En forêt tropicale humide Amazonienne, les facteurs gouvernant l'évolution des espèces d'arbres restent peu connus et continuellement débattus. En particulier, les micro-variations environnementales attirent beaucoup d'attention car elles induisent de profondes modifications de structure et composition des communautés. Les variations micro-environnementales associées à la topographie ont couramment été évoquées comme facteur de radiations adaptatives chez les espèces d'arbres. Cependant, l'hypothèse de l'adaptation locale n'a jamais été testée au niveau intra-spécifique chez les arbres de forêt amazonienne alors que l'on sait que la diversité génétique des arbres tropicaux est couramment structurée à faibles échelles spatiales par des processus neutres (en particulier du fait de restrictions de flux de gènes). Dans cette étude, j'ai étudié le processus de différentiation génétique d'une espèce d'arbre (Eperua falcata, Fabaceae) dans les paysages forestiers de Guyane française grâce à la combinaison d'une approche phénotypique (génétique quantitative) et d'une approche moléculaire (génétique des populations). Je me suis attachée à répondre à trois questions principales : 1) Comment se distribue la diversité génétique dans les paysages forestiers de Guyane française ? 2) Quelles forces évolutives sont impliquées dans le processus de différentiation génétique à faible échelle spatiale ? 3) Est-ce que le processus d'adaptation locale contribue à structurer la diversité génétique à faible échelle spatiale ? / In the tropical rainforest of Amazonia, the factors driving the evolution of tree species remain poorly understood, and the relative influence of neutral and adaptive processes is continuously debated. In particular, local habitat patchiness draws much attention, as profound changes in the structure and composition of forest communities occur among micro-habitats. Thus, micro-environmental variations related to topography have frequently been invoked as drivers of adaptive radiation leading to sympatric speciation in Neotropical trees. On one hand, the hypothesis of local adaptation has never been investigated at the intra-specific level, i.e. within species currently undergoing population differentiation; on the other hand, many tree species are genetically structured over local scales due to neutral processes, mainly limited gene flow (caused by restricted pollen and seed dispersal). In this study, I used populations of a common tree species of the Guiana Shield - Eperua falcata (Fabaceae) - to study how neutral and adaptive processes shape the distribution of genetic diversity across forest landscapes characterized by local micro-habitat patchiness. I asked three main questions by combining both phenotypic (quantitative genetics) and molecular (population genetics) approaches: 1) How is the genetic diversity structured in forest landscapes of French Guiana? 2) Which evolutionary drivers are relevant to explain the structure of genetic diversity at local scale? 3) Does local adaptation contribute to structure genetic diversity within continuous populations?

Les bactéries magnétotactiques (MTB) représentent un groupe de bactéries diverses sur le plan phylogénétique, morphologique et physiologique et elles ont la capacité de s'orienter grâce au champ géomagnétique terrestre afin de trouver leurs conditions optimales de développement. Ce comportement remarquable est appelé le magnétotactisme. Les connaissances actuelles de la formation des magnétosomes et du magnétotactisme sont basées principalement sur l'étude des souches magnetospirilla d'eau douce. Au cours de cette thèse, j'ai participé à l'annotation et réalisé des analyses génomiques, physiologiques et génétiques des deux MTB marines. Mes résultats ont révélé un mécanisme d'adaptation de la souche magnetospirillum QH-2 à l'habitat intertidal et des voies métaboliques (autotrophie,- fixation de l'azote, transport du fer) ainsi que des mécanismes de détection environnementaux distincts des magnétospirilla d'eau douce. La souche marine ovoïde MO-1 possède un génome composé de fortes proportions de gènes avec des origines possibles de gamma-(23,6 %), delta-(16,8 %), alpha-(13,2 %) et bêta- (9,1 %) protéobactéries. Cette constatation suggère que MO-1 est un ancêtre fossile ou une nouvelle sous-classe des Proteobacteria. J'ai caractérisé le comportement magnétoctatique de la souche MO-1 et montré que le magnétotactisme est bénéfique et même essentiel pour la croissance des MTB. Par ailleurs, j'ai caractérisé des glycoprotéines essentielles pour la structure et la fonction de l'appareil flagellaire de MO-1. L'ensemble de ces résultats contribue à notre compréhension de la diversité et l'évolution des MTB, ainsi que l'importance environnementale du magnétotactisme. / Magnetotactic bacteria (MTB) consist of a phylogenetically, morphologically and physiologically diverse group of gram-negative bacteria. They have the unique capacity of synthesizing magnetic crystal enveloped with membrane, referred to as magnetosomes, which allow the bacteria swimming along magnetic fields lines (magnetotaxis) to seek optimal oxygen concentration with maximal efficiency. Current knowledge of magnetosome formation and magnetotaxis mainly steams from the study of freshwater magnetospirillum strains. In this thesis, I participated to the expert annotation and performed genomic, physiological and genetic analyses of two marine MTB. I revealed the adaptation of marine magnetospirillum strain QH-2 to the intertidal habitat and metabolic pathways (autotrophy, N2-fixation, iron-transport) and environmental sensing mechanism distinct from those of the freshwater magnetospirilla. In addition, the genome of the marine ovoid strain MO-1 is composed of high proportions of genes with possible origins of gamma- (23.6%), delta- (16.8%), alpha- (13.2%) and beta- (9.1%) proteobacteria. This finding suggests that MO-1 is either a fossil ancestor or a new subclass of the Proteobacteria. I characterized the magnetotactic behavior of the strain MO-1 and showed that magnetotaxis is beneficial and even essential for the growth of MTB. In addition, I carried out proteomic and biochemical studies of glycol-proteins being components of the MO-1 flagellar apparatus or possibly serving as lubricants for the flagellar motor. Together these results contribute to our understanding of the diversity and evolution of MTB as well as the environmental significance of magnetotaxis.

D'importants progrès ont été réalisés dans les domaines du génotypage et du séquençage, ce qui permet de mieux comprendre la relation génotype/phénotype. Il est possible d'analyser l'architecture génétique des caractères (génétique d'association, GA), ou de prédire la valeur génétique des candidats à la sélection (sélection génomique, SG). L'objectif de cette thèse était de développer des outils pour mener ces stratégies de manière optimale. Nous avons d'abord dérivé analytiquement la puissance du modèle mixte de GA, et montré que la puissance était plus faible pour les marqueurs présentant une faible diversité, une forte différentiation entre sous groupes et une forte corrélation avec les marqueurs utilisés pour estimer l'apparentement (K). Nous avons donc considéré deux estimateurs alternatifs de K. Des simulations ont montré qu'ils sont aussi efficaces que la méthode classique pour contrôler les faux positifs et augmentent la puissance. Ces résultats ont été confirmés sur les panels corné et denté du programme Cornfed, avec une augmentation de 40% du nombre de SNP détectés. Ces panels, génotypés avec une puce 50k SNP et phénotypés pour leur précocité et leur biomasse ont permis de décrire la diversité de ces groupes et de détecter des QTL. En SG, des études ont montré l'importance de la composition du jeu de calibration sur la fiabilité des prédictions. Nous avons proposé un algorithme d'échantillonnage dérivé de la théorie du G-BLUP permettant de maximiser la fiabilité des prédictions. Par rapport à un échantillon aléatoire, il permettrait de diminuer de moitié l'effort de phénotypage pour atteindre une même fiabilité de prédiction sur les panels Cornfed. / Major progresses have been achieved in genotyping technologies, which makes it easier to decipher the relationship between genotype and phenotype. This contributed to the understanding of the genetic architecture of traits (Genome Wide Association Studies, GWAS), and to better predictions of genetic value to improve breeding efficiency (Genomic Selection, GS). The objective of this thesis was to define efficient ways of leading these approaches. We first derived analytically the power from classical GWAS mixed model and showed that it was lower for markers with a small minimum allele frequency, a strong differentiation among population subgroups and that are strongly correlated with markers used for estimating the kinship matrix K. We considered therefore two alternative estimators of K. Simulations showed that these were as efficient as classical estimators to control false positive and provided more power. We confirmed these results on true datasets collected on two maize panels, and could increase by up to 40% the number of detected associations. These panels, genotyped with a 50k SNP-array and phenotyped for flowering and biomass traits, were used to characterize the diversity of Dent and Flint groups and detect QTLs. In GS, studies highlighted the importance of relationship between the calibration set (CS) and the predicted set on the accuracy of predictions. Considering low present genotyping cost, we proposed a sampling algorithm of the CS based on the G-BLUP model, which resulted in higher accuracies than other sampling strategies for all the traits considered. It could reach the same accuracy than a randomly sampled CS with half of the phenotyping effort.

Le genre Mucor appartient au phylum des Mucoromycota, un groupe issu de l’une des lignées ayant divergé très tôt dans l'évolution des espèces fongiques (early diverging lineages). Ces groupes restent encore très peu connus par rapport aux Ascomycètes et Basidiomycètes. Le genre Mucor est un genre d'espèces saprophytes, avec cependant une certaine diversité au niveau du mode de vie. Il existe en effet au sein du genre, des endophytes de plantes (comme M. endophyticus) ou encore des pathogènes opportunistes d'animaux (comme les espèces thermophiles M. circinelloides ou M. indicus). Le genre est ubiquiste mais il existe des associations à certains habitats qui semblent dénoter une certaine spécialisation. L’objectif de cette thèse était de mieux connaître les potentialités génétiques du genre Mucor lui permettant ce mode de vie ubiquiste, son potentiel d'adaptation mais également de mieux comprendre l'existence au sein du genre d'espèces semblant s'être spécialisées en colonisant préférentiellement ou exclusivement certains habitats comme le fromage. Afin d'atteindre cet objectif des études transcriptomiques et génomiques comparées ont été menées dans le cadre de cette thèse, afin de déterminer les principales caractéristiques des génomes de Mucor aussi bien structurelles que fonctionnelles, identifier les similitudes au niveau des espèces étudiées et aussi leur spécificités et en fonction des modes de vie/habitats et déterminer s'il existe chez les espèces fréquemment rencontrées dans les fromages (et notamment pour celles considérées comme technologiques) des traces d'adaptation voire de domestication. / The genus Mucor belongs to the phylum Mucoromycota; a group that derived from the lineages that diverged early in the evolution of fungal species (early diverging lineages). These groups have been less well studied and are less well understood in comparison to Ascomycetes and Basidiomycetes. The genus Mucor is composed of saprophytic species, but also encompasses species with diverse lifestyles.For example, it includes plant endophytes (such as M. endophyticus) or opportunistic animal pathogens (such as the thermophilic species M. circinelloides or M. indicus). The genus is ubiquitous but there are some associations with specific habitats which seem to indicate specialisation. The aim of this thesis is to better understand the genetic potential of the genus Mucor in particular, to decipher how it maintains this ubiquitous lifestyle, its capacity to adapt to diverses habitats and to better understand the existence within the genus of species that may have undergone specialization allowing them to preferentially or exclusively colonise certain habitats, such as cheese. In order to achieve this, we have performed comparative transcriptomic and genomic studies in order to determine the main structural and functional characteristics of the Mucor genomes, identify similarities among the species studied and also assess whether there exist specific genetic associations with lifestyle/habitat and determine whether the species frequently found in cheese (in particular those species considered as technological) harbour imprints of adaptation or even domestication.

La brucellose est une zoonose causée par le genre bactérien Brucella (B.) dont l’incidence mondiale est estimée à 500 000 cas humains par an. Le réservoir est animal, touchant principalement les espèces de rente. Les espèces les plus importantes pour l’Homme sont B. melitensis, B. abortus et B. suis qui partagent plus de 90% d’identité de séquence. Bien qu’elles soient très apparentées sur le plan génétique, elles présentent une diversité de caractéristiques phénotypiques, de préférence d’hôte et de pathogénicité. L’homogénéité génétique de ces espèces peut apparaître comme un atout pour le développement d’outils de diagnostic universels robustes. En revanche, il s’agit d’un challenge pour les distinguer, rendant difficile la caractérisation précise des isolats issus d’un même foyer. Dans le cadre de cette thèse, un outil de diagnostic moléculaire de PCR en temps réel ciblant le genre Brucella a été développé et optimisé. L’outil a été évalué sur des prélèvements de lait de ruminants, ces prélèvements peuvent être une source importante de Brucella et peuvent être utiles au dépistage de la maladie à l’échelle du troupeau. Basée sur la détection de l’élément d’insertion IS711, une séquence présente en plusieurs exemplaires dans le génome, cette méthode affiche des valeurs de sensibilité et de spécificité qui la rendent intéressante pour un schéma global de lutte contre la brucellose. D’autre part, en vue d’améliorer la compréhension de la stabilité génétique de B. melitensis, un panel original de souches isolées dans le cadre d’un foyer et impliquant 4 espèces d’hôtes différentes a été comparé. Ainsi à l’aide de différentes approches complémentaires, leurs séquences génomiques, les caractères phénotypiques ainsi que leurs comportements dans un modèle in vitro ont été comparés. Nos résultats n’ont pas mis en évidence marqueurs qui laisserait à penser que des mutations dans le génome soient indispensables pour s’adapter à un nouvel hôte / Brucellosis is a zoonotic disease caused by the bacterial genus Brucella (B.), whose global incidence is estimated at 500,000 human cases per year. The reservoir is animal, affecting mainly livestock. The most important species for humans are B. melitensis, B. abortus and B. suis, which share more than 90% sequence identity. Although highly genetically related, Brucella spp. exhibit a variety of phenotypic characteristics, host preference and pathogenicity. The genetic homogeneity of these species may appear as an asset for the development of robust universal diagnostic tools. On the other hand, it is a challenge to distinguish them, making it difficult to precisely characterize isolates from the same outbreak. As part of this thesis, a real-time PCR molecular diagnostic tool targeting the genus Brucella was developed and optimized. The method has been evaluated on ruminant milk samples; these samples may be an important source of Brucella and may be useful for herd-scale disease screening. Based on the detection of the IS711 insertion element, a sequence present in several copies within the genome, this method displays sensitivity and specificity values that make it interesting for a global scheme to fight against brucellosis. On the other hand, in order to improve the understanding of the genetic stability of B. melitensis, an original panel of strains isolated in an outbreak and involving four different host species was compared. Thus, using different complementary approaches, their genomic sequences, phenotypic characteristics and their behavior in an in vitro model were compared. Our results did not highlight markers that would suggest that mutations in the genome are essential to adapt to a new host

La réplication de l’ADN est un phénomène physiologique essentiel à la transmission du patrimoine génétique mais est aussi une source importante de stress endogène. Le stress réplicatif peut conduire à une instabilité génomique et a été mis en évidence à une étape très précoce du développement tumoral et de la sénescence. La recombinaison homologue (RH) est un processus de réparation qui permet la prise en prise en charge du stress réplicatif. De ce fait, un défaut de RH devrait permettre de révéler les stress réplicatifs endogènes. Ainsi, une progression ralentie des fourches de réplication a été observée dans des cellules déficientes pour la RH (RH-), et ce en absence de tout traitement exogène (Daboussi 2008). De plus, de nombreux travaux ont mis en évidence la présence de défauts mitotiques dans les cellules RH-, en absence de tout traitement exogène (Griffin 2000; Kraakman-van der Zwet 2002; Bertrand 2003; Daboussi 2005; Laulier 2011; Rodrigue 2013). L’origine de ces défauts mitotiques spontanés reste peu claire. En effet, la RH étant un processus préférentiellement actif au cours des phases S et G2, le lien avec la mitose reste à éclaircir. Cette thèse a pour but de comprendre l’impact du stress réplicatif très faible ou endogène sur les phases post-réplicatives du cycle cellulaire. Dans un premier temps, je me suis intéressée à l’impact de ce stress sur la mitose. Les résultats obtenus montrent que le traitement des cellules contrôle à de très faibles doses d’hydroxyurée (HU) n’affecte pas la progression dans le cycle cellulaire mais induit cependant une diminution de la vitesse de réplication, comparable à celle observée dans les cellules RH-. De plus le traitement des cellules contrôle à des faibles doses d’HU induit l’apparition de défauts mitotiques, notamment des centrosomes surnuméraires, à la même fréquence que dans les cellules RH- non traitées. Inversement, l’ajout de précurseurs de nucléotides dans les cellules RH- permet de supprimer la diminution de la vitesse de réplication ainsi que les centrosomes mitotiques surnuméraires. Ainsi, un stress réplicatif subtil, qui n’impacte pas de façon détectable la progression dans les phases S et G2 du cycle cellulaire, ni l’entrée en mitose, cause cependant des défauts mitotiques sévères. De façon importante, les centrosomes mitotiques surnuméraires peuvent entrainer des mitoses multipolaires, impactant ainsi l’ensemble du génome. Ces données mettent en évidence la connexion qui existe entre la réplication des chromosomes et leur ségrégation. Dans un second temps, j’ai étudié l’impact du stress réplicatif faible ou endogène en phase G2. Cette étude a été réalisée en utilisant des cellules RH-, ainsi qu’un modèle d’induction de faible stress réplicatif après traitement à très faible dose d’HU. La présence de foyers pRPA-Ser33 en phase G2 a été observée dans ces deux modèles, mettant en évidence des zones de stress réplicatif. Après traitement à très faible dose d’HU, nous observons également la présence en phase G2 de foyers 53BP1 et RAD51 qui colocalisent partiellement avec les foyers pRPA-Ser33. L’analyse en spectrométrie de masse après co-immunoprécipitation de la protéine 53BP1 en phase G2 a permis d’établir un lien avec des protéines impliquées dans le contrôle de l’assemblage du fuseau mitotique ainsi que dans le points de contrôle mitotique, étayant ainsi le lien entre le stress réplicatif et les défauts mitotiques. Pour finir, l’immunoprécipitation de la chromatine liée à la protéine pRPA-Ser33 en phase G2, suivie d’un séquençage (ChIPseq), a permis de révéler l’absence d’enrichissement au niveau des sites fragiles communs et de mettre en évidence un enrichissement au niveau des régions promotrices de certains gènes, notamment de gènes impliqués dans la régulation du cycle cellulaire et de la mort cellulaire. Ces résultats soulignent le lien entre le stress réplicatif très faible ou endogène et l’instabilité chromosomique, qui peut mener à l’initiation tumorale. / DNA replication is a physiological process, essential for genetic information transmission but DNA replication is also an important source of endogenous stress. Replicative stress can lead to genomic instability and has been reported in early-stage malignancies and senescence. Homologous recombination is a repair process which can handle replicative stress. Therefore, a defect in homologous recombination could reveal endogenous replicative stresses. Consistently, a slow down in replication fork progression has been observed in homologous recombination deficient (HR-) cells, in absence of any exogenous treatment (Daboussi et al. 2008). In addition, several studies have shown the presence of mitotic defects in HR- cells, in absence of any exogenous treatment (Griffin 2000; Kraakman-van der Zwet 2002; Bertrand 2003; Daboussi 2005; Laulier et al. 2011; Rodrigue 2013). The origin of these spontaneous mitotic defects is still unclear. Indeed, homologous recombination is preferentially active in S and G2 phases thus, the link with mitosis remains to be elucidated. The aim of this thesis is to understand the impact of a low or endogenous replicative stress on post-replicative phases. First, I studied the impact of a low or endogenous replicative stress on mitosis. Control cells were treated with very low hydroxyurea doses, that did not affected cell cycle progression but did slow down the replication fork progression to the same level than unchallenged HR- cells. Importanntly, exposure of the control cells to these low hydroxyurea doses generated the same mitotic defects, notably extra centrosomes, and to the same extent than in untreated HR- cells. Reciprocally, supplying nucleotide precursors to HR- cells suppressed both their replication deceleration and mitotic extra centrosome phenotypes. Therefore, subtle replication stress that does not impact S and G2 phase progression nor the entry in mitosis, nevertheless causes severe mitotic defects. Importantly, mitotic extra centrosome can lead to multipolar mitosis and then impact the whole genome stability. These data highlight the crosstalk between chromosome replication and segregation. Secondly, I studied the impact of low or endogenous replicative stress on G2 phase. This study was done using HR- cells as well as control cells treated with very low HU doses to induce a very low replicative stress. In both of these models, the presence of pRPA-Ser33 foci was observed in G2 phase, highlighting replicative stress regions. After very low HU treatement, we observed 53BP1 and RAD51 foci in G2 phase. These foci partially colocalized with pRPA-Ser33 foci in G2 phase. Mass spectrometry analyse after 53BP1 coimmunoprecipitation allowed to etablish a link between proteins involved in mitotic spindle assembly control and in mitotic checkpoint. These data support the link between replicative stress and mitotic defects. Lastly, the immmunoprecipitation of the chromatin interacting with pRPA-Ser33 in G2 phase, followed by sequencing (ChIPseq) allowed to reveal the absence of common fragile site enrichment and to highlight an enrichment at promoter regions of genes involved in cell cycle and cell death regulation. These data underline the link between very low or endogenous replicative stress and chromosomal instability, which can lead to tumorigenesis.

Chez les vertébrés, le processus de la spermatogénèse est directement contrôlé par deux hormones gonadotropes hypophysaires, Fsh et Lh. Chez les salmonidés, les profils de sécrétion des 2 hormones diffèrent et présentent des variations significatives au cours du cycle de développement spermatogénétique, suggérant que Fsh et Lh interviennent à des étapes différentes du processus. A la différence des mammifères, chez les poissons les 2 gonadotropines exercent une forte activité stéroïdogène, et par ailleurs il a été rapporté par plusieurs auteurs que leurs récepteurs seraient moins sélectifs vis-à-vis des 2 ligands. Ainsi, le périmètre des actions respectives de Fsh et de Lh n'est pas défini chez les poissons. D'autre part, les mécanismes de l'action de Fsh qui ne seraient pas relayés par les stéroïdes sont très mal connus. Chez la truite, nous avons déterminé que chaque gonadotropine agit essentiellement par l'intermédiaire de son récepteur respectif. L'analyse des variations du transcriptome testiculaire après un traitement in vitro par les hormones de la reproduction (Fsh, Lh, androgènes) a permis 1- de révéler des actions distinctes de Fsh et de Lh sur l'expression des gènes, 2- de mettre en évidence deux mécanismes d'action de la Fsh, l'un dépendant et l'autre indépendant de la production de stéroïdes et 3- d'identifier plusieurs acteurs d'interaction cellulaire régulés par Fsh, et probablement impliqués dans les étapes précoces de prolifération ou de différenciation des cellules germinales, tels que l'hormone antimüllérienne, la midkine, l'insulin-like growth factor1b, la follistatine-like 3 et l'activine, 4-de proposer une implication de Fsh dans les évènements tardifs de maturation et d'excrétion du sperme. Au-delà des acquis concernant les régulations endocriniennes et moléculaires chez la truite, ces travaux constituent un apport de connaissances qui peut être étendu à d'autres téléostéens pour décrypter l'action propre à Fsh dans le déclenchement de la maturation pubertaire. Enfin, nous montrons qu'une vaccination contre les récepteurs des gonadotropines constitue une voie potentielle de contrôle des maturations précoces en élevage. / In vertebrates, spermatogenesis is under the direct control of two pituitary gonadotropic hormones named Fsh and Lh. In salmonids, the 2 hormones are differentially secreted in the plasma through the reproductive cycle, suggesting that Fsh and Lh are involved in the regulation of different steps of the process. Unlike in mammals, both fish gonadotropins exert a strong steroidogenic activity and, besides, some authors reported for their receptors a much lower selectivity towards the two ligands. Yet, their respective roles are not established in fish. Furthermore, the mechanisms of Fsh action that would not be mediated by steroids are poorly investigated. In trout, we showed that each gonadotropin mainly acts through its cognate receptor. The analysis of the variations of testicular transcriptome following an in vitro treatment with reproductive hormones (Fsh, Lh and androgens) permitted 1- to reveal that Fsh and Lh have distinct effects on gene expression, 2- to highlight two mechanisms of Fsh action, one dependent on the steroid production and the second one independent of that production, 3- to identify several Fsh regulated factors involved in cellular interactions and particularly in the control of germ cell proliferation / differentiation (anti mullerian hormone, midkine, insulin-like growth factor 1b, follistatin-like 3 and activin), 4- to propose an involvement of Fsh in late events of sperm maturation and release. In addition to knowledge on endocrine and molecular regulations in trout, this work provides a fund of knowledge useful in other teleosts to decipher the action of Fsh in triggering puberty onset. Finally, we showed that an immunization against the gonadotropin receptors is a potential method to delay sexual maturation in farmed fish.

Entre espèces, les génomes présentent des différences dans leur organisation, que ce soit au niveau du caryotype ou de l'ordre des gènes. Ceci reste vrai même entre espèces relativement proches comme l'humain et la souris, et est du aux réarrangements chromosomiques. Reconstruire l'histoire évolutive d'une lignée revient donc à déterminer des scénarios de réarrangements qui transforment un génome actuel en un autre. Le génome ancestral se trouve alors être l'un des états intermédiaires atteint par l'un de ces scénarios.Les réarrangements chromosomiques sont des évènements biologiques violents pour la cellule. En effet, de nombreux mécanismes moléculaires ont pour fonction de stopper le cycle cellulaire dans le cas où le génome aurait été altéré. De plus, les réarrangements peuvent être à l'origine de phénotypes aberrants, et donc probablement désavantageux pour leur porteur. Au vu de tout cela, il paraît raisonnable de poser l'hypothèse selon laquelle les scénarios de réarrangements sont parcimonieux.Cependant, il est admis que ce seul critère ne permet pas de reconstruire efficacement l'histoire évolutive des génomes. En effet, quelque soit le modèle utilisé pour générer les scénarios, leur nombre est exponentiel en le nombre de réarrangements. Une autre contrainte biologique doit donc être ajoutée. La conservation de la structure spatiale de la chromatine pourrait être un critère manquant essentiel. Il a été montré in vitro que lors d'une cassure double-brin suivie d'une réparation non-homologue, le brin utilisé pour la réparation se situe spatialement proche de la cassure. Notre hypothèse est donc que les points de cassures qui sont proches en 3D ont plus probablement participé à des réarrangements que les autres. Cela est appuyé par des analyses génomiques sur des cellules somatiques et entre espèces. Nommons cette hypothèse: l'hypothèse de localité.Notre approche a été de proposer une méthode pour utiliser l'information structurale afin de prioriser les scénarios de réarrangements. Les données de Hi-C ont été l'information structurale qui nous a permis d'appliquer la méthode aux scénarios entre D. melanogaster et D. yakuba.Ces résultats nous ont ensuite menés à nous demander si la structure de la chromatine ne pouvait pas elle-même évoluer. Elle serait alors susceptible d'être considérée comme un caractère phylogénétique. Cette idée est appuyée par d'autres résultats montrant la conservation de domaines topologiques entre espèces.Cette question ne semble pas avoir été posée auparavant. Elle est pourtant très intéressante car elle permet d'ouvrir tout un champ d'étude. En effet, si la structure de la chromatine porte un signal phylogénétique, alors il devient possible de s'interroger sur les mécanismes en œuvre lors de la sélection, ou sur la possibilité de reconstruire l'état ancestral de cette structure. Par la suite, il serait même possible de comparer l'évolution de la séquence et celle de la structure de la chromatine.Nous avons ainsi défini une distance entre les structures des génomes, basée sur la comparaison des contacts entre loci orthologues. Nous l'avons appliquée à une ensemble de six espèces comprenant l'humain, la souris et quatre drosophiles. Ces résultats confirment la présence d'un signal phylogénétique dans la structure spatiale des génomes. Ils mettent également en lumière l'intérêt de la mise en place de méthodes permettant de comparer efficacement des données de contacts entre espèces. / Different species have different genome organization. Whether it be the karyotype or gene order, these differences are seen even with relatively close species like Human and Mouse. This is caused by the chromosomal rearrangement. Infererence of rearrangement scenarios that transform one present-day species into another can give insight into evolutionary states, the ancestral genome being one of the intermediates of the true scenario.The chromosomal rearrangements are violent biological events for the cell. Indeed, numerous mechanisms are present to stop the cell cycle when the genome sequence is altered. Moreover, rearrangements can be the source of aberrant phenotypes, which are probably unfavorable for the carrier. With all that, it seams reasonable to assume the rearrangement scenarios are parsimonious.However, it is accepted that this criterion alone is not sufficient to efficiently build the evolutionary history of the genomes. Indeed, for whatever model we choose, the number of scenario is exponential in the number of rearrangements. Another biological constraint is needed. The spatial structure of the chromatin could be an essential missing criterion. It has been shown in vitro that when a double-stranded break of the DNA is non-homologously repaired, the strand used for repairing is close in space to the breakpoint. Our hypothesis is that the closer the breakpoints are in space, the more probable they are to participate in a rearrangement. This hold on genomics analysis of somatic cells, and between species. Let's name that hypothesis the locality hypothesis.We proposed a method to use the structural information in order to prioritize the rearrangements scenarios. The Hi-C data were the structural information that allowed us to apply our method to scenarios between D. melanogaster and D. yakuba.This results led us to ask whether the chromatin structure could evolve by itself. Then, it could be used as a phylogenetic mark. This idea is related to previous results showing the conservation of topological domains between species.This question seams to be new, and could open a new line of investigation. If the chromatin structure holds a phylogenetical signal, it becomes possible to ask ourselves about the mechanisms that occur during the selection, or if it is possible for the ancestral state to be inferred. Then, it could even be possible to compare the evolution of the sequence with the one of the chromatin structure.Thus, we defined a distance between genome structures, based on the comparison of contacts between orthologous loci. We applied this distance to a set of six species, including the Human, the Mouse and four Drosophila. This result confirms the presence of a phylogenetic signal in the spatial structure of the genomes. They also showed that we're in need for efficient methods to compare contacts data between species.

L’îlot génomique SGI1 est un élément intégratif mobilisable identifié initialement chez le clone épidémique penta-résistant de Salmonella enterica Typhimurium DT104. La présence de SGI1 chez différents sérotypes de Salmonella et chez Proteus mirabilis a conduit à démontrer son transfert conjugatif. SGI1 s’excise du chromosome pour former un intermédiaire circulaire capable d’être mobilisé en trans par un élément conjugatif corésident. Dans la bactérie réceptrice, SGI1 s’intègre de manière site-spécifique grâce à l’intégrase codée par l’îlot. L’objectif de ce travail était d’étudier les mécanismes impliqués dans la mobilisation de l’îlot génomique. Des expériences de mobilisation de SGI1 avec des plasmides de différents groupes d’incompatibilités ont montré que seuls les plasmides de résistance du groupe IncA/C étaient capables de mobiliser l’îlot génomique. L’origine de transfert (oriT) de SGI1 a été identifiée sur un fragment de 135 pb capable de rendre mobilisable un plasmide non mobile. La diminution du transfert de SGI1 dépourvu de ce fragment a permis de confirmer la localisation de l’oriT. L’implication de l’ORF S020 dans le transfert de l’îlot a aussi été démontrée. Une autre région comprise entre les ORF S013 et S019 contient un élément indispensable au transfert de l’îlot. L’identification des différents composants moléculaires impliqués dans la mobilisation de SGI1 est une étape importante pour comprendre la dissémination de l’îlot génomique. / The Salmonella genomic island 1 is an integrative mobilizable element (IME) originally identified in epidemic multidrug-resistant Salmonella enterica Typhimurium DT104. The occurrence of SGI1 in several S. enterica serovars and recently in Proteus mirabilis has led to demonstrate its horizontal transfer. SGI1 excises from the donor chromosome to form a circular extrachromosomal intermediate that can be mobilized in trans to the recipient. SGI1 integrates site-specifically into the chromosome at the 3’ end of the trmE gene. Here, we have studied the mechanism of conjugative transfer of SGI1. First, we have shown by SGI1 mobilization assays with different plasmid incompatibility groups that only multidrug-resistance IncA/C plasmids were able to mobilize SGI1. The transfer origin of SGI1 has been located on a 135 bp DNA region by mobilization assays of a non mobile plasmid containing this region. The decrease in transfer frequency of a SGI1 lacking this putative oriT region confirmed this location. The involvement in the SGI1 transfer of the S020 ORF coding for a putative integrase was also demonstrated. One other region located between S013-S019 ORFs contained an element required for SGI1 mobilization. The identification of the different molecular components involved in SGI1 mobilization is an important step for understanding the dissemination of the genomic island.

Le facteur vasculaire de la croissance endothélial A (VEGF-A) joue un rôle essentiel dans un grand nombre de processus physiologiques et pathologiques incluant les maladies cardiovasculaires, inflammatoires et cancéreuses. Ainsi, au cours de cette thèse, nous avons développé une approche intégrée et de génomique fonctionnelle sur le rôle du VEGF-A de manière à mieux rendre compte de la diversité des processus dans lesquels il est impliqué en ajoutant dans le panel des investigations des phénotypes autour des hormones thyroïdiennes, acteurs essentiels de la physiopathologie humaine. L’objectif final de cette thèse était d’identifier des polymorphismes impliqués dans la variation plasmatique du VEGF-A et des produits de son expression protéique et génique utiles en médecine personnalisée. Pour ce faire des études sur des phénotypes intermédiaires comme les molécules d’adhésion et d’inflammation, le syndrome métabolique et les lipides communs aux pathologies précédemment citées ont été réalisées dans la cohorte STANISLAS, constituée de sujets sains, ainsi que dans d’autres populations de réplication de l’équipe. Des études dans une population pathologique, visant à explorer les liens avec les hormones thyroïdiennes et les thyroïdites ont été réalisées avec une population Tunisienne, ‘cas- témoins’, les patients étant traités pendant 6 mois pour une maladie de Graves ou de Hashimoto. .Nos résultats principaux sont au final les suivants : 1. Association de l'isoforme VEGF-A145 avec les ARNm d'ICAM-1, de sélectine L et de TNF-α. 2. Association entre les taux plasmatiques de VEGF-A et ceux d’ICAM-1 et de sélectine E. 3. Interactions épistatiques entre les variants du VEGF-A pour les taux de sélectine E, de TNF-α, d'ICAM-1 et d'IL-6. 4. Association significative entre le rs4416670 et les niveaux de l'ARNm de la sélectine-L. 5. Association significative entre le rs10738760 et le risque de syndrome métabolique. 6. Association entre rs6921438 et HDL et LDL. 7. Interaction entre rs4416670 et hypertension pour la variation d'apolipoprotéine E. 8. Corrélation positive entre taux plasmatiques de VEGF-A et de FT4 chez les sujets contrôles. 9. Association négative entre FT4 plasmatique et VEGF-A145 dans la population totale des patients avec thyroïdite et chez les contrôles. 10. Niveaux de VEGF-A165 plus élevés chez les patients traités pour une maladie de Graves par rapport aux sujets contrôles. 11. Niveaux de VEGF-A165b plus élevés chez les patients traités pour une maladie de Hashimoto par rapport à ceux traités pour une maladie de Graves. 12. Niveaux de VEGF-A165b plus élevés chez tous les patients en hypothyroïdie après 6 mois de traitement par rapport à ceux en euthyroïdie. 13. Niveaux de VEGF-A189 plus faibles chez tous les patients avec thyroïdite en comparaison avec les sujets contrôles. 14. Association entre les niveaux de VEGF-A145 et le statut thyroïdien uniquement chez les patients traités pour une maladie de Hashimoto. 15. Association entre la positivité des anti-TPO et les taux de VEGF-A165 dans la population totale des patients avec thyroïdite et chez les contrôles. 16. Association entre l’allèle A du rs10738760 et un sur-risque de maladie de Graves 17. Association du rs692148 (allèle A) avec un sur-risque de maladie de Graves. 18. Association de l’allèle T du rs4416770 avec un risque accru d’hyperthyroïdie indépendamment du diagnostic initial et du traitement des patients. 19. Association de l’allèle A du rs10738760 avec des taux circulants de FT3 dans la population totale des patients avec thyroïdite et contrôles. Cette thèse montre à travers ces nombreux résultats de médecine stratifiée l’implication centrale de la génomique du VEGF-A dans la régulation de processus physiologiques et pathologiques. La mise en évidence de son rôle dans la régulation des hormones thyroïdiennes pourrait qualifier le VEGF comme un nouveau dénominateur commun des maladies cardiovasculaires, inflammatoires et [...] / The vascular endothelial growth factor (VEGF-A) plays a key role in a large variety of physiological and pathological processes, including cardiovascular and inflammatory diseases and cancer. Consequently, during this thesis, we have developed a functional genomics and integrative approach of the VEGF-A roles in order to better describe the diversity of the processes in which it is implicated by adding in the investigation panel phenotypes the thyroid hormones, which are essential in the human physiopathology. The final objective of this work was to identify the VEGF-A plasma variability linked polymorphisms and the VEGF-A expression products useful for personalized medicine. Therefore, studies on common among diseases intermediate phenotypes such as adhesion, and inflammation molecules, metabolic syndrome and lipids have been conducted on the STANISLAS cohort (healthy volunteers), as well as on other replication-directed populations of the team. Studies in a pathological population aiming to investigate links with thyroid hormones and thyroiditis have been conduced in a Tunisian “case-control” population with cases treated for thyroiditis during 6 months. Here are our main results: 1. Association between VEGF-A145 and ICAM-1, L-selectin and TNF-α mRNA levels. 2. Association between plasma levels of VEGF-A and ICAM-1 and E-selectin. 3. Epistasis interactions between VEGF-A variants for E-selectin, TNF-α, ICAM-1 and IL-6 plasma levels. 4. Association between rs4416670 and L-selectin mRNA levels. 5. Association between the rs10738760 and the risk for metabolic syndrome. 6. Association between rs6921438 and HDL and LDL plasma levels. 7. Interaction between rs4416670 and hypertension for plasma variation of apolipoprotein E. 8. Positive correlation between plasma levels of VEGF-A and FT4 in Tunisian controls. 9. Negative association between plasma FT4 levels and VEGF-A145 levels in the entire Tunisian population (patients and controls). 10. Increase of VEGF-A165 levels in Grave’s patients in comparison with controls. 11. Increase of VEGF-A165b levels in Hashimoto patients in comparison with Graves patients. 12. Increase of VEGF-A165b levels in hypothyroid patients in comparison with hyperthyroid patients after 6 months of treatment. 13. Decrease of VEGF-A189 levels in all after 6 months of treatment thyroiditis patients in comparison with controls. 14. Association between VEGF-A145 and thyroid status, only in Hashimoto patients. 15. Association between anti-TPO antibodies positivity and VEGF-A165 in the entire Tunisian population (patients and controls). 16. Association between the A allele of rs10738760 and an increased risk of Graves’ disease. 17. Association of the A allele of rs692148 with an increased risk for Grave’s disease. 18. Association of the T allele of rs4416770 with a higher risk of hyperthyroidism regardless of the initial diagnosis and treatment of patients. 19. Association of A allele of rs10738760 with higher FT3 plasma levels in the entire Tunisian population (patients and controls). This thesis shows, through an important number of results of stratified medicine, the central implication of VEGF-A genomics in the regulation of physiological and pathological processes. The identification of its role in the regulation of thyroid hormones could highlight the role of VEGF-A as a new common denominator of cardiovascular, inflammatory and oncological diseases that has to be clinically validated