Au Canada, les abeilles sont un élément essentiel au secteur de l'agriculture en participant, en plus de leur production annuelle de miel à la pollinisation de nombreux fruits, noix et légumes. Malheureusement, le nombre des abeilles est dangereusement en baisse depuis la dernière décennie. L'intérêt du sujet et la multiplication d'initiatives de recherche dans le domaine ont fait de l'abeille un organisme modèle, notamment dans la recherche sur la dynamique hôte-microbiote. Apis mellifera possède un microbiote très spécialisé qui confère à l'abeille un large éventail de fonctions bénéfiques, allant de l'immunité à la transformation du pollen et la digestion des carbohydrates. Ce projet avait donc pour objectif de trouver des biomarqueurs prédictifs de différents traits de performance zootechniques (e.g. prévalence d'agents pathogènes et parasites, productivité) des colonies d'abeilles à partir de la composition taxonomique du microbiote intestinal. Une approche par apprentissage machine a été privilégiée afin de contourner les limitations des méthodes classiques de traiter un grand nombre de variables. Les modèles de prédiction obtenus ont permis de prédire la majorité des variables à l'étude avec succès, soulignant le potentiel de cette méthodologie dans le domaine du suivi et de la prédiction de l'état de santé des colonies d'abeilles au Canada. / The European honey bee, Apis mellifera, is an essential contributor to agriculture in Canada through the economic value of the production of honey to the extensive pollination services of numerous fruits, nuts and vegetables. Unfortunately, yearly colony losses of honey bees have seen a sharp increase during the last decade. The increasing interest and research initiatives in understanding the source of this problem have turned Apis mellifera into a model organism for research, notably in the field of host-microbiome dynamics. A. mellifera possesses a highly specialized microbiota that provides a wide array of beneficial functions to its host, from immunity to pollen processing and transformation to the metabolism of carbohydrates. This work's goal is to use the intestinal microbiome in honey bee colonies in order to discover relevant bio-markers with the capability to predict key host health and productivity metrics by using a machine learning approach in order to bypass the traditional bottleneck that is posed by classical analysis methods when dealing with high multi-dimensional problems. The models obtained in this study have successfully allowed the prediction of most variables studied (notably honey production, weight loss and gain, varroa loads, etc..), thus demonstrating the potential of this methodology as a tool to track and predict the health and performance of honey bee colonies in Canada.

Le virus Ebola (EBOV) est l'agent étiologique de la maladie à virus Ebola (MVE), une maladie à progression fulgurante qui peut atteindre des taux de mortalité allant jusqu'à 90%. Malgré le fait que ce virus ait été découvert en 1976, ce n'est pas avant 2014 que le public fut exposé à ses effets dévastateurs, alors que l'épidémie de 2014-2016 qui a frappé l'Afrique de l'Ouest ne soit déclarée une urgence de santé publique à portée internationale, et où plus de 28 000 individus seront touchés principalement en Guinée, au Sierra Leone, et au Libéria, mais également aux États-Unis et en Europe. Une des raisons principales qui fait en sorte que notre compréhension du virus n'évolue pas aussi rapidement que pour d'autres agents pathogènes est qu'EBOV doit être manipulé dans le plus haut niveau de sécurité biologique, c'est-à-dire un laboratoire de niveau de confinement 4. Ce type de laboratoire est rare, et le fait de devoir contenir le virus à l'intérieur de celui-ci complexifie le nombre d'expériences pouvant y être effectué. De plus, aucune intervention prophylactique ou thérapeutique n'a été disponible pendant plus de 40 ans. La majorité des travaux effectués ont donc continuellement cherché à pallier à ce manque. Ainsi, un important travail a été effectué afin de comprendre la nature des réponses immunitaires suite à l'infection, puisque cette dernière peut mieux diriger le développement de mesures efficaces. Cependant, peu d'études se sont penchées sur la caractérisation des propriétés virales basiques, tels que les déterminants viraux associés avec la pathogénèse et la transmission du virus. Dans cette thèse, le rôle spécifique de la charge virale, résultant de la réplication du virus Ebola, est évalué dans un contexte de sévérité de la maladie et de transmission. Dans un premier temps, un état général des connaissances quant à EBOV et son cycle de vie est présenté, ainsi que de la manière dont le virus se comporte chez l'humain et dans les modèles animaux. Dans le premier chapitre de cette thèse, l'association entre la charge virale et l'issue suite à la maladie est décrite dans un contexte d'une épidémie naturelle chez l'humain. Dans un contexte de diagnostic, la virémie de patients qui se sont présentés à un centre de traitement Ebola a été évaluée, mais de plus amples analyses ont révélées que ceux qui se présentaient avec une virémie moindre étaient plus susceptible de se rétablir, une mesure indirecte de la sévérité de la maladie. Dans le second chapitre, un nouveau modèle de transmission chez le furet est décrit, où la transmission résultant d'un contact direct ou indirect a été évaluée simultanément. Alors que les mâles en contact direct avec un furet infecté ont développé et succombé à la MVE dans un laps de temps correspondant à une infection par leur compagnon de cage en phase terminale, aucune femelle n'a développer la MVE ou possédait une charge virale détectable. Cependant, tous les animaux contacts directs et indirects ont expérimenté une séroconversion à EBOV, suggérant que dans ce modèle une transmission par contact indirect est fréquente, mais résulte en une maladie clinique moins sévère. Finalement, dans le dernier chapitre de cette thèse, le rôle de la charge virale et de la voie d'infection est évalué dans un modèle de primates non-humains. Dans une série d'expériences indépendantes, une infection intraoesophagienne ou par exposition du visage des animaux à des aérosols n'a pas résulté en une infection clinique ou une virémie. Cependant, les animaux en contact direct avec ceux infecté par aérosol ont tous développé des anticorps spécifiques contre EBOV. Des expériences additionnelles utilisant un modèle d'infection intramusculaire ou intratrachéale suggèrent que la charge virale détermine la transmission d'EBOV dans un contexte d'infection intramusculaire, puisque le seul animal ayant transmis avec succès EBOV à son compagnon de cage était celui démontrant les plus hauts niveaux de virémie et sécrétion virale. Cette transmission est facilitée dans un modèle d'infection intratrachéale, puisqu'elle a été observée de manière consistante entre les animaux infectés et contacts. En effet, la charge virale mesurée dans les sécrétions mucosales des animaux infectés était plus élevée que celle de l'animal ayant transmis EBOV lors de l'infection intramusculaire, suggérant que dans ce modèle d'infection, la charge virale sécrétée est associée avec la transmission d'EBOV. / Ebola virus (EBOV) is the etiological agent responsible for Ebola virus disease (EVD), a rapidly progressing infection which has historically reached case fatality rates of up to 90%. Although the virus was first identified in 1976, it was not until 2014 that the general public was exposed to its devastating impacts, as the 2014-2016 West African Ebola outbreak was declared a public health emergency of international concern and affected over 28,000 individuals, mostly in Guinea, Sierra Leone, and Liberia, but also in the United States and Europe. One of the main reasons that hinders our ability to characterize this disease extensively and rapidly is that handling this virus requires the highest level of biosafety containment available, namely biosafety level 4. These facilities are scarce world-wide, and the need to maintain high confinement usually limits the size and volume of the experiments that can be safely performed within. Given that for over 40 years, no medical countermeasures were available, a large proportion of available biosafety level 4 (BSL-4) resources was dedicated to solving this pressing issue. As such, a large amount of important work has focused on understanding the immune responses to infection, as they can better direct the development of efficacious countermeasures. Conversely, little has been done to characterize basic viral properties, such as viral determinants associated with pathogenicity and transmission of this virus. In this thesis, the role of viral loads specifically, as a result of virus replication, is evaluated with regards to pathogenicity and transmission. In the first section of this document, the current state of knowledge related to EBOV and its life cycle is presented, as well as what is currently known about how the virus behaves in both humans and animal models. In the first chapter of this thesis, the association between viral load and outcome is described from a human outbreak perspective. In the context of diagnostics, viremia of individuals who presented at an Ebola management center was assessed, but a follow-up analysis revealed that individuals who presented for care with a lower viremia better associated with recovery -- an indirect measure of disease severity. In the second chapter, a novel ferret model for transmission is described, where transmission resulting from direct and indirect contact could be evaluated simultaneously. While male direct contact animals developed and succumbed to clinical EVD in a timeframe consistent with infection by their terminally-ill challenged cagemate, no female contact animals became viremic or symptomatic. Interestingly, all direct and indirect contact animals seroconverted against EBOV, suggesting that in this model indirect transmission is frequent but results in a less-severe disease. Finally, in the final chapter of this thesis, the role of viral loads, as well as route of infection, was evaluated thoroughly in non-human primates. In a series of independent experiments, intraesophageal and facial aerosol exposure did not result in clinical EVD or viremia, but interestingly, all contact animals from the latter challenge seroconverted. Additional intramuscular or intratracheal challenge studies suggest that viral loads determine transmission of EBOV in an intramuscular challenge, as only the animal exhibiting the highest viral load was able o transmit EBOV to its contact cagemate. This transmission was found to be facilitated when using an intratracheal route of infection, as transmission was observed consistently from an infected to a naïve cagemate. Interestingly, viral loads as a result of shedding were found to be higher than those of the transmitting animal from the intramuscular challenge, suggesting that in this model, viral load as a result from shedding associate with transmission.

Geotrichum candidum est une levure dimorphique utilisée en fromagerie pour l’affinage des fromages de spécialité. Elle s’implante à la surface des fromages et utilise les constituants de la matrice fromagère (protéines, lipides, acides organiques, etc.), ce qui confère aux fromages leurs propriétés sensorielles typiques. Ces capacités technologiques dépendent toutefois de la souche. Les études récentes basées sur l’analyse phylogénétique et transcriptomique de souches de G. candidum ont révélé une diversité génétique importante au sein de cette espèce, ce qui pourrait expliquer la variabilité des capacités technologiques. Cependant, peu d’informations sont disponibles quant aux caractéristiques génétiques des souches responsables de leurs propriétés aromatisantes et fonctionnelles lors de l’affinage des fromages. La compréhension fine des activités de G. candidum est prioritaire tant pour les artisans-fromagers que pour les grandes fromageries industrielles afin de sélectionner les souches les plus performantes pour leur produit. L’objectif principal de cette étude était de déterminer la diversité génétique entre les souches de la levure Geotrichum candidum par utilisation de la génomique comparative et de proposer une méthode moléculaire pour l’identification et la caractérisation rapide des souches. Les génomes de huit souches de G. candidum d’origine laitière ont été séquencés. Les génomes obtenus avaient une taille moyenne de 24,5 Mb et 5 230 gènes prédits. L’homologie des séquences de chaque souche a permis de les regrouper en trois groupes phylogénétiques distincts pour lesquels des gènes uniques ont pu être identifiés. Sur la base de l’analyse des séquences génomique, une méthode optimisée de génotypage par MLST a été développée et validée sur 41 souches de G. candidum. Cette méthode a permis de reproduire les résultats obtenus avec l’analyse génomique et permet une identification rapide des souches et de leurs groupements phylogénétiques. Les résultats générés dans ce projet permettront de développer des outils pour la sélection optimale des ferments d’affinages basés sur leurs capacités technologiques spécifiques. Ils serviront également à améliorer notre compréhension de la physiologie de cette levure et de décrire et optimiser l’utilisation des souches de G. candidum lors de l’affinage afin d’ultimement contrôler davantage la qualité des fromages. / The yeast Geotrichum candidum is used in several specialty cheeses varieties, such as mold and smear-ripened cheeses, and plays several roles during cheese ripening. Its ability to metabolize proteins, lipids and organic acids enables its growth on the cheese surface and participate to the development of organoleptic properties. By alkalinizing the surface duringi ts growth, it also establishes suitable conditions for the growth of other ripening microorganisms. Yet, several technological abilities of G. candidum are strains dependent. However, little information is available related to the genetic characteristics that define the flavoring and functional properties of this yeast during the ripening of cheeses. A detailed understanding of G. candidum metabolic activities is a priority for both artisanal cheese makers and large industrial cheese factories in order to detect the most efficient strains for their product. The main objective of this study was to determine the genetic diversity within the G. candidum species by comparative genomic and to propose a rapid molecular method for the identification and characterization of the strains. Eight strains of G. candidum of dairy origin was sequenced. The genomes obtained had an average of 24.5 Mb and 5,230 putative genes. The sequence homologies show that the strains divide into three distinct groups for which each contains unique genes. On the basis of the genomic sequences, a MLST method was optimized and validated for 41 G. candidum strains. This method reproduces the results obtained for the genomic analysis and allows a rapid identification of the strains and their grouping.The results generated in this project will improve our understanding of the physiology and the utility of the G. candidum strains during the ripening of cheese to ultimately be able to better control it.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Lille, Lille, France / L'industrie laitière revêt une importance primordiale au sein du secteur agroalimentaire, constituant 20% de l'ensemble des industries agroalimentaires. Le fromage, en tant que produit phare de la transformation du lait, occupe une position prédominante, particulièrement en France et au Québec. La demande croissante des consommateurs pour des produits naturels et sains, associée à la nécessité de prolonger la durée de conservation des fromages, pousse les professionnels du secteur à adopter des pratiques de « clean label » et à développer des techniques de biopréservation, pour préserver la qualité des produits tout en répondant aux préoccupations sanitaires et de naturalité. Les écosystèmes fromagers abritent une grande diversité microbienne, qui participe à leur typicité, et représentent une opportunité de découvrir des candidats potentiels pour la biopréservation. L'isolement de souches possédant une activité antimicrobienne dans le fromage devient de plus en plus intéressant, notamment pour l'inhibition des microorganismes d'altération et/ou pathogènes. Dans ce projet, deux fromages artisanaux français, le Carré du Vinage et la Bourle Roncquoise, et deux fromages québécois, un cheddar et un fromage à croûte lavée, ont été sélectionnés. La caractérisation globale du microbiote des fromages français a été réalisée en utilisant des méthodes moléculaires, afin de déterminer leur typicité et leur diversité microbiologique. Grâce à un isolement systématique des microorganismes de ces fromages, un total de 830 isolats bactériens et fongiques ont pu être caractérisés pour leurs activités antimicrobiennes sur gélose double couche. L'activité antifongique a été testée contre trois levures et quatre moisissures indésirables et l'activité antibactérienne, contre neuf bactéries pathogènes ou d'altération. Les 36 isolats fromagers ayant démontré une capacité d'inhibition vis-à-vis des différents contaminants ont été identifiés par séquençage du gène de l'ARNr 16S (bactéries) ou des régions ITS (Internal Transcribed Spacer) (levures). Parmi ces isolats, les levures Metschnikowia pulcherrima LMA-2038 du Carré du Vinage, et Trichosporon asahii LMA-810 de la Rose Blanche ont montré des activités à la fois antifongiques (contre Yarrowia lipolytica, Rhodotorula mucilaginosa, Cladosporium cladosporioides et Penicillium commune) et antibactériennes (contre Listeria innocua et Clostridium tyrobutyricum). Leur potentiel comme agent de biopréservation a été testé dans des fromages modèles. Leur ajout a significativement diminué la croissance des deux levures contaminantes Y. lipolytica et R. mucilaginosa. Des tests de caractérisation des potentiels composés antimicrobiens ont été réalisés afin de mieux comprendre la nature des molécules impliquées dans ces activités antagonistes. Ces travaux confirment que les fromages sont des réservoirs potentiels de souches antimicrobiennes qui pourraient servir comme agent de biopréservation et participer au développement d'outils pour répondre au « clean label ». / The dairy industry is a major sector of the agri-food industry, representing 20% of the total agri-food industry. Cheese, as the primary product of milk transformation, holds a significant position, particularly in France and Quebec. The increasing consumer demand for natural and healthy products, coupled with the need to extend the shelf life of cheeses, is driving industry professionals to adopt « clean label » practices and develop biopreservation techniques to preserve product quality while addressing health and naturalness concerns. Cheese ecosystems host a diverse microbial population that contributes to their typicity and offer an opportunity to discover potential candidates for biopreservation. The isolation of strains with antimicrobial activity from cheese has become increasingly interesting, especially for inhibiting spoilage and/or pathogenic microorganisms. In this project, two artisanal French cheeses and two Quebec cheeses were selected. The overall characterization of the microbiota in French cheeses was conducted using molecular methods to visualize their uniqueness and microbial diversity. Through systematic isolation of microorganisms from these cheeses, a total of 830 isolates comprised of bacteria, yeasts, and molds were characterized for their antimicrobial activities on double-layer agar. Antifungal activity was tested against three undesirable yeasts and four molds, while antibacterial activity was tested against nine pathogenic or spoilage bacteria. Among these, 36 cheese isolates demonstrating inhibition capacity against various contaminants were identified by DNA sequencing of the 16S rRNA (bacteria) or ITS (yeasts) regions. Among them, the yeasts Metschnikowia pulcherrima LMA-2038 from « Carré du Vinage » and Trichosporon asahii LMA-810 from « Rose Blanche » exhibited both antifungal activity (against Yarrowia lipolytica, Rhodotorula mucilaginosa, Cladosporium cladosporioides, and Penicillium commune) and antibacterial activity (against Listeria innocua and Clostridium tyrobutyricum).Their potential as biopreservation agents was tested in model cheeses, significantly reducing the growth of the two contaminating yeasts, Y lipolytica and R. mucilaginosa. Characterization tests of potential biopreservation compounds were conducted to better understand the nature of the molecules involved in these antagonistic activities. These findings confirm that cheeses are potential reservoirs of antimicrobial strains that could serve as biopreservation agents and contribute to the development of tools to meet the « clean label » requirements.

Titre de l'écran-titre (visionné le 4 mars 2024) / Les différentes activités au sein des élevages laitiers peuvent mener à la génération de grandes quantités de bioaérosols et à la suspension de contaminants dans l'air. Le personnel travaillant dans ces élevages est donc constamment exposé à divers agents biologiques pouvant provoquer un déclin des fonctions pulmonaires. Les méthodes de logement alternatif (stabulation libre) sont utilisées afin de respecter les nouvelles revendications sur le bien-être animal. Toutefois, le mouvement accentué des vaches pourrait être lié à un déclin dans la qualité de l'air au sein du bâtiment et augmenter les risques de maladies pulmonaires. Cette étude avait pour but de caractériser la qualité de l'air entre cinq élevages à stabulation libre et cinq élevages à stabulation entravée au Québec. Cette étude avait également pour but de caractériser les bioaérosols et les agents étiologiques dans ces environnements et d'identifier les facteurs environnementaux ayant le plus grand impact sur leur concentration. L'air a été prélevé dans chaque élevage à trois reprises à l'aide d'un SASS$^\textup{®}$ 3100 durant l'hiver. Les élevages visités utilisaient tous la litière de paille et la ventilation mécanique. D'autres caractéristiques des bâtiments ont été récoltées, comme le nombre de vaches dans l'étable (vaches laitières, génisses et taures), le volume du bâtiment, les taux de changement d'air et bien d'autres. Les poussières organiques ont également été monitorées à l'aide du *DustTrakᵀᴹ DRX Aerosol Monitor* et les concentrations de gaz avec un analyseur de gaz infrarouge. De la litière souillée a aussi été échantillonnée à plusieurs endroits dans les élevages. Les comparaisons ont été effectuées au niveau des bactéries totales, des moisissures de genre *Penicillium/Aspergillus*, des archées, des endotoxines, des poussières organiques (total, PM10, PM4, PM2.5, PM1) et des gaz (CO₂, NH₃, N₂O). Plusieurs microorganismes ont également été ciblés afin de détecter leur présence dans les élevages visités. Aucune différence significative n'a été observée entre les deux types d'élevage au niveau de la qualité de l'air. De plus, *Escherichia coli, Enterococcus spp., Clostridium perfringens, Aspergillus fumigatus, Staphylococcus aureus, Saccharopolyspora rectivirgula, Coxiella burnetii* et *Klebsiella pneumoniae* ont été détecté en grandes concentrations. Les analyses de corrélation avec les variables environnementales semblent montrer que les concentrations dans la litière souillée seraient liées aux concentrations dans l'air pour la plupart des microorganismes. De plus, la qualité de l'air semble être grandement influencée par la conception des bâtiments (Volume et ventilation) et non par le mouvement accentué des vaches, / The various activities within dairy barns can generate large amounts of bioaerosols and the suspension of contaminants in the air. Barn workers are therefore constantly exposed to various biological agents that can cause a decline in lung function. Alternative housing methods (free-stall housing) are used to respect the new demands on animal welfare. However, the increased movement of cows in free-stall farms might produce a decline in air quality within the barn and increase the risk of disease of barn workers. The purpose of this study was to compare air quality between five free-stall and five tie-stall farms in Quebec. This study also aimed to characterize bioaerosols and etiological agents collected in these environments and to identify the environmental factors with the greatest impact on their concentration. Air was sampled from each barn at three different times using the SASS$^\textup{®}$ 3100 Dry Air Sampler during the winter. All farms used straw bedding and mechanical ventilation. Other characteristics of the barns were collected (number of cows housed in that barn, volume, air exchange rates, etc.). Organic dust and gas concentrations were also monitored using the DustTrakᵀᴹ DRX Aerosol Monitor and an infrared gas analyzer, respectively. Soiled bedding was also sampled at several locations in the barns. Comparisons were made for total bacteria, *Penicillium/Aspergillus* moulds, archaea, endotoxins, organic dust (total, PM10, PM4, PM2.5, PM1) and gases (CO₂, NH₃, N₂O). Several microorganisms were also targeted to detect their presence in the farms visited. No significant differences in air quality were observed between the two types of farming. In addition, *Escherichia coli, Enterococcus spp., Clostridium perfringens, Aspergillus fumigatus, Staphylococcus aureus, Saccharopolyspora rectivirgula, Coxiella burnetii* and *Klebsiella pneumoniae* were detected in high concentrations. Analyses of correlations with environmental variables suggest that, for most microorganisms, concentrations in soiled bedding are related to airborne concentrations. In addition, air quality appears to be greatly influenced by building design (volume and ventilation) and not by the increased movement of cows.

Une analyse microbiologique détaillée a été réalisée sur 111 échantillons provenant de lait cru de vache de fromageries artisanales du Québec. Parmi les analyses effectuées, on note le compte des bactéries mésophiles, des bactéries psychrophiles, des coliformes, de Staphylococcus aureus et une analyse détaillée des levures et moisissures (L&M). Les échantillons provenaient de 13 fromageries et ont été récoltés pendant sept mois, entre février et octobre 2009. Un effet de terroir, de race, de production biologique et de lieu géographique a aussi été mesuré. Au total, 505 isolats de L&M ont été prélevés du lait cru ainsi que 103 isolats de L&M ont été prélevés de fromages en cours d'affinage. Après analyse, 82 espèces de L&M ont été identifiées. Pour quatre fromageries, une analyse plus détaillée a été réalisée au niveau des L&M. Chacune des quatre fromageries a montré un profil de L&M unique, tant au niveau quantitatif qu'au niveau des espèces dominantes. Une analyse génétique a été réalisée sur 13 isolats appartenant à l'espèce Issatchenkia orientalis et provenant d'échantillons de laits crus ou de fromages. Les isolats ont été différenciés à l'aide du «Multilocus sequence typing» (MLST). Une persistance des souches dans le temps a pu être observée pour une même fromagerie, tandis qu'il y avait une diversité observable parmi les six fromageries analysées. Finalement, différentes capacités technologiques ont été mesurées sur six isolats appartenant à l'espèce Galactomyces geotrichum et comparées à une souche industrielle de la même espèce. La vitesse de croissance, la tolérance au sel, la protéolyse, la lipolyse et l'utilisation du lactate ont été mesurés afin de déterminer si les souches isolées du lait de terroir ont un potentiel d'application industrielle.

La Maladie Hollandaise de l'Orme (MHO) est causée par des champignons du genre Ophiostoma. Ceux-ci sont responsables de la mort de plusieurs centaines de milliers d'ormes adultes en Europe ainsi qu'en Amérique du Nord, modifiant de manière drastiques les paysages forestiers et urbains. L'étude de la MHO a permis de caractériser deux espèces différentes, O. ulmi et O. novo-ulmi, qui présentent des phénotypes différents en terne de virulence et de croissance. L'analyse de données de séquençage à haut débit (génomique) associée à l'utilisation de données phénotypiques s'est répandue ces dernières décennies dans le domaine de la phytopathologie et permet de comprendre plus en détails la structure des populations ainsi que les gènes et mécanismes impliqués dans l'adaptation chez les champignons pathogènes. Dans le premier chapitre, nous comparons les caractéristiques évolutives des champignons phytopathogènes des cultures et des forêts. Nous contrastons l'impact des différents degrés de domestication et de gestion des milieux agricoles et forestiers sur ces populations de pathogènes. Les milieux agricoles et les forêts présentent des caractéristiques très différentes, comme le temps de génération ou le niveau de domestication. Cependant, nous trouvons que les mécanismes modelant les populations de pathogènes restent similaires, comme l'hybridation, les sauts d'hôtes, la sélection, la spécialisation et l'expansion clonale. Dans un second temps nous faisons un bilan des méthodes et techniques disponibles pour la gestion et l'amélioration des plantes de ces systèmes afin de prévenir ou lutter contre de futures épidémies. Dans le second chapitre, nous avons utilisé des données de génomiques pour examiner la structure génétique des populations des champignons responsables de la Maladie Hollandaise de l'Orme (MHO) Ophiostoma ulmi et Ophiostoma novo-ulmi. Nous quantifions et caractérisons la diversité génétique au sein des quatre lignées génétiques, ainsi que la divergence et la phylogénie entre chaque taxon. Nous décrivons le rôle de l'hybridation et de l'introgression dans l'histoire évolutive de ces pathogènes comme étant le mécanisme principal générant de la diversité génétique. La production de données phénotypiques nous permet également de caractériser l'impact de l'introgression sur l'adaptation de ces espèces. Dans le troisième chapitre, nous avons utilisé une approche « GWAS » (Genome Wide Analysis Study) pour révéler les marqueurs impliqués dans l'adaptation à la température et à un composé de défense de l'hôte chez O. ulmi et O. novo-ulmi. Nous trouvons d'importants gènes et familles de gènes associés avec les phénotypes de croissance et de virulence comme des transporteurs, des cytochromes, des protéines de choc thermique ou des protéines impliquées dans le système d'incompatibilité végétative qui pourraient jouer un rôle dans la protection contre les virus. / Dutch Elm Disease (DED) is a highly destructive tree disease caused by fungi from the Ophiostoma genus. These fungi are responsible for the deaths of hundreds of thousands of mature elm trees both in Europe and in North America. Studies on DED allowed the characterization of two disctinct species, O. ulmi and O. novo-ulmi, that exhibit different virulence and growth phenotypes. Global pathogen genomics data including population genomics and high-quality reference assemblies are crucial for understanding the evolution and adaptation of pathogens. In a first chapter, we review crops and forest pathosystems with remarkably different characteristics, such as generation time and the level of domestication. They also have different management systems for disease control which is more intensive in crops than forest trees. By comparing and contrasting results from pathogen population genomic studies done on widely different agricultural and forest production systems, we can improve our understanding of pathogen evolution and adaptation to different selective pressures. We find that despite these differences, similar processes such as hybridization, host jumps, selection, specialization, and clonal expansion are shaping the pathogen populations in both crops and forest trees. We propose some solutions to reduce these impacts and to lower the probability of global pathogen outbreaks so that we can envision better management strategies to sustain global food production as well as ecosystem services. In a second chapter, we investigate how hybridization and the resulting introgression can drive the success of DED fungi via the rapid acquisition of adaptive traits. Using whole-genome sequences and growth phenotyping of a worldwide collection of isolates, we show that introgression has been the main driver of genomic diversity and that it impacted fitness-related traits. Introgressions contain genes involved in host-pathogen interactions and reproduction. Introgressed isolates have enhanced growth rate at high temperature and produce different necrosis sizes on an in vivo model for pathogenicity. In addition, lineages diverge in many pathogenicity-associated genes and exhibit differential mycelial growth in the presence of a proxy of a host defence compound, implying an important role of host trees in the molecular and functional differentiation of these pathogens. In the third chapter, we performed the identification of O. ulmi and O. novo-ulmi genes potentially associated with virulence and growth using Genome-Wide Association (GWA) analysis. We measured necrosis size induced on apples as a proxy for fungal virulence and measured growth rates at three different temperatures and two different media. We found several candidate genes for virulence, such as a CFEM domain containing protein and a HC-toxin efflux carrier. For growth, we identify several important gene families such as ABC and MFS transporters, cytochromes, transcription factors and proteins from the vegetative incompatibility complex.

De 1956 à 1986, l'utilisation des glycopeptides en thérapeutique infectieuse a été marquée par de francs succès dans le traitement des infections graves dues à des bactéries à Gram positif. La vancomycine et la téicoplanine sont des antibiotiques de grande importance thérapeutique utilisés à travers le monde pour traiter les infections graves dues aux staphylocoques, aux entérocoques, aux streptocoques et à Clostridium difficile à cause de la résistance de ces bactéries à d'autres antibiotiques. Malheureusement, depuis 1986, on a assisté à l'émergence et la dissémination de la résistance aux glycopeptides chez un grand nombre d'espèces pathogènes telles que les entérocoques et plus récemment Staphylococcus aureus résistant à la méticilline. Dans ce contexte de dissémination de la résistance aux glycopeptides, mon projet de doctorat fournit d'importantes données grâce à la mise en évidence d'un réservoir des gènes vanB, vanD et vanG dans la flore intestinale humaine. Nous avons caractérisé pour la première fois plusieurs allèles du gène vanG dans la flore humaine. Puis, nous avons isolé et caractérisé deux nouvelles espèces bactériennes anaérobies résistantes aux glycopeptides. Les analyses phylogénétiques ont montré que ces nouvelles espèces appartiennent au groupe phylogénétique XlVa des Clostridium. La première espèce a été nommée Clostridium lavalense sp. nov. CCRI-9842T . Cette souche est résistante à la vancomycine du fait de la présence du locus vanB2 porté par le transposon Tn5382. La deuxième espèce isolée a été nommée Ruminococcus gauvreaui sp. nov. CCRI-161101 . Cette souche est résistante à la vancomycine et à la téicoplanine et contient le locus vanD qui confère la résistance aux glycopeptides ainsi qu'un locus apparenté au locus vanG décrit chez les ERG. Il s'agit de la première description du locus vanD de résistance aux glycopeptides dans une espèce autre que les entérocoques habituellement connus comme réservoir de ce locus de résistance. De plus, un nouvel allèle du gène vanG a été caractérisé dans la souche R. gauvreaui CCRI-16110'. Ainsi les résultats de nos travaux ont permis de montrer que le tube digestif humain représente un important réservoir des gènes de résistance aux glycopeptides qui sont parfois présents dans des espèces bactériennes encore inconnues du tube digestif. Ces nouvelles données vont permettre de mieux adapter les outils de contrôle des infections dues à des bactéries résistantes aux glycopeptides. / From 1956 to 1986, glycopeptide use in infectious disease therapy was marked by astounding success for the treatment of serious Gram-positive bacterial infections. Vancomycin and teicoplanin are considered as the last resort glycopeptide antibiotics presently in use for the treatment of serious Staphylococcus spp., Enterococcus spp., Streptococcus spp. and Clostridium difficile drug-resistant infections. Unfortunately, the last twenty years have seen the emergence and dissemination of glycopeptide-resistant pathogenic strains such as methicillin-resistant Enterococcus spp. and, more recently, methicillin-resistant Staphylococcus aureus. In this context of glycopeptide resistance dissemination, my thesis serves as an important contribution through the identification of vanB, vanD and vanG reservoir genes in the human intestinal flora. We have, for the first time, characterized several alleles of the vanG gene in the human flora and have isolated and characterized two new anaerobic glycopeptide-resistant bacterial strains. Phylogenetic analyses have shown that these new strains belong to the Clostridium XlVa phylogenetic group. The first strain was named Clostridium lavalense sp. nov. CCRI-98421 . This strain is resistant to vancomycin, due to the presence of the vanB2 locus carried by Tn5382/1549 transposon. The second strain was named Ruminococcus gauvreaui sp. nov. CCRI-16110r and is resistant to vancomycin and teicoplanin. Ruminococcus gauvreaui CCRI-161101 contains the vanD locus, which confers glycopeptide resistance in enterococci, along with a vanG-like locus described for vancomycin-resistant Enterococcus. This is the first description of a glycopeptide resistance vanD locus in a non-Enterococcus strain, the usual vanD locus reservoir. In addition, a new allele of the vanG gene was characterized in the R. gauvreaui CCRI-16110T strain. Therefore, our results demonstrate that the human digestive tract represents an important reservoir of glycopeptide resistance genes, present in yet-to-be-described intestinal bacterial strains. These data will allow the fine tuning of infection control tools against glycopeptide-resistant bacteria.

L'expression de l'intégrine a5pl et celle de son ligand, la fibronectine (FN), est augmentée au tout début de la cicatrisation cornéenne afin de favoriser la migration des cellules épithéliales. Toutefois, l'expression du collagène de type IV (CIV) et de la laminine (LM), deux composantes majeures de la membrane basale, est diminuée temporairement durant ce processus. Notre laboratoire étudie le promoteur a5 afin de déterminer quels sont les mécanismes responsables de l'augmentation de l'expression de l'intégrine a5(31 dans le contexte de la cicatrisation cornéenne. Jusqu'à maintenant, nous avions démontré que la sous-unité a5 était à la fois modulée par la FN et la densité cellulaire. Ces effets étaient, en partie, causés par des modifications du facteur de transcription Spl (±spécifie protein one¿), un régulateur positif de la transcription du gène a5. Sur le promoteur a5, nous avons identifié un site de liaison potentiel pour le facteur de transcription NFI (±nuclear factor one¿) à proximité de celui des sites Spl et AP-1 (±activator protein one¿) préalablement identifiés. Le premier objectif de cette thèse fut de déterminer l'influence de chacun de ces facteurs sur l'activité du promoteur a5. Le second objectif fut de définir l'influence de la densité cellulaire sur les facteurs de transcription AP-1, Spl et NFI. Finalement, le troisième objectif visait à déterminer l'influence du CIV et de la LM sur l'expression d'a5. Nous avons démontré que les facteurs de transcription AP-1, Spl et NFI modulent l'activité basale du promoteur a5. Nous avons aussi démontré que la densité cellulaire induit des modifications des propriétés des facteurs de transcription AP-1 et NFI. Par la suite, nous avons démontré que la FN, le CIV et la LM influencent individuellement l'expression de la sous-unité a5. Nous avons ensuite démontré que ces influences sont, en partie, causées par des modifications des facteurs de transcription Spl, AP-1 ainsi que NFI. Ainsi, l'expression de la sous-unité a5 s'avère modulée par la densité cellulaire et par des protéines de la matrice extracellulaire (MEC) impliquées dans la cicatrisation cornéenne. Ces influences résultent de modifications dans les propriétés ou les niveaux endogènes des facteurs de transcription AP-1, Spl et NFI.

L'eau est un vecteur important pour la transmission de maladies infectieuses. Les méthodes classiques utilisées pour évaluer la qualité microbiologique de l'eau sont cependant inaptes à garantir l'absence de tous les microorganismes pathogènes. Le développement de nouvelles méthodes moléculaires permettant la détection rapide, sensible, spécifique et abordable de ces microorganismes pourrait diminuer le nombre de cas d'infections reliées à la consommation d'eau potable. Ce mémoire décrit la démarche empruntée pour adapter, utiliser et comparer des méthodes microbiologiques classiques à bord du laboratoire mobile Atlantis (LMA) lors d'une campagne de surveillance de la qualité l'eau en région éloignée. Nous élaborons ensuite sur le processus permettant le transfert technologique de deux méthodes moléculaires ciblant deux indicateurs de contamination fécale, Escherichia coli et les entérocoques. Les résultats de ces recherches permettent de conclure que le LMA pourra jouer un rôle prometteur pour la surveillance des maladies infectieuses d'origine hydrique.