Les entérobactéries du genre Xenorhabdus sont pathogènes de larves d'insectes et symbiotiques de nématodes du genre Steinernema. En lutte biologique, les couples Steinernema-Xenorhabdus sont utilisés contre un large spectre d'insectes ravageurs de culture. Les deux partenaires du couple modèle Steinernema carpocapsae-Xenorhabdus nematophila peuvent être expérimentalement dissociés tout en restant pathogènes pour les insectes. En revanche, certaines souches de Xenorhabdus sont non-virulentes lorsqu'elles sont injectées directement dans une larve d'insecte. L'objectif de cette thèse est de caractériser deux souches non-virulentes de Xenorhabdus, X. poinarii G6 (Xp G6) et X. bovienii CS03 (Xb CS03). Les souches appartenant à l'espèce non-virulente X. poinarii possèdent des génomes de petite taille. Nous avons mis en évidence un phénomène de réduction génomique due à la délétion de larges régions génomiques chez la souche Xp G6. Cette évolution pourrait avoir eu lieu suite à un transfert des fonctions bactériennes de virulence à son nématode hôte et/ou à sa spécialisation envers certains coléoptères. Au sein de l'espèce X. bovienii, Xb CS03 est non-virulente par injection dans les lépidoptères Spodoptera littoralis et Galleria mellonella. Par rapport à d'autres couples némato-bactériens Steinernema sp.-X. bovienii, le couple formé par Xb CS03 et son nématode symbiotique S. weiseri 583 présente également une virulence atténuée sur ces lépidoptères. Le génome de Xb CS03 est de très grande taille et contient un grand nombre de gènes dégradés (pseudogènes). Une comparaison génomique entre Xb CS03 et une souche virulente appartenant à la même espèce, X. bovienii SS-2004 (Xb SS-2004), montre que Xb CS03 est plus riche que Xb SS-2004 en gènes codant des chaînes d'assemblage enzymatiques NRPS/PKS (non-ribosomal peptide synthase/polyketide synthethase) produisant des métabolites antimicrobiens potentiels. A l'inverse, Xb SS-2004 contient davantage de gènes codant des facteurs de virulence de type hémolysine, adhésine ou systèmes de sécrétion. Ceci suggère deux scénarios évolutifs différents, privilégiant une forte virulence pour Xb SS-2004 et l'élimination des compétiteurs au sein du cadavre de l'insecte pour Xb CS03. Enfin, une recherche de facteurs de virulence potentiels a été effectuée par une approche de génomique comparative entre les souches non-virulentes Xp G6 et Xb CS03, d'une part et trois souches de Xenorhabdus virulentes, d'autre part. L'analyse fonctionnelle de gènes candidats a été entamée. En conclusion, la caractérisation de nouveaux modèles bactériens dans le genre Xenorhabdus ouvre le champ à l'identification de nouvelles stratégies de virulence et de nouveaux facteurs de virulence chez les bactéries entomopathogènes. / Xenorhabdus are enterobacteria pathogenic of insect larvae and symbiotic of nematodes from the Steinernema genus. The Steinernema-Xenorhabdus associations are used against a wide range of insect pests. The two partners of the model Steinernema carpocapsae-Xenorhabdus nematophila association can be experimentally dissociated. Each partner is pathogenic for insect larvae. Contrarily, some other Xenorhabdus strains are non-virulent when injected directly into insect larvae. In this thesis, we characterized two non-virulent Xenorhabdus strains, X. poinarii G6 (Xp G6) and X. bovienii CS03 (Xb CS03). Strains from the X. poinarii species had small-sized genomes. We showed that the Xp G6 strain had undergone a genome reduction due to the deletion of large genomic regions. Transfer of virulence functions from the bacteria to the nematode and/or the specialization of the association towards coleopteran insects are likely the cause of this evolution. Within the X. bovienii species, Xb CS03 was non-virulent strain when injected into the Spodoptera littoralis and Galleria mellonella lepidopteran insects. When compared to other Steinernema-X. bovienii pairs, the association between Xb CS03 and its symbiotic nematode S. weiseri 583 had also a lower virulence on those insects. Xb CS03 had a large-sized genome and harbored numerous degraded genes (pseudogenes). Genome comparison between Xb CS03 and a virulent strain from the same species, X. bovienii SS-2004 (Xb SS-2004), showed that Xb CS03 contained more loci encoding NRPS/PKS enzymes (non-ribosomal peptide synthase/polyketide synthethase), producing potential antimicrobial metabolites, than Xb SS-2004. On the other hand, Xb SS-2004 contained more genes encoding virulence factors such as hemolysins, adhesins or secretion systems. This suggests that the two strains followed different evolutionary scenarios, favoring strong virulence in Xb SS-2204 and elimination of competitors for Xb CS03.Finally, we searched for potential virulence factors by comparing the genomes of the non-virulent strains Xp G6 and Xb CS03 with three virulent strains. Functional analyses of the candidates are in progress. In conclusion, characterizing new bacterial models in the Xenorhabdus genus paves the way for the identification of new virulence strategies and new virulence genes in entomopathogenic bacteria.

L’exploitation conjointe des données transcriptomiques et protéomiques permet l’étude détaillée des mécanismes moléculaires induits lors de perturbations environnementales. L’assemblage de données issues du séquençage des ARNs d’organismes dit « non-modèle » permet de produire la base de données pour l’interprétation des spectres générés en protéomique shotgun. Dans ce contexte, les travaux de thèse avaient pour objectif d’optimiser l’interprétation et l’analyse des données protéomiques par le développement de concepts innovants pour la construction de bases de données protéiques et l’exploration de la biodiversité. La première étape s’est concentrée sur la mise au point d’une méthode de pré-traitement des données de séquençage basée sur les résultats d’attribution protéomique. La deuxième étape a consisté à travailler sur la réduction de la taille des bases de données en optimisant les paramètres de la recherche automatisée des régions codantes. La méthode optimisée a permis l’analyse de 7 groupes taxonomiques de Gammaridés représentatifs de la diversité retrouvée in natura. Les bases de données protéomiques ainsi produites ont permis l’analyse inter-population de 40 protéomes individuels de Gammarus pulex répartis sur deux sites de prélèvement (pollué vs référence). L’analyse statistique basée sur une approche « individu-centré » a montré une hétérogénéité de la réponse biologique au sein d’une population d’organismes suite à une perturbation environnementale. Différents sous-groupes de mécanismes moléculaires induits ont été identifiés. Enfin, l’étude de la transversalité de biomarqueurs peptidiques identifiés chez Gammarus fossarum a permis de définir les peptides communs à l’aide de l’ensemble des données protéomiques et transcriptomiques. Pour cela, un logiciel d’exploration des séquences peptidiques a été développé permettant de proposer de potentiels biomarqueurs substituts dans le cas où les peptides définis ne sont pas applicables à certaines espèces de gammare. Tous ces concepts s’intègrent dans une démarche pour améliorer et approfondir l’interprétation des données par protéogénomique. Ces travaux entrouvrent la porte à l’analyse multi-omique d’individus prélevés in natura en considérant la biodiversité inter-espèce et intra-population. / The exploitation of omics data combining transcriptomic and proteomic enables the detailed study of the molecular mechanisms of non-model organisms exposed to an environmental stress. The assembly of data from the RNA-seq of non-model organism enables to produce the protein database for the interpretation of spectra generated in shotgun proteomics. In this context, the aim of the PhD work was to optimize the interpretation and analysis of proteomic data through the development of innovative concepts for the construction of protein databases and the exploration of biodiversity. The first step focused on the development of a pretreatment method for RNA-seq data based on proteomic attribution results. The second step was to work on reducing the size of the databases by optimizing the parameters of the automated coding region search. The optimized method enabled the analysis of 7 taxonomic groups of Gammarids representative of the diversity found in natura. The proteomic databases thus produced enabled the inter-population analysis of 40 individual Gammarus pulex proteomes from two sampling sites (polluted vs reference). Statistical analysis based on an "individual" approach has shown an heterogeneity of the biological response within a population of organisms induced by an environmental stress. Different subclusters of molecular mechanisms response have been identified. Finally, the study of the transversality of the biomarkers peptides identified with Gammarus fossarum revealed which are the common ones using both proteomic and transcriptomic data. For this purpose, a software for the exploration of peptide sequences has been developed suggesting potential substitute biomarkers when the defined peptides are not available for some species of gammarids. All these concepts aim to improve the interpretation of data by proteogenomics. This work opens the door to the multi-omic analysis of individuals collected in natura by considering inter-species and intra-population biodiversity.

Les sites fragiles communs (SFCs) sont des régions génomiques particulièrement sensibles au stress réplicatif et sont impliqués dans l’initiation et la progression du cancer. L’Anémie de Fanconi (AF) est une maladie génétique rare qui se caractérise principalement par une aplasie médullaire, des malformations congénitales ainsi qu’une forte prédisposition au cancer chez les patients (leucémies myéloïdes et tumeurs solides de la tête et du coup). L’instabilité génomique a été identifiée comme étant une source majeure de prédisposition des patients AF au cancer et les SFCs sont particulièrement sensibles dans cette maladie. L’AF est causée par la mutation de gènes codant des protéines participant à une voie moléculaire appelée voie FANC qui a été décrite dans la réparation des ponts inter-brins. Malgré l’importance de la voie FANC dans le maintien de la stabilité des SFCs, les mécanismes sous-jacents restent à élucider. Au cours de ma thèse, nous avons identifié un nouveau rôle de FANCD2 dans le maintien des SFCs. En effet, nous montrons que FANCD2 atténue l’expression des gènes présents au sein des SFCs maintenant leur stabilité. De plus, nous montrons que la transcription de ces gènes est nécessaire au recrutement et au rôle de FANCD2 au sein de ces régions. Enfin, nous avons identifié le stress métabolique comme étant un signal induisant l’expression des gènes des SFCs et que FANCD2 module cette réponse. La réduction de ce stress pourrait être une piste thérapeutique intéressante afin de prévenir l’instabilité des SFCs dans l’AF. / Common fragile sites (CFSs) are genomic regions prone to form breaks and gaps on metaphase chromosomes after replicative stress and promote genomic instability in the earliest steps of tumor development. Proteins involved in replication/repair of CFSs are necessary to prevent their instability. Among them is FANCD2, a key protein of the FANC pathway necessary to resolve inter-strand crosslinks and defective in Fanconi Anemia (FA). FA is a rare genomic instability disorder characterized by bone marrow failure, congenital abnormalities and predisposition to acute myeloid leukemia and epithelial cancer. Genomic instability in FA is supposed to predispose patients to cancers. Importantly, CFSs are more unstable in FA and chromosome breaks observed in FA cells occur preferentially at CFSs. During my PhD, we identified a new role of FANCD2 in CFS stability maintenance. We show that FANCD2 attenuates transcription of the large genes present at CFSs, preventing their instability. Moreover, we demonstrate that transcription is necessary for FANCD2 recruitment and function at CFSs. Importantly, we identified the metabolic stress as a signal triggering CFS gene expression and FANCD2 is necessary to modulate this response. Reducing this stress is a promising therapeutic issue to prevent CFS and genomic instability in FA.

La sélection génomique offre de nouvelles perspectives en amélioration des plantes pour la sélection de caractères complexes. Le travail proposé porte sur l’évaluation de son intérêt dans le cadre d’un programme de sélection réciproque pour la valeur d’hybrides entre deux groupes génétiques de maïs complémentaires. Il s’appuie sur un dispositif expérimental original constitué de 900 hybrides produits dans un plan factoriel entre deux dispositifs multiparentaux connectés. L’objectif de la sélection est d’améliorer le rendement ensilage des hybrides tout en améliorant leur digestibilité. Une réflexion sur les modèles permettant de prédire la valeur hybride sera conduite et testée sur les données expérimentales et par simulations. Ce travail, conduit en collaboration avec sept sociétés de sélection (au sein de PROMAÏS) devrait permettre d’améliorer les dispositifs de sélection classiques et de produire des hybrides d’intérêt agronomique. Il s’inscrit dans le cadre plus général de l’amélioration pour la valeur en croisement commune à de nombreuses espèces végétales allogames et à certaines espèces animales. / Genomic selection opens new prospects in plant breeding for the selection of complex traits. The proposed study aims to evaluate its efficiency in the context of a reciprocal selection schemes for the hybrid value between two complementary maize groups. The work will rely on an original experimental design including 900 hybrids produced from a factorial between two multiparental connected designs. The selection objective is to increase the hybrids silage yield as well as their digestibility. Several models for the hybrid value prediction will be proposed and tested on the experimental data and by simulations. This study, carried out in close connection with seven plant breeding companies (members of PROMAÏS) will contribute to the improvement of breeding designs and will produce new interesting hybrids. It falls within the general context of the selection for hybrid value which is common to numerous plant allogamous species and animal species.

Le maïs (Zea mays L.) est la plante la plus cultivée au monde. Pour valoriser le fort effet d’hétérosis pour les caractères liés à la biomasse, la diversité génétique du maïs est structurée en groupes hétérotiques et les variétés cultivées sont majoritairement des hybrides F1 entre lignées de groupes complémentaires. La valeur hybride se décompose comme la somme de l’Aptitude Générale à la Combinaison (AGC) de chacune des lignées parentales et de l’Aptitude Spécifique à la Combinaison (ASC) du couple. En Europe du Nord, le maïs est souvent utilisé en ensilage destiné à l'alimentation animale. L’objectif de sélection est d’améliorer la productivité et d'assurer une bonne digestibilité du maïs ensilage. Les objectifs de cette thèse étaient : (i) d’estimer l’importance de l’AGC et de l’ASC dans la variance génétique hybride pour les caractères de qualité de l’ensilage, (ii) d’identifier les locus (QTL) impliqués dans ces caractères et d’étudier leur colocalisation avec des QTL de productivité, (iii) d’évaluer l’intérêt de la sélection génomique pour la prédiction des performances hybrides et (iv) de comparer l’efficacité de deux dispositifs de calibration des prédictions basés sur un factoriel ou l’utilisation classique de testeurs du groupe complémentaire. Dans le cadre du projet SAM-MCR, 6 familles biparentales connectées ont été créés dans les groupes « corné » et « denté » à partir de 4 lignées fondatrices. Dans une première phase, 822 lignées cornées et 802 dentées ont été génotypées pour 20k SNP et croisées selon un factoriel incomplet pour produire 951 hybrides, phénotypés pour des caractères de qualité et de productivité (étudiés par H. Giraud pendant sa thèse). L’analyse des caractères de qualité a montré une prédominance de l’AGC par rapport à l’ASC ainsi qu’une corrélation négative entre les caractères de qualité et le rendement. De nombreux QTLs multi-alléliques ont été détectés, la plupart spécifiques d’un groupe et dont certains colocalisent avec des QTL de rendement. Par validation croisée, la qualité de prédictions basées sur les QTL détectés s’est avérée plus faible que celle obtenue par prédiction génomique. La prise en compte de l’ASC n‘a pas permis d’améliorer sensiblement la qualité de prédictions des modèles. Dans une seconde phase, 90 lignées ont été choisies par groupe : 30 sélectionnées sur la base de leurs prédictions génomiques pour la productivité et la valeur énergétique et 60 choisies aléatoirement parmi les 6 familles. Ces lignées ont été croisées selon un factoriel incomplet pour produire 360 nouveaux hybrides : 120 issus des lignées sélectionnées et 240 issus des lignées choisies au hasard. Les 90 lignées de chaque groupe ont aussi été croisées à deux lignées fondatrices du groupe complémentaire (testeurs). Les hybrides issus des lignées sélectionnées se sont avérés plus productifs mais de moins bonne qualité. Nous avons confirmé la bonne qualité des prédictions génomiques obtenus dans le factoriel initial sur les nouveaux hybrides évalués dans d’autres environnements et après sélection et observé une bonne corrélation entre les AGC estimées dans le factoriel et dans le dispositif testeurs. Des dispositifs factoriels et testeurs ont été simulés en faisant varier la part d’ASC, le nombre d’hybrides et la contribution de chaque lignée dans le jeu de calibration. A moyens expérimentaux égaux, le dispositif factoriel s’est avéré plus efficace en termes de capacité prédictive et de gain génétique cumulé que le dispositif testeur (jusqu’à +50%) pour un caractère présentant de l’ASC et équivalent pour un caractère purement additif. Les résultats de cette thèse ouvrent de nouvelles perspectives pour revisiter les schémas de sélection hybrides en remplaçant l’évaluation des lignées candidates, classiquement faite sur testeur, par l’évaluation directe d’hybrides issus d’un factoriel incomplet. La mise en œuvre de tels dispositifs nécessitera de réorganiser la logistique des programmes de sélection. / Maize (Zea mays L.) is the most cultivated crop in the world. To exploit the strong heterosis for traits related to biomass, the genetic diversity of maize is structured into heterotic groups and cultivated varieties are mainly F1 hybrids obtained by crossing lines from complementary groups. The hybrid value can be decomposed as the sum of the General Combining Ability (GCA) of each parental line and the Specific Combining Ability (ASC) of the cross. In northern Europe, maize is often used as silage for animal feed and the breeding objective is to improve productivity while ensuring a good energetic value and digestibility of the silage. The objectives of this thesis were: (i) to estimate the importance of GCA and SCA in hybrid genetic variance for silage quality traits, (ii) to identify loci (QTL) involved in these traits and to study their colocalization with QTL for productivity traits, (iii) to evaluate the interest of genomic selection for the prediction of hybrid performances and (iv) to compare the prediction accuracies of two calibration designs either based on a factorial or on the conventional use of testers from the complementary group. As part of the SAM-MCR project, 6 biparental connected families were created in the "flint" and "dent" groups from 4 founder lines. In a first phase, 822 flint and 802 dent lines were genotyped for 20k SNPs and crossed according to an incomplete factorial to produce 951 hybrids which were phenotyped for quality traits and for productivity traits (studied by H. Giraud during her phD). Quality trait analysis showed a predominance of GCA over SCA and a negative correlation between digestibility traits and silage yield. Several multi-allelic QTLs were detected, most of them being specific to one group. Several colocalizations were found with yield QTL. Using cross-validation, we observed that the predictive ability of models based on detected QTLs was lower than that obtained by genomic predictions. Considering the SCA did not improve model predictive abilities for most of the traits. In a second phase, 90 lines were chosen per group: 30 were selected based on their genomic predictions for productivity and the energetic value and 60 were randomly sampled from the 6 families. These lines were crossed according to an incomplete factorial to produce 360 new hybrids: 120 from selected lines and 240 from randomly chosen lines. The 90 lines of each group were also crossed to two lines of the complementary group (testers). Hybrids from the selected lines were more productive but had a lower silage quality. We confirmed the good accuracy of the genomic predictions obtained in the initial factorial on the new hybrids evaluated in other environments and after selection. We also observed good correlations between GCA estimated in the factorial and in the testcross design. Different factorial and testcross designs were simulated by varying the proportion of dominance/SCA, the number of hybrids and the contribution of each line to the calibration set. Considering the same number of hybrids in the calibration set, the factorial was more efficient in terms of predictive ability and cumulative genetic gain (up to + 50%) than the testcross design for traits showing SCA and was similar for purely additive traits. The results of this thesis open new perspectives to revisit hybrid breeding schemes by replacing the evaluation of candidate lines, classically made on testcross, by the direct evaluation of hybrids resulting from an incomplete factorial. The implementation of such designs will require reorganizing the logistics of selection programs.

Les champignons phytopathogènes sont des parasites majeurs des espèces végétales, autant naturelles que domestiquées. Botrytis cinerea, l’agent de la pourriture grise, en infecte plus de 1400 et est ainsi considéré comme un pathogène généraliste. Pourtant, des données récentes ont mis en évidence une structure des populations liée à leur hôte d’origine. Cette observation soulève l’hypothèse d’une spécialisation à l’hôte, à l’œuvre chez une espèce généraliste. Ce modèle d’étude pourrait permettre de faire avancer la connaissance des mécanismes évolutifs en jeu dans la divergence précoce des populations et la formation de nouvelles espèces fongiques. Cette thèse de doctorat a pour objectifs : (i) de démontrer formellement la spécialisation à l’hôte dans les populations de B. cinerea et d’en déterminer la magnitude et (ii) d’identifier les déterminants génomiques de cette spécialisation. Ainsi j’ai étudié la structure des populations par l’analyse de microsatellites d’un échantillon de 683 isolats, que nous avons corrélé à des tests de pathogénicité croisés sur différents hôtes. Ces travaux ont permis de mettre en évidence la spécialisation de B. cinerea aux hôtes tomate et vigne. En complément de ces lignées sélectionnées, l’espère Botrytis cinerea est constituée d’individus généralistes capables de coloniser les autres hôtes. Des méthodes d’inférence de structure et de généalogies sur des données de polymorphisme issues du séquençage de 32 individus nous ont permis de mieux définir la structure des populations ainsi que d’identifier une lignée spécialisée à la tomate. Enfin, des tests de McDonald-Kreitman et des méthodes de scans génomiques pour détecter des balayages sélectifs ont permis de mettre en évidence des gènes soumis à la sélection divergente entre les populations spécialisées, révélant de possibles déterminants de cette spécialisation. Ces travaux sont ainsi une base pour la validation de plusieurs gènes impliqués dans la pathogénicité hôte-spécifique de B. cinerea, et ouvrent la voie à des améliorations de la gestion du réservoir d’hôtes et des pratiques culturales contre la pourriture grise. / Phytopathogenic fungi are major parasites to wild or domesticated plant species. The grey mold fungus, Botrytis cinerea, infects more than 1400 plant species and thus is considered a broad generalist. However, recent data have revealed population structure correlated to the host of origin of isolates. This observation raises the hypothesis of ongoing host specialization in a generalist species. Studying this question could greatly deepen our theoretical knowledge of the evolutionary mechanisms involved in the early stages of population divergence and subsequent speciation. This thesis aims (i) to formally demonstrate the host specialization in B. cinerea’s populations and determine its magnitude, and (ii) to identify the genomic determinants of this specialization. Thus, I studied population structure based on 683 isolates characterized using microsatellite markers. We compared the inferred genetic structure with variations in aggressiveness measured through cross-pathogenicity tests on multiple hosts. These experiments and analyses confirmed the specialization of B. cinerea to tomato and grapevine hosts. Besides these specialized lineages, the species B. cinerea is composed of generalist individuals capable of infecting multiple hosts. I sequenced the whole genome of 32 individuals and characterized nucleotide polymorphism. Structure inference and genomic genealogy methods allowed us to more accurately define the population structure and identify a lineage specialized on tomato. Lastly, McDonald-Kreitman tests and genomic scans methods allowed the identification of genes under divergent natural selection between populations, revealing possible genomic determinants of specialization. This work can serve as foundation for the validation of multiple genes involved in host-specific pathogenicity of B. cinerea, and pave the way for the implementation of efficient strategies for managing pathogen reservoirs and new agricultural practices for controlling grey mold.

Un nouveau paradigme tente de s’imposer en oncologie ; identifier les anomalies moléculaires dans la tumeur d’un patient, et proposer une thérapie ciblée, en relation avec ces altérations moléculaires. Nous discutons ici des altérations moléculaires considérées pour une orientation thérapeutique, ainsi que de leurs méthodes d’identification : parmi les altérations recherchées, les anomalies de nombre de copies tiennent une place importante, et nous nous concentrons plus précisément sur leur identification par hybridation génomique comparative (aCGH). Nous montrons, d’abord à partir de lignées cellulaires caractérisées, que l’analyse du nombre de copies par aCGH n’est pas triviale et qu’en particulier le choix de la centralisation peut être déterminant ; différentes stratégies de centralisation peuvent conduire à des profils génomiques différents, certains aboutissant à des interprétations erronées. Nous montrons ensuite, à partir de cohortes de patients, qu’une conséquence majeure est de retenir ou non certaines altérations actionnables dans la prise de décision thérapeutique. Ce travail nous a conduit à développer un workflow complet dédié à l’analyse aCGH, capable de prendre en charge les sources de données les plus courantes. Ce workflow intègre les solutions discutées, assure une entière traçabilité des analyses, et apporte une aide à l’interprétation des profils grâce à des solutions interactives de visualisation. Ce workflow, dénommé rCH, a été implémenté sous forme d’un package R, et déposé sur le site Bioconductor. Les solutions de visualisation interactives sont disponibles en ligne. Le code de l’application est disponible pour une installation sur un serveur institutionnel. / In oncology, a new paradigm tries to impose itself ; analyzing patient’s tumors, and identifying molecular alterations matching with targeted therapies to guide a personalized therapeutic orientation. Here, We discuss the molecular alterations possibly relevant for a therapeutic orientation, as well as the methods used for their identification : among the alterations of interest, copy number variations are widely used, and we more specifically focus on comparative genomic hybridization (aCGH). We show, using well characterized cell lines, that identification of CNV is not trivial. In particular, the choice for centralizing profiles can be critical, and different strategies for adjusting profiles on a theoretical 2n baseline can lead to erroneous interpretations. Next, we show, using tumor samples, that a major consequence is to include, or miss, targetable alterations within the decision procedure. This work lead us to develop a comprehensive workflow, dedicated to aCGH analysis. This workflow supports the major aCGH platforms, ensure a full traceability of the entire process and provides interactive visualization tools to assist the interpretation. This workflow, called rCGH, has been implemented as a R package, and is available on Bioconductor. The interactive visualization tools are available on line, and are ready to be installed on any institutional server.

TET2 et P53, deux suppresseurs de tumeurs, jouent un rôle important dans l’homéostasie des cellules souches hématopoïétiques et sont trouvés mutés dans les hémopathies malignes. Ils sont aussi impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire et les mécanismes de réparation des dommages de l’ADN, notamment la voie de réparation par excision de base (BER). Dans la première partie de ce travail, nous avons montré que la surexpression de TET2 et l’augmentation consécutive des 5hmC, ralentit la progression du cycle cellulaire et la transition G1/S et induit une instabilité centrosomique associée à une instabilité chromosomique dans un modèle cellulaire Ba/F3. De plus, la surexpression de TET2 induit l’augmentation de la mutagenèse particulièrement des transitions C->T dans les sites CpG dans un contexte déficient en thymidine DNA glycosylase (TDG), une protéine initiatrice du BER. Dans la seconde partie de ce travail, nous avons montré que l’activation de P53, par des antagonistes de MDM2, a un effet délétère sur tous les progéniteurs hématopoïétiques. Ces antagonistes induisent aussi une cytotoxicité non seulement dans les stades précoces de la mégacaryopoïèse mais surtout dans les stades tardifs. Cette cytotoxicité n’est pas réversible, contrairement à ce qui est observé en clinique, et ne peut pas être restaurée par des doses croissantes de thrombopoïétine. Au total, TET2 et P53 doivent être strictement régulés pour assurer l’homéostasie et la stabilité génétique des cellules hématopoïétiques. / Two tumor suppresors, TET2 and P53, play an important role in the homeostasis of hematopoietic stem cells and have been found mutated in hematological malignancies. They are also involved in cell cycle control and DNA repair mechanisms, including the base excision repair pathway (BER). In the first part of this work, we showed that TET2 overexpression and the consequent increase of 5hmC, inhibit cell cycle progression particularly G1/S transition and induces centrosome instability associated with chromosomal instability in Ba/F3 cellular model. In addition, overexpression of TET2 induces increased mutagenesis particularly transitions C->T at CpG sites in a context deficient in thymidine DNA glycosylase (TDG), a protein initiating BER. In the second part of this work, we have shown that p53 activation by MDM2 antagonists has deleterious effect on all haematopoietic progenitors. These antagonists also induce cytotoxicity not only in the early stages of megakaryopoiesis but also mainly in the late stages. This cytotoxicity is not reversible, in contrast to what is observed in clinic, and can not be restored by increasing doses thrombopoietin. To conclude, TET2 and P53 must be strictly controlled to ensure homeostasis and genetic stability of the hematopoietic cells.

Les bactéries pectinolytiques appartenant aux genres Pectobacterium et Dickeya spp. sont des agents pathogènes chez Solanum tuberosum. Ces bactéries sont responsables de la maladie de la jambe noire et de la pourriture molle lors de la culture et du stockage des tubercules. Ce travail de thèse est divisé en deux axes: 1) Etude dela diversité d'une population du pathogène D. solani par approche de génomique comparée afin de mieux comprendre la structure génomique de cette espèce émergente. 2) L'assemblage du génome et la caractérisation génomique des facteurs de virulence chez Pectobacterium wasabiae RNS 08421A.L'analyse des génomes de 20 isolats de D. solani issus d’environnements différents, par une approche de génomique comparative associée à des analyses fonctionnelles, a révélé une forte homogénéité génétique au sein de la majorité des souches (16/20). De plus, cette analyse a permis de caractériser un nouveau sous-groupe au sein de l'espèce D. solani, représenté par la souche 0512 (1/20). En revanche, d’autres isolats (3/20) montrent des variations de quelques centaines à quelques milliers de SNPs/InDels qui sont regroupés dans des îlots génomiques. Leur analyse phylogénétique révèle qu’ils proviennent d’autres pathogènes par transferts horizontaux. Par ailleurs, l’analyse des fonctions affectées par les SNPs/InDels a permis de prédire, puis de vérifier sur pomme de terre, qu’un des isolats était faiblement virulent.La deuxième partie de mon travail porte sur l'assemblage, la caractérisation et l'analyse du génome de la souche RNS 08.42.1A de P. wasabiae, qui a été isolée en France. La génomique comparative avec 3 autres souches de P. wasabiae d'origines géographiques différentes, a révélé à la fois une forte similitude au niveau de la séquence génomique (ANI> 99%) et une synténie conservée des gènes de virulence. En outre, notre analyse a mis en évidence une nette distinction entre ces quatre souches de P. wasabiae (isolées de S. tuberosum) et la souche type japonaise P. wasabiae CFBP 3304T (isolée du raifort). Dans P. wasabiae RNS 08.42.1A, les gènes de synthèse et de perception du quorum sensing, expI/expR, présentent une plus forte homologie avec leurs orthologues chez P. atrosepticum et P. carotovurm (90%) qu'avec leurs homologues chez P. wasabiae (70%). Ceci suggère une acquisition de ces gènes par transfert horizontal au sein d'une population de pathogènes infectant la même plante hôte. / The pectolytic bacteria Pectobacterium and Dickeya species cause important diseases on Solanum tuberosum and other arable and horticultural crops. These bacteria are responsible for blackleg in the field and tuber soft rots in storage and in transit as well as in the field worldwide. The main objectives of this thesis are: 1) To study the diversity of a D. solani population using comparative genomics approaches in order to understand the genomic structure and evolution of this emerging species. 2) Characterization and genomic analysis of virulence factors in Pectobacterium wasabiae RNS 08421A.Using comparative genomics approach combined with functional assays, the analysis of the genomes of 20 isolates of D. solani from different environments, revealed a strong genetic homogeneity within the majority of strains (16/20). Moreover, this analysis allowed to characterize a new subgroup within D. solani species, represented by the 0512 strain (1/20). In contrast, some strains (3/20) showed variations from hundreds to a few thousand of SNPs/Indels which are grouped in genomic islands (GIs). Phylogenetic analysis of these GIs shows that they were acquired from other pathogens by horizontal transfer. Furthermore, the analysis of the functions affected by SNPs/Indels allowed to predict, then check on potatoes, that one of these strain was less virulent.The second part of my work involves assembly, characterization and analysis of the genome of the strain P. wasabiae RNS 08.42.1A, which was isolated in France. Comparative genomics with three other P. wasabiae strains from different geographical origins, revealed a strong similarity in the genome sequence (ANI> 99%) and conserved synteny of virulence genes. In addition, our analysis showed a clear distinction between the strains of P. wasabiae isolated from S. tuberosum and the type strain P. wasabiae CFBP 3304T (isolated from horseradish). In P. wasabiae RNS 08.42.1A, the complex system for synthesis and perception of quorum sensing signal expI/expR, exhibit higher homology with their orthologs in P. atrosepticum and P. carotovurm (90%) than their homologs in P. wasabiae (70%). This suggests acquisition of these genes by horizontal gene transfer within a population of pathogens infecting the same host plant.

Durant ma thèse, mes études ont été axées sur le développement de nouvelles sondes et des protocoles chimiques pour l'élucidation des mécanismes d'action et de résistance pour les trois médicaments anticancéreux (cisplatine, le vorinostat, topotécan). L'idée de sondes chimiques qui peuvent être étiquetés post-traitement in cellulo avec des fluorophores par exemple Alexa Fluor 488 ou affinité des fragments par exemple biotine, nous a fasciné pour effectuer petite visualisation de molécule par microscopie confocale, ou pour développer des protocoles tirer vers le bas pour les petites cibles moléculaires d'isolement. Beaucoup d'attention a été accordée à catalysée par du cuivre 1, 3 dipolaire cycloaddition Huisgen, connu sous le nom ''click'' la chimie au cours de la dernière décennie, car il est l'une des premières réactions qui peuvent être considérés comme des bio-orthogonale. Toutes les sondes portent soit un alcyne ou groupement azoture stratégiquement positionnés qui leur permet de participer à la réaction de clic avec des fluorophores ou biotine alcyne ou azoture fonctionnalisés que countrparts, et dans le même temps de conserver le profil pharmacologique du médicament parental. Un certain nombre de défis synthétiques ont été overcomed pour la préparation d'une sonde chimique de base de cisplatine. Les efforts visant à synthétiser des analogues alcynes fonctionnalisés de cisplatine ont été infructueuses, la sonde chimique à base de cisplatine était donc fonctionnalisés azoture. La mise au point d'un protocole d'imagerie pour la visualisation de lésions de l'ADN platiné nous a permis de cribler une banque limitée de petites molécules en même temps que la sonde de cisplatine, afin d'identifier des médicaments qui peuvent moduler le cisplatine ciblage ayant des lésions de l'ADN platiné comme une lecture. Il est frappant, nous avons constaté que le vorinostat a eu un effet dramatique sur motif de coloration de la sonde de cisplatine. D'autres études ont démontré que le prétraitement des cellules avec vorinostat augmente charge de platine sur certains loci génomiques. En outre, une évaluation biologique plus approfondie a montré que la combinaison de vorinostat avec des médicaments de platine atténue les dommages à l'ADN synthèse voie de tolérance de translésionnelles (TLS), ainsi, ce qui conduit à la mort cellulaire. Enfin, je l'ai mis au point un protocole tirer vers le bas pour l'isolement de l'ADN qui est lié à la cisplatine en étiquetant la sonde en platine avec un fragment de biotine. Cartographie des interactions ADN-platine en utilisant le séquençage à haut débit profonde est en cours d'exécution. Vorinostat sonde chimique à base a été préparé dans une voie de synthèse en quatre étapes. Bien que le vorinostat est un médicament connu pour inhiber des histone désacétylases (HDAC), petite visualisation de molécule a indiqué d'abord un profil de coloration cytoplasmique. Les futures études dans notre laboratoire se concentrera sur le développement d'un protocole déroulant, afin de caractériser complètement le vorinostat interactome. Quoique, trois sondes chimiques à base de topotécan différents ont été préparés de la personne a été visualisé les succès par microscopie confocale. L'échec a été attribué à l'échec de la réaction "click" pour marquer la sonde avec le fluorophore. Le topotécan est une petite molécule qui agit comme un inhibiteur d'interface, formant ainsi un complexe ternaire avec l'ADN et la topoisomérase 1. L'encombrement stérique généré par le complexe ternaire autour de la sonde, dicte l'inaccessibilité de l'alcyne de la sonde de "click" réactifs. / During my PhD, my studies have been focused on the development of novel chemical probes and protocols for the elucidation of the mechanisms of action and resistance for three anticancer drugs (cisplatin, vorinostat, topotecan). The idea of chemical probes that can be tagged post treatment in cellulo with fluorophores e.g. ALEXA FLUOR 488 or affinity moieties e.g. biotin, has fascinated us to perform small molecule visualization via confocal microscopy, or to develop pull down protocols for isolation small molecule targets. Much attention has been given to copper catalyzed 1, 3 dipolar Huisgen cycloaddition, known as ‘’click’’ chemistry over the past decade, since it is one of the first reactions that can be considered as bio-orthogonal. All the probes bear either an alkyne or azide moiety strategically positioned that allows them to participate in the click reaction with alkyne or azide functionalized fluorophores or biotin as countrparts, and at the same time to retain the pharmacological profile of the parental drug.A number of synthetic challenges have been overcomed for the preparation of a cisplatin based chemical probe. Efforts to synthesize alkyne functionalized analogues of cisplatin were unsuccessful, thus cisplatin based chemical probe was azide functionalized. The development of an imaging protocol for the visualization of platinated DNA lesions has enabled us to screen a limited library of small molecules along with the cisplatin probe, in order to identify drugs that can modulate cisplatin targeting having platinated DNA lesions as a readout. Strikingly, we found that vorinostat had a dramatic effect on cisplatin probe staining pattern. Further studies have demonstrated that pre-treatment of cells with vorinostat increases platinum loading on certain genomic loci. Furthermore, a more in depth biological evaluation has demonstrated that the combination of vorinostat with platinum drugs attenuates the DNA damage tolerance pathway translesion synthesis (TLS), thus, leading to cell death. Finally, I have developed a pull down protocol for the isolation of DNA that is bound to cisplatin by tagging the platinum probe with a biotin moiety. Mapping of DNA-platinum interactions using deep high throughput sequencing is currently running.Vorinostat based chemical probe has been prepared in a four step synthetic route. Although, vorinostat is a drug known to inhibit histone deacetylases (HDACs), small molecule visualization has indicated primarily a cytoplasmic staining pattern. Future studies in our laboratory will focus on the development of a pull down protocol, in order to fully characterize vorinostat interactome.Albeit, three different topotecan based chemical probes have been prepared none of the them has been successfully visualized by confocal microscopy. The failure has been attributed to the failure of the “click” reaction to tag the probe with the fluorophore. Topotecan is a small molecule that acts as an interfacial inhibitor, thus forming a ternary complex with DNA and topoisomerase 1. The steric hindrance generated by the ternary complex around the probe, dictates the inaccessibility of the alkyne moiety of the probe to “click” reagents.