéristiques des populations invasifs. / While biological invasions are widely recognized as a major cause of ecosystem changes, the ecological impacts of invasive species could be modulated by intraspecific variability in ecological traits occurring between and within populations. The present work demonstrated, at different geographical scales, the existence of a strong phenotypic variability within two freshwater invaders, Lepomis gibbosus and Procambarus clarkii. In addition, phenotypic responses to environmental conditions was demonstrated to be complex, revealing notably that the methods used to control invasive populations can be counter-productive and that the colonization history of invasive populations is an important driver of phenotype-environment relationships. Experimental approaches also demonstrated that intraspecific variability modulated the intensity of the ecological impacts of invasive species on community structure and ecosystem functioning. These findings strongly support the idea that integrating intraspecific variability in the context of biological invasions is essential to better appreciate their impacts on recipient ecosystem and ultimately improve the efficient of management methods based on the characteristics of invasive populations

Le moustique Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus 1762) a été introduit dans les Amériques depuis le continent africain il y a environ 400 ans. Actuellement, cette espèce est la principale responsable des épidémies de dengue et de chikungunya dans la zone pantropicale et sa large répartition a très probablement joué un rôle important dans l’expansion récente du virus Zika. La biologie d’Ae. (Stg.) aegypti est particulièrement bien connue, ce qui n’est pas le cas de son écologie, en particulier de ses interactions avec les communautés résidentes. En adoptant une démarche pluridisciplinaire je me suis intéressé à la contribution relative des facteurs biotiques et abiotiques ainsi que de certains processus évolutifs dans la distribution de cette espèce à différentes échelles en Guyane française.Dans un premier temps j’ai participé à la révision des connaissances fondamentales sur la diversité des moustiques de Guyane. En alliant la taxonomie classique et moléculaire, cette étape a permis de découvrir plusieurs nouvelles espèces et de mettre en place des outils adaptés à la gestion de ce type de données, notamment pour une utilisation future.Dans un second temps la structuration spatio-temporelle des communautés résidentes de macro-invertébrés aquatiques a été étudiée en milieu urbain. Cela a permis de mettre en évidence l’existence d’interactions antagonistes et mutualistes avec les taxons des communautés résidentes. En particulier, le moustique autochtone Limatus durhamii Theobald 1901 semble empêcher l’établissement durable d’Ae. (Stg.) aegypti dans les milieux faiblement urbanisés via un mécanisme d’exclusion compétitive. / The mosquito species Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus 1762) was introduced into the Americas some 400 years ago from the African continent. Currently, this species is the primary agent behind dengue and chikungunya outbreaks in the pan-tropical area and its widespread distribution has likely played an important role in the recent expansion of the Zika virus. The biology of Ae. (Stg.) aegypti is particularly well known, which is not the case for its ecology. By adopting a cross-disciplinary approach I attempted to understand the relative contribution of biotic and abiotic factors as well as some evolutionary processes in the distribution of this species at the local and regional scales in French Guiana.Initially, I was interested in revising the core knowledge concerning the diversity of mosquitoes in French Guiana. By combining traditional and molecular taxonomy, this step allowed my colleagues and I to discover several new species and to create the appropriate tools to manage this type of entomological data.Secondly, we studied the spatio-temporal structure of resident aquatic macroinvertebrate communities in urban areas. This highlighted the existence of antagonistic and mutualistic interactions. In particular, the native mosquito Limatus durhamii Theobald 1901 appears to prevent the sustainable establishment of Ae. (Stg.) aegypti in slightly urbanized environments via a mechanism of competitive exclusion.

Les Neuropilines (NRPs) sont des récepteurs transmembranaires non tyrosine-kinase identifiés à l'origine comme des récepteurs pour les sémaphorines de la classe 3. Ces glycoprotéines sont particulièrements impliquées dans la migration de la crête neurale et dans la croissance axonale au cours du développement embryonnaire du système nerveux. En outre, les NRPs sont exprimées par une large variété de tumeurs et de nombreuses molécules solubles semblent interagir avec ces protéines pour moduler la progression tumorale. Parmi elles, les facteurs angiogéniques de la famille du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF) semblent être à l'origine d'une angiogénèse médiée par les NRPs.Tandis que la NRP1 a été largement étudiée et reconnue comme une cible intéressante dans le cadre du développement de thérapies anti-angiogéniques, très peu d'études s'étaient intéressées au rôle de la NRP2 dans la progression tumorale jusqu'à présent. La NRP2 semble réguler la progression tumorale par de nombreux mécanismes, non seulement l'angiogénèse mais aussi la lymphangiogénèse, la Transition-Epithélio-Mésenchymateuse (TEM) et la formation de métastases. A la vue de ces multiples rôles dans la progression tumorale, la NRP2 apparaît donc comme une cible intéressante dans le cadre du développement de thérapies ciblées innovantes en cancérologie. Au cours de notre thèse, nous nous sommes attachés à caractériser le rôle de la NRP2 dans la progression tumorale dans le cadre du cancer colorectal puis nous avons développé un anticorps monoclonal thérapeutique ciblant spécifiquement cette protéine. / Neuropilins (NRPs) are transmembrane non tyrosine-kinase glycoproteins first identified as receptors for class-3 semaphorins. They are particularly involved in neural crest migration and axonal growth during development of thé nervous System. Since many types of tumor and endothelial cells express NRP receptors. various soluble molécules were also found to interact with thèse receptors to modulate cancer progression. Among them, angiogenic factors belonging to thé Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) family seem to be responsible for NRPs-related angiogenesis.While NRP1 was intensively studied from many years and identified as an attractive angiogenesis target for cancer therapy. NRP2 signaling pathway has just recently been studied. NRP2 may regulate tumor progression by several concurrent mechanisms, not only angiogenesis but lymphangiogenesis, epithelial-mesenchymal transition and metastasis. In view of their multiples functions in cancer promotion, NRP2 fulfills ail thé criteria of a therapeutic target for innovative anti-tumor thérapies. Our thesis focuses on NRP2-specific rôles in tumor progression and subséquent development of a NRP2-neutralizing monoclonal antibody.

La spleen tyrosine kinase (Syk) est une protéine kinase cytoplasmique qui intervient dans la signalisation immunitaire. Notre équipe a montré pour la première fois que Syk est exprimée aussi dans les cellules épithéliales mammaires et que son expression est perdue au cours de l’acquisition d’un phénotype invasif/métastatique. Syk agit comme un suppresseur de tumeurs et de métastases dans des modèles de xénogreffes de cancer du sein. Ces observations ont été étayées par des études cliniques qui montrent que la perte d’expression de Syk correspond à un risque accru de développement de métastases (facteur de mauvais pronostic) dans le cancer du sein et d’autres carcinomes. Par une approche de phospho-protéomique quantitative (SILAC), nous avons pu identifier de nouveaux substrats potentiels de Syk dans les cellules de cancer du sein. De façon intéressante, ressortent de nombreuses protéines impliquées dans l'adhésion intercellulaire (E-cadhérine/caténines) et la polarisation épithéliale (eg ZO3, occludine, claudine-3). Ces protéines, qui se localisent aux jonctions d'adhésion et d'occlusion, sont connues comme composants plate-formes de signalisation et exercent souvent une fonction de suppresseur de tumeur.Dans ce travail de thèse je me suis focalisé principalement sur :(i) le rôle de l’activité kinase de Syk dans la régulation du complexe E-cadhérine/caténines et(ii) les conséquences de l’invalidation conditionnelle de Syk dans la glande mammaire murine (développement mammaire et tumorigenèse).Par une approche de phosphorylation in vitro, nous avons montré que la E-cadhérine et différentes caténines sont des substrats directs de Syk. Les résidus tyrosines phosphorylés dans ces protéines ont été identifiés par spectrométrie de masse et les anticorps phospho-spécifiques correspondants ont été générés. En immunofluorescence, Syk endogène colocalise avec la E-Cadhérine au niveau des jonctions adhérentes et la surexpression de Syk stimule la phosphorylation de la E cadhérine et différentes caténines au niveau des jonctions intercellulaires. Des expériences d’immunoprécipitation montrent que les protéines E-cadhérine et caténines phosphorylées restent associées dans un complexe au niveau des jonctions adhérentes. L’extinction de Syk par shRNA dans une lignée de cancer de sein inhibe partiellement la ré-agrégation intercellulaire (2D/3D) et augmente l’invasion et la migration cellulaires et la croissance en 3D dans le Matrigel. Inversement, la surexpression de Syk inhibe la migration et l’invasion et favorise l'adhérence intercellulaire. Syk semble par la phosphorylation du complexe E-cadhérine/caténines consolider leurs interactions renforçant ainsi les jonctions intercellulaires et l’intégrité de l’épithélium, ce qui pourrait révéler un mécanisme majeur responsable de son activité anti-invasive. Leurs mécanismes moléculaires ont été explorés.Ces modèles cellulaires in vitro ont ensuite été étendus vers un modèle intégré murin. L'invalidation homozygote du gène SYK étant létale, nous avons développé un modèle d’invalidation conditionnelle de Syk dans la glande mammaire (Syk-flox:WAP-Cre). Ce modèle nous a permis tout d’abord d’étudier le rôle de Syk dans le développement et la physiologie de la glande mammaire au cours de la lactation et de l’involution, les glandes Syk-négatives montrant des défauts de développement. Il permet à plus long terme également d’évaluer l'implication de Syk dans la formation et la progression du cancer du sein chez des souris cKO Syk, après croisement ou non avec des souris transgéniques exprimant l’oncogène MMTV-Neu/Her2.Déterminer si Syk est un bona fide suppresseur de tumeurs est crucial car un inhibiteur de Syk est en cours d’étude clinique pour le traitement de l’arthrite rhumatoïde. L’identification des voies de signalisation gouvernées par Syk pourrait ultérieurement déboucher sur le développement de nouvelles thérapies ciblant ces protéines et bloquant l'évolution cancéreuse. / The spleen tyrosine kinase (Syk) is a cytoplasmic protein kinase involved in immune-response signaling. Our team showed for the first time that Syk is also expressed in mammary epithelial cells and that its expression is lost during acquisition of an invasive/metastatic phenotype. Syk acts as a tumor and metastasis suppressor in breast cancer xenograft models. Clinical studies corroborated that loss of Syk expression is correlated with a decreased survival and an increased risk of metastasis development (poor prognosis) in breast cancer and other carcinomas. Using a quantitative phospho-proteomic SILAC approach in breast cancer cells, our group identified new potential Syk substrates. Interestingly, many proteins are involved in intercellular adhesion (E-cadherin/catenin) and epithelial polarization (eg ZO3, occludin, claudin-3). These proteins are localized at the adherens and tight junctions and are known as signaling platforms and components often presenting a tumor suppressor function.In this thesis I mainly focused on:(i) the role of the Syk kinase activity in the regulation of the E-cadherin/catenin complex and(ii) the consequences of the conditional Syk knockout in the mouse mammary gland on breast development and tumorigenesis.Using in vitro kinase assays, we demonstrated that E-cadherin (E-Cdh) and different catenins are direct Syk substrates. The phosphorylated tyrosine residues were identified by mass spectrometry and corresponding phospho-specific antibodies were generated. By immunofluorescence, we observed that endogenous Syk and E-Cdh colocalize at adherens junctions (AJ) and that Syk overexpression stimulates Syk-dependent phosphorylation of E-cadherin and different catenins at AJ. Immunoprecipitation experiments indicate phosphorylated E-cadherin and catenin proteins are associated in a complex. Using functional tests, Syk knockdown by shRNA in breast cancer cells partially inhibited intercellular re-aggregation (2D/3D) and increased cell invasion, migration and 3D-growth in Matrigel. Conversely, Syk overexpression inhibited migration and invasion and promoted intercellular adhesion. Thus, Syk seems to strengthen the intercellular junctions and the integrity of the epithelium via the phosphorylation of the E-cadherin/catenin complex of which its molecular mechanisms were explored. This could be a major mechanism responsible for its anti-invasive activity.These in vitro observations were subsequently extended to an integrated mouse model. As the homozygous SYK gene knockout is lethal; we developed a conditional Syk deletion model in the murine mammary gland (Syk-flox:WAP-Cre).This model allowed us to study the role of Syk in the development and physiology of the mammary gland during lactation and involution, the Syk-negative glands showing developmental defects. On a long-term basis, it also allows to assess the involvement of Syk in the formation and progression of breast cancer in aging cKO Syk mice, bred or not with transgenic mice expressing the MMTV-Neu / Her2 oncogene.Whether Syk is a bona fide tumor suppressor is a crucial issue as Syk inhibitors are being evaluated in clinical studies for the treatment of rheumatoid arthritis. Identification of the signaling pathways governed by Syk could lead to the development of new therapies targeting these proteins and blocking tumor development and progression.

Les invasions biologiques sont de plus en plus fréquentes, avec des conséquences importantes sur la biodiversité et la santé humaine. Étudier les mécanismes qui les expliquent permet simultanément (i) d’envisager des stratégies efficaces de contrôle et de prévention et (ii) d’étudier divers processus écologiques et évolutifs sur des échelles de temps contemporaines. Plusieurs hypothèses basées sur le parasitisme et l’immunité des hôtes sont proposées pour expliquer le succès des espèces envahissantes. Ainsi, au cours de l’invasion, les hôtes exotiques (1) perdraient leurs parasites naturels (Enemy Release, ER), (2) transfèreraient leurs parasites exotiques aux hôtes natifs (Spill-Over, SO) et/ou (3) amplifieraient les cycles des parasites natifs au sein des hôtes locaux (Spill-Back, SB). En relation avec ces changements dans les interactions hôtes-parasites, l’hypothèse EICA (Evolution of Increased Competitive Ability) prédit une modulation des ressources de l’hôte envahissant via un investissement moins important dans les réponses immunitaires coûteuses (inflammation) au profit de réponses immunitaires beaucoup moins coûteuses (réponses médiées par les anticorps) et de capacités de reproduction et de dispersion des populations sur le front d’invasion. Le but de ma thèse est de tester ces prédictions dans le cadre de deux invasions actuellement en cours au Sénégal : celles du rat noir Rattus rattus et de la souris domestique Mus musculus domesticus, deux espèces envahissantes majeures tant par leurs impacts (économique, sanitaire, écologique) que par leur distribution quasiment mondiale. Mes travaux se basent sur un dispositif d’échantillonnage en populations naturelles et sur le développement d’approches comparatives le long d’un gradient d’invasion pour chacune des deux espèces exotiques. Les patrons de structure (prévalence, abondance, richesse) de deux communautés de parasites (helminthes gastro-intestinaux, bactéries pathogènes) et les profils immunitaires (réponses médiées par les anticorps naturels, inflammation) des rongeurs commensaux exotiques (M. m. domesticus, R. rattus) et/ou natifs (Mastomys spp.) ont été comparés pour des localités situées dans des régions anciennement envahies (depuis plus de 100 ans), récemment envahies (depuis moins de 30 an : front d’invasion), et non envahies. Mes résultats montrent des variations dans la structure des communautés de parasites et les réponses immunitaires des hôtes natifs et exotiques. Les tendances observées, aussi bien pour les communautés de parasites que pour les composantes immunitaires étudiées le long des deux routes d’invasion, attestent de patrons globalement plus complexes qu’attendu sous les hypothèses de départ, suggérant l’existence de relations complexes entre caractéristiques des communautés d’hôtes et de parasites, investissement immunitaire, conditions environnementales et invasions biologiques. Des approches expérimentales doivent être envisagées afin de déterminer les conséquences et les mécanismes sous-jacents aux différents phénomènes observés. / Biological invasions are increasingly phenomenon worldwide having deleterious impacts on biodiversity and human health. Studying the mechanisms explaining them allows both (i) to define efficient strategies for controlling and preventing invaders and (ii) to study ecological and evolutionary processes at contemporary scales. Some major hypotheses rely on parasitism and host immunity to explain invasion success. Thus, exotic host populations (1) may benefit of an " Enemy Release " (ER) through impoverishment of their original parasite communities, and may affect native hosts by (2) transferring exotic parasites (Spill-Over, SO) and/or (3) by increasing transmission risk of native parasites (Spill-Back, SB). In turn, according to the refined “Evolution of Increased Competitive Ability” (EICA) theory, invasive populations should experience immune trade-offs by favouring less expensive antibody-mediated responses over costly inflammation, to increase their competitive ability (dispersion, reproduction). The aim of my thesis is to test these predictions along the invasion routes of two commensal exotic species in Senegal, the domestic mouse (Mus musculus domesticus) and the black rat (Rattus rattus). These rodent species are considered to be major invasive species worldwide inducing high economic, sanitary and ecological damages. My research is based on comparative analyses along one invasion route for each invasive species. We focused on gastrointestinal helminths and pathogenic bacteria as parasite communities, and inflammation and natural antibody-mediated responses as immune estimates. Comparisons were performed for invasive and/or native (Mastomys spp.) rodents between localities of long-established invasion (100-200 years ago), recent invasion (10-30 years ago; invasion front), and non-invaded localities. My findings showed variations along both invasion routes in parasite community structure and immune patterns, but in a more complex way than expected under the initial predictions. The heterogeneity of changes observed highlights the existence of particular relations between host and parasite traits, host immune investment, environmental conditions and biological invasions. Further experimental works are needed to assess the consequences and mechanisms underlying the changes observed along both invasion routes.

L'azote est souvent considéré comme le premier facteur limitant la croissance des plantes terrestres (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Ainsi, les études sur le contrôle du fonctionnement microbien et la sélection des microorganismes des sols par les plantes se sont principalement intéressées au cycle de l'azote (N) (Chapman et al., 2006). Certaines plantes peuvent inhiber la nitrification ou la minéralisation de l'azote des sols par la libération de métabolites secondaires. Cependant, bien que la dénitrification soit considérée comme une voie majeure de perte d'azote des sols (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), l'inhibition de la dénitrification par les métabolites secondaires de plantes n'a jamais été démontrée. Or il a été constaté à de nombreuses reprises qu'aux voisinages de certaines plantes la dénitrification du sol était réduite. C'est le cas du complexe d'espèces Fallopia spp. pour lequel les principaux facteurs connus pour influencer ce processus ne pouvaient expliquer cette réduction (Dassonville et al., 2011). Nos résultats démontrent pour la 1ière fois que les plantes (ici Fallopia) peuvent inhiber la dénitrification par la libération de procyanidines de type B qui induisent en anaérobiose des modifications physiologiques chez les dénitrifiants. Selon les sols, les communautés peuvent être plus ou moins sensibles notamment en fonction de leur exposition précédente à Fallopia spp.. Nos résultats apportent de nouvelles connaissances sur les interactions entre plantes et microorganismes et améliorent notre compréhension sur la capacité des plantes à modeler le fonctionnement microbien des sols / Nitrogen is often considered as the first limiting factor of plant growth (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Thus studies on plant-driven microbial functioning and selection by secondary metabolites have mostly focused on the effect of plant on the nitrogen (N) cycle (Chapman et al., 2006). Some plants can inhibit the nitrification and the nitrogen mineralization processes in soils through the release of secondary metabolites (Subbarao et al., 2009; Dietz et al., 2013; Heumann et al., 2013). However, while denitrification is considered as a major way of N losses in soils (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), the denitrification inhibition by plant secondary metabolites was never demonstrated. However, it has been observed several times that the denitrification in soils near some species was reduced. The invasive complex species Fallopia spp. was shown to reduce denitrification in soils without affecting principal factors known to control this process (Dassonville et al 2011). Our, results demonstrate for the first time, that plants (here Fallopia spp.) can inhibit denitrification through the release of B-type procyanidins that induce physiological changes in denitrifying bacteria under anaerobic conditions. These compounds affect specifically the membrane-bound NO3-reductase through conformational changes. Less sensitive soils denitrifying communities may be selected in soils previously exposed to Fallopia spp. Our finding provides new insight into plant-soil interactions and improves our understanding of plants abilities to shape microbial soil functioning

Le chêne rouge d’Amérique (Quercus rubra L.) est un arbre originaire d’Amérique du Nord et introduit en Europe à partir de la fin du XVIIème siècle pour l’ornementation et le commerce du bois. Le but de cette thèse est de comprendre les mécanismes écologiques et évolutifs qui contribuent à la dynamique et au succès de l’introduction de Q. rubra en Europe. Nous avons montré que cette espèce naturalisée et plantée dans certains pays européens parvient aisément à se développer de façon naturelle dans les forêts de feuillus et de conifères. La dispersion de ses glands est notamment rendue possible par des animaux fouisseurs-disperseurs, tels que les écureuils et les mulots, qui cependant préfèrent les glands du chêne natif Q. robur. Lors de l’introduction d’une espèce dans un nouvel environnement, des processus évolutifs sont susceptibles de se produire et d’engendrer des modifications phénotypiques et génétiques au sein des populations introduites. Une analyse comparative de la structure et de la diversité génétique des populations natives et introduites de Q. rubra a démontré que seulement deux des trois groupes génétiques de l’aire américaine sont actuellement présents en Europe. Aucun goulot d’étranglement fort n’a été détecté lors de l’introduction des populations en Europe laissant supposer que des introductions multiples ont pu maintenir la diversité génétique dans les populations introduites. Une analyse comparative des traits phénotypiques a permis de montrer que les populations introduites de Q. rubra présentent une croissance supérieure par rapport aux populations natives. Une différenciation génétique au sein des populations introduites est en cours pour le trait de débourrement foliaire suggérant une possible évolution adaptative rapide depuis l’introduction. / Northern Red Oak (Quercus rubra L.) is a tree native to North America and introduced in Europe at the end of the 17th century as an ornamental and forestry species. The aim of this dissertation is to understand the ecological and evolutionary mechanisms contributing to its dynamics and success in Europe. We demonstrated that this species naturalized and planted insome European countries can easily naturally grow in deciduous and conifer forests. Acorn dispersal away from mother-trees was made possible by scatter-hoarding animals such as squirrels and mice that take away acorns, although the animals still preferred acorns of the native oak Q. robur. During species introduction in a new environment, evolutionary processes can occurand lead to phenotypic and genetic changes. A comparative analysis of the genetic structure and diversity of Q. rubra populations from the native and introduced ranges demonstrated that onlytwo of the three genetic clusters encountered in North America are currently present in Europe.No strong bottleneck event was detected during the introduction of Q. rubra populations in Europe suggesting that multiple introductions could have maintained genetic diversity in introduced populations. A comparative analysis of phenotypic traits showed that introduced populations of Q.rubra present a higher growth compared to that of native populations. A genetic differentiation within European populations is on going regarding phenology of leaf budburst suggesting apossible rapid adaptive evolution since introduction.

Les invasions biologiques se sont intensifiées au cours des dernières décennies en raison d’une accélération des échanges commerciaux. Ces invasions représentent une menace pour les écosystèmes et de nombreuses activités anthropiques, il est donc crucial de comprendre les mécanismes qui les sous-tendent afin de mieux prévoir et limiter leurs impacts. Dans cette thèse, j’aborde la question du potentiel dispersif d’espèces natives et non natives impliquées dans une association phorétique nouvellement formée. En particulier, je me focalise sur le cas de l’association entre un nématode invasif ravageur des pinèdes, le nématode du pin (Bursaphelenchus xylophilus) et son insecte vecteur endémique en Europe (Monochamus galloprovincialis). J’ai tout d’abord étudié les flux de gènes de l’insecte vecteur seul afin d’identifier les barrières à sa dispersion. J’ai ensuite simulé l’expansion spatiale du couple nématode-vecteur à l’aide d’un modèle de dispersion, en intégrant l’effet synergique de cette nouvelle association. Les résultats obtenus au cours de cette thèse montrent qu’il existe un important potentiel de dispersion du nématode invasif en Europe par le biais de cette association phorétique. En revanche, certains paramètres de l’environnement tels que les reliefs et les températures basses qui leur sont associées, ainsi que les fortes densités en pins constituent des barrières à la dispersion du vecteur et donc des obstacles potentiels à l’expansion du nématode invasif. Au-delà des apports relatifs au modèle d’étude, cette thèse a conduit au développement de plusieurs méthodes pouvant être adaptées à d’autres cas d’associations phorétiques nouvelles et, par extension, contribuer à la compréhension de la dispersion des espèces au sein de ces systèmes complexes et peu étudiés. / Biological invasions dramatically increased over the last decades due to the intensification of international trade. These invasions constitute a threat for ecosystems and many anthropic activities, therefore it is crucial to understand underlying processes in order to better predict and manage their impacts. In this PhD thesis, I explore the potential of dispersion of native and non-native species involved in a novel phoretic association. I focus on the case of the association between a pest for pine forests, the pinewood nematode (Bursaphelenchus xylophilus) introduced in Europe, and its endemic insect vector (Monochamus galloprovincialis). I first estimated gene flows of the insect vector alone in order to identify the barriers and corridors to dispersal of this species. Then I have simulated the spatial spread of the nematode-vector couple using a spread model, and accounting for the synergistic effect of this novel association. The results obtained during this PhD showed that the invasive nematode has an important potential to spread through this phoretic association. However, some environmental features such as elevation, areas with low temperatures, and the high pine densities constitute barriers to dispersal of the vector and so, potential obstacles to the spread of the invasive nematode. Beyond these results focused on the model of study, this thesis has led to the development of several methods that may be adapted to other cases of novel phoretic association and, by extension, may contribute to a better understanding of dispersal of species involved in those complex and poorly known systems.

Les invasions biologiques produisent des assemblages d'espèces souvent inédits et sources de nouvelles interactions spécifiques. L'impact écologique d'une invasion peut être : (i) indirect si l'espèce envahissante entre en compétition avec une ou des espèces résidentes, et (ii) direct si l'espèce envahissante consomme ou parasite une ou des espèces résidentes. Ces deux types d'impacts sont susceptibles de s'appliquer aux insectes envahissants du genre Megastigmus (Hymenoptera: Torymidae), qui exploitent généralement une niche étroite partagée avec d'autres espèces résidentes, et contribuent à d'importantes mortalités dans les populations d'hôtes du fait de leur spécialisation sur les graines. L'objectif de cette thèse est de tester ces prédictions à travers l'étude de l'impact de l'invasion en France de Megastigmus schimitscheki sur : (i) M. pinsapinis, un compétiteur résident, et (ii) les populations en expansion de son hôte obligatoire, le cèdre de l'Atlas (Cedrus atlantica).Un suivi spatio-temporel des populations françaises de Megastigmus spp. révèle que l'expansion rapide de M. schimitscheki est associée à un déclin important de M. pinsapinis. Un modèle mécaniste et statistique a été développé afin de déterminer la contribution relative de la variabilité temporelle de la disponibilité en graines et des divergences de traits d'histoire de vie dans la dynamique de coexistence-exclusion de M. schimitscheki et M. pinsapinis. Nos résultats montrent que la phénologie plus précoce de M. schimitscheki est le principal facteur déterminant le succès de l'invasion de M. schimitscheki et l'exclusion compétitive de M. pinsapinis dans les zones de sympatrie des deux espèces.Nous avons développé une approche théorique de l'impact indirect de M. schimitscheki sur C. atlantica basée sur les modèles de réaction-diffusion. Nos résultats montrent qu'un effet Allee résultant de la prédation des graines sur un front d'expansion peut accroître la contribution des hôtes situés à l'arrière de ce front au pool génétique de la population. Ce phénomène a pour conséquence de freiner l'érosion de la diversité génétique au cours du processus de colonisation.Les approches expérimentales et théoriques développées au cours de cette thèse montrent que l'invasion de M. schimitscheki a un impact indirect négatif sur la démographie d'une espèce résidente occupant la même niche écologique, alors qu'elle pourrait favoriser directement le maintien de la diversité génétique des populations d'hôtes en pleine dynamique de régénération naturelle. / Biological invasions produce novel species assemblages in communities that likely result in novel interspecific interactions. Ecological impacts of invasions may be: (i) indirect, if the invader enters competition with resident species, and (ii) indirect if the invader is a predator or a parasite of resident species. Both indirect and direct ecological invasion impacts are likely to apply to invasive wasps of the Megastigmus genus (Hymenoptera: Torymidae), which exploit narrow ecological niches that overlap with those of resident insect species, and contribute to high mortality levels in host plant populations due to their high specialization on seeds. This thesis aimed at testing such predictions by studying the impacts of the invasion of M. schimitscheki on: (i) its resident competitor for the seed resource M. pinsapinis, and (ii) the expanding populations of its obligatory host the Atlas cedar (Cedrus atlantica) in southeastern France.An extensive spatio-temporal survey of Megastigmus spp. populations indicated that the rapid expansion of M. schimitscheki was associated with a strong decline of M. pinsapinis. A mechanistic-statistical modelling approach allowed us to show that an earlier phenology of M. schimitscheki had a stronger explanatory power of both invasion success and the competitive exclusion of the resident than temporal variation in resource supply.A theoretical approach of the indirect impact of M. schimitscheki on C. atlantica expansion dynamics was based on reaction-diffusion models. We showed that an Allee effect resulting from seed predation at the expansion front of a host population may increase the genetic contribution of host individuals situated in the bulk of the expansion front. Interestingly, this phenomenon results in a limited erosion of genetic diversity during the expansion phase of the host population.The empirical and theoretical approaches developed showed that the invasion of M. schimitscheki in French cedar forests had a strong and negative indirect impact on the demography of a resident species, but, parallely, such invasion may directly favour the maintenance of genetic diversity in expanding host plant populations.