Les antibiotiques ont longtemps été utilisés dans les pratiques d'élevage comme additifs alimentaires pour améliorer la croissance des animaux, comme les porcelets en post-sevrage, ainsi que pour traiter les infections bactériennes, notamment celles causées par Escherichia coli et Salmonella. Cependant, cette pratique a largement contribué à l'émergence de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries commensales et pathogènes, ce qui a conduit à un réel problème de santé publique. Face à l’incidence accrue des infections causées par les bactéries pathogènes résistantes aux antibiotiques, la recherche de solutions alternatives est devenue une urgence et les peptides antimicrobiens naturels (AMPs) et plus particulièrement les bactériocines apparaissent parmi les alternatives prometteuses qui ont été proposées. La microcine J25 (MccJ25) est un peptide antimicrobien produit par Escherichia coli connu pour exercer une puissante activité inhibitrice contre les Enterobacteriaceae, y compris Salmonella. Grâce à sa structure en lasso, la MccJ25 présente une faible sensibilité aux protéases et aux conditions dénaturantes et pourrait ainsi avoir une plus grande stabilité durant un tractus gastrointestinal (GI). Toutes caractéristiques font de la MccJ25 une molécule à fort potentiel d’utilisation comme alternative aux antibiotiques dans le domaine vétérinaire. L’objectif général de cette thèse était d’évaluer le potentiel de MccJ25 comme alternative aux antibiotiques pour l’inhibition de Salmonella dans les conditions physiologiques du tube digestif du porc. Dans la première partie de cette étude, la stabilité et l’activité inhibitrice de la MccJ25 ont été évaluées dans les différents compartiments du tractus GI en utilisant le simulateur dynamique in vitro TIM-1. La MccJ25 a démontré une plus grande stabilité au niveau de l'estomac, tandis qu'une dégradation modérée a été observée dans le compartiment duodénal. Les formes de dégradation de la MccJ25 ont été analysées par LC-MS/MS et selon l’approche des réseaux moléculaires utilisant les outils de la plateforme GNPS, et en présence d'enzymes protéolytiques simulant les conditions duodénales. Les principales enzymes responsables de la dégradation de la MccJ25 ont ainsi pu être identifiées. Dans un deuxième temps, les concentrations minimales inhibitrices (CMI) et bactéricides (CMB) de la MccJ25 ont été déterminées in vitro contre Salmonella enterica subsp. enterica serovar Newport ATCC6962 dans le milieu LB ainsi que dans le milieu Macfarlane qui simule les conditions coliques du porc. Cette activité inhibitrice a été également comparée à celle de deux autres antimicrobiens, la réutérine et la rifampicine. Enfin, dans un troisième temps, l’activité de la MccJ25 contre Salmonella Newport et son impact sur la composition et l’activité métabolique du microbiote colique du porc ont été évalués en utilisant le modèle in vitro de fermentation en continu PolyFermS qui simule les conditions du côlon proximal porcin. L’activité inhibitrice contre Salmonella Newport a été évaluée par la méthode de de diffusion sur gélose, tandis que l’impact sur les différents groupes bactériens du microbiote colique porcin a été quantifié par la méthode de qPCR-PMA et par séquençage Illumina MiSeq. De façon remarquable, la MccJ25 n'a pas induit de modification significative de la composition du microbiote colique, alors qu'elle a fortement inhibé la croissance de Salmonella Newport, contrairement à la réutérine ou la rifampicine. Par ailleurs, l’analyse de l’activité métabolique du microbiote colique à l’aide du logiciel R et effectuée à partir des données de LC-MS, a démontré un effet significatif de la MccJ25 sur le métabolome intracellulaire alors qu’aucun effet significatif n’a été observé sur le métabolome extracellulaire. En conclusion, l’application d’approches microbiologiques, métagénomiques et métabolomiques très originales, variées et complémentaires nous a permis de confirmer le potentiel de la MccJ25 quant à la possibilité de son utilisation comme une alternative aux antibiotiques dans les pratiques d’élevage. Sa stabilité dans les premières étapes de digestion, sa spécificité à l'égard de Salmonella et le fait que son introduction dans le microbiote intestinal n'entraîne pas de dysbiose, la désignent comme un bon candidat dans la lutte contre la salmonellose. Des études complémentaires seront cependant nécessaires afin de confirmer ces résultats in vivo en conditions réelles d’élevage. / Antibiotics have long been used in animal husbandry practices as feed additives to improve animal growth as well as to treat bacterial infections, including those caused by Escherichia coli and Salmonella. However, this practice has largely contributed to the emergence of antibiotic resistance in commensal and pathogenic bacteria, which has led to a real public health problem. The increased incidence of infections caused by antibiotic-resistant pathogenic bacteria, has promoted the search for new alternatives and natural antimicrobial peptides (AMPs), including bacteriocins are among the promising alternatives that have been proposed. Microcin J25 (MccJ25) is an antimicrobial peptide produced by Escherichia coli and known to exert a potent inhibitory activity against Enterobacteriaceae, including Salmonella. Thanks to its lasso structure, MccJ25 has a low sensitivity to proteases and to denaturing conditions suggesting a higher stability in the gastrointestinal tract (GI) conditions. These characteristics make MccJ25 a molecule with high potential for use as an alternative to antibiotics in the veterinary field. The general objective of this thesis was to evaluate the potential of MccJ25 as an alternative to antibiotics for the inhibition of Salmonella in the physiological conditions of the digestive tract of piglet. In the first part of this study, the stability and the inhibitory activity of MccJ25 were evaluated in the different compartments of the GI tract using the dynamic simulator TIM-1. MccJ25 demonstrated higher stability in the stomach compartment; however, a moderate degradation was observed when the peptide entered the duodenum. Degradation products of MccJ25 in duodenal conditions and in the presence of different proteolytic enzymes were further analyzed using LC-MS/MS and subsequent molecular networking analysis using the Global Natural Product Social Molecular Networking platform (GNPS). Thus, the enzymes responsible for the degradation of MccJ25 have been identified. In the second part of the present study, the minimal inhibitory (MIC) and bactericidal (MBC) concentrations of MccJ25 were determined in vitro against Salmonella enterica subsp. enterica serovar Newport ATCC6962 in LB medium as well as in MacFarlane medium that simulates the swine colonic conditions. This inhibitory activity was also compared to that of two other antimicrobials namely reuterin and rifampicin. Finally, the activity of MccJ25 against Salmonella Newport and its impact on the composition and the metabolic activity of the swine colonic microbiota were evaluated using the in vitro continuous fermentation model PolyFermS that simulates the swine proximal colon conditions. The inhibitory activity against Salmonella Newport was evaluated using the agar diffusion assay, while the impact on the different bacterial groups of the swine colonic microbiota was quantified by qPCRPMA method and Illumina MiSeq sequencing. Interestly, MccJ25 did not induce any significant modification of the composition of the colonic microbiota, whereas it strongly inhibited the growth of Salmonella Newport, unlike reuterin and rifampicin. However, the analysis of the metabolic activity of the colonic microbiota using the R software and the LC-MS data, demonstrated a significant effect of MccJ25 on the intracellular metabolome. No significant effect was obtained with extracellular metabolome. In conclusion, the application of very original, varied and complementary microbiological, metagenomic and metabolomic approaches allowed us to confirm the potential of MccJ25 for use as an alternative to antibiotics in the veterinary sector. Its stability in the early stages of digestion, its specificity with regard to Salmonella and the fact that its addition into the intestinal microbiota does not cause any dysbiosis, suggested it as a good candidate as an anti-Salmonella. However, additional studies remain necessary to confirm these results in vivo under real animal use conditions.

Résumé indisponible / The objective of this thesis focuses on the study and the development of bioinformatics platforms and tools on the grid. The second objective is to develop applications in molecular epidemiology and metagenomics based on these tools and platforms. Based on the studies of existing bioinformatics platforms and tools, we propose our solution: a platform and a portal for molecular epidemiology and high throughput metagenomics on the grid. The main idea of ​​our platform is to simplify the submission of jobs to the grid via the pilots jobs (jobs generic that can control and launch many real tasks) and the PULL model (tasks are retrieved and executed automatically). There are other platforms that have similar approaches but our platform focuses on the simplicity and the saving time for the submission of jobs. Bioinformatics tools chosen to deploy the platform are popular tools that can be used in many bioinformatics analyses. We apply a workflow engine in the platform so that users can make the analysis easier. Our platform can be seen as a generalized system that can be applied to both the epidemiological surveillance and metagenomics of which two use cases are deployed and tested on the grid. The first use case is used to monitor bird flu. The approach of this application is to federate data sequences of influenza viruses and provide a portal with tools on the grid to analyze these data. The second use case is used to apply the power of the grid in the analysis of high throughput sequencing of amplicon sequences. In this case, we prove the efficiency of the grid by using our platform to gridifier an existing application, which has much less performance than the gridified version.

Les systèmes hydrothermaux associés à la serpentinisation sont anoxiques et riches en $H_2$, $CH_4$ et molécules organiques. Ces composants alimentent des micro-organismes qui colonisent les systèmes serpentinisés, et ce en dépit d’un pH élevé et de faibles concentrations en accepteurs d'électrons et en carbone dissous. Dans ce travail, les communautés microbiennes ont été étudiées en se focalisant sur Prony, un écosystème serpentinisé côtier de Nouvelle-Calédonie, puis, en comparant différents écosystèmes serpentinisés, pour faire émerger des similarités taxonomiques et fonctionnelles. À Prony, nos analyses de métabarcoding ont mis en évidence l'importance d’une biosphère rare. L'analyse de métagénomes a permis de reconstruire 82 génomes procaryotes. Un de ces génomes est phylogénétiquement proche des espèces du genre Serpentinomonas, bactéries chimiolithotrophes isolées du site serpentinisé The Cedars, qui détiennent le record d’alcalophilie. Ces espèces et d'autres phylotypes, tels que les taxons affiliés aux Lost City Methanosarcinales, ont été trouvés dans plusieurs sites serpentinisés et pourraient contribuer à la définition d'une signature biologique des phénomènes de serpentinisation. En ciblant spécifiquement les métabolismes enrichis dans les milieux serpentinisés, nous avons pu mettre en évidence l'importance du métabolisme de l'hydrogène, des mécanismes cellulaires de réponse aux stress et d’une voie de dégradation des phosphonates, reposant sur l’activité d'une C-P lyase. Cette voie métabolique, qui a un rôle clé dans l'assimilation du phosphore et la libération de molécules organiques, vient enrichir les modèles écologiques des systèmes serpentinisés. / Serpentinizing hydrothermal systems are anoxic and enriched in $H_2$, $CH_4$ and organic molecules. These compounds support microbes that colonize serpentinizing systems, despite high pH and low concentrations of electron acceptors and dissolved inorganic carbon. In this work, two axes were explored to study the microbial communities. On the one hand, we focused on Prony, a coastal serpentinizing site in New Caledonia, and on the other hand we compared different serpentinizing systems to reveal taxonomic and functional similarities. At Prony, our metabarcoding analyses highlighted the importance of the rare biosphere. Moreover, 82 prokaryotic genomes were successfully reconstructed using five metagenomes from Prony. One of these genomes was phylogenetically close to the species of the genus Serpentinomonas, chemolithotrophic bacteria isolated at the serpentinizing site The Cedars that are capable of growth up to pH 12.5. These species, and other phylotypes, such as taxa affiliated with Lost City Methanosarcinales were identified in several serpentinizing sites and could contribute to the definition of a biological signature associated with serpentinization. By specifically targeting enriched metabolisms in serpentinizing environments, we highlighted key functions associated with hydrogen metabolism and environmental stress response mechanisms. The comparison of serpentinizing metagenomes revealed the importance of a phosphonate degradative pathway, based on the activity of a C-P lyase. This metabolic pathway, which plays a key role in the uptake of phosphorus and the release of organic molecules, was integrated into the ecological models of serpentinizing systems.

Dans le contexte de la bioéconomie, la découverte et la caractérisation des enzymes capables de dégrader la paroi végétale est particulièrement intéressante pour l’utilisation de la biomasse lignocellulosique dans l’industrie. A cet égard, la métagénomique fonctionnelle est un outil puissantpour découvrir de nouvelles enzymes à partir d’écosystèmes microbiens variés, comme l’illustrent les travaux sur le tube digestif du termite Pseudacanthotermes militaris. Cette étude a fourni une mine d’informations et identifié un hypothétique locus d’utilisation du xylane (XUS), codant pour cinq glycosides hydrolases (GH) et une carbohydrate esterase (CE) de Bacteroidales.Le XUS du métagénome de Pseudacanthotermes militaris contient une xylanase de la famille GH10 qui possède une organisation modulaire complexe dans laquelle la séquence du domaine GH10 est interrompue par une insertion de deux carbohydrate binding modules (CBM). Des travaux préliminaires ont montré que cette enzyme modulaire, désignée Pm25, est active sur xylane. Par conséquent, un des objectifs de cette étude a été la caractérisation détaillée des propriétés biochimiques et catalytiques de Pm25. Le rôle des CBM a également été examiné en quantifiant les interactions protéines-sucres et permettant ainsi une meilleure compréhension du rôle spécifique de ces modules, les résultats obtenus permettent de cerner l’impact de la modularité de Pm25 sur ses propriétés fonctionnelles.Dans une deuxième partie de l’étude, nous avons entrepris d’étudier la fonction de Pm25 dans le contexte du cluster XUS. Pour ce faire, nous avons étudié les enzymes adjacentes à Pm25 sur le locus,une autre GH10, une GH11, une GH115 et une GH43. La comparaison des paramètres cinétiques et une étude détaillée des produits d’hydrolyse ont été analysés par spectrométrie de masse et ont révélé que la GH10 et la GH11 étaient les enzymes clefs de la dépolymérisation en étant 20 fois plus efficaces que Pm25. En parallèle, nous avons développé un protocole pour l’utilisation de la micro-thermophorèse (MST) pour quantifier les interactions CBM-sucres, une approche intéressante qui nécessite peut d’échantillon et de ligand contrairement à d’autres méthodes biophysiques. Dans l’ensemble, cette étude a révélé le rôle important de Pm25 et ses homologues dans les locus d’utilisation des xylanes chez les Bacteroidetes et a permis d’identifié le sens de cette architecture particulière. / In the context of bioeconomy, the discovery and study of plant-cell wall degrading enzymes is particularly relevant for the use of lignocellulosic biomass for industrial purposes. In this respect, functional metagenomics has proven to be a powerful tool to discover new enzymes from a variety of microbial ecosystems, as exemplified by work performed on the gut of the termite Pseudacanthotermes militaris. This study provided a wealth of information and identified an interesting hypothetical xylan utilization system, encoding five glycoside hydrolases (GH) and one carbohydrate esterase (CE) annotated from bacteroidales. The Pseudacanthotermes militaris-derived putative XUS cluster contains a GH10 xylanase that displays a quite complex modular arrangement wherein the GH10 catalytic module contains two insertional carbohydrate binding modules (CBM). During the preliminary work, this modular enzyme, designated Pm25, was shown to be active on xylan, thus in the present research we set out to more thoroughly characterize its biochemical and catalytic properties.The role of the CBM was also investigated, quantifying protein-carbohydrate interactions and thus providing better insight into the specific role of the modules. Taken together, the results obtained provide insight into how Pm25 modularity translates into functional properties. In second part of our study, we set out investigate the function of Pm25 in the context of the XUS cluster. To achieve this we studied a xylan utilization system, which is constituted by another GH10, GH11, GH115 and GH43. The comparison of kinetic parameters and a detailed end product analysis by mass spectrometry showed that GH10 and GH11 outweigh over 20 fold Pm25 catalytic efficiency. In parallel, we developed the use of MicroScale Thermophoresis (MST) to quantify CBM-carbohydrates interactions, an interesting approach requiring smaller concentration of proteinsand ligands compared to other biophysical methods. Overall this study highlighted the important role of Pm25 homologs in the xylan utilization system in Bacteroidetes, and pinpointed the meaning of its unusual architecture.

Les bactéries et champignons des sols sont impliqués dans différentes fonctions des écosystèmes terrestres. Ils sont notamment investis dans la formation des sols, la stabilité des agrégats et les successions végétales. La Nouvelle- Calédonie est un archipel subtropical, classé comme hotspot de biodiversité et dont un tiers de la surface est recouvert par les substrats ultramafiques. Ces milieux sont caractérisés par de faibles concentrations en nutriments (N, K, P) et de fortes concentrations en métaux lourds (Ni, Co, Cr, Mn). Les écosystèmes présents sur ces substrats sont originaux et diversifiés. Ils sont aussi fortement menacés par l’activité minière. Cependant, pour pouvoir correctement restaurer ces milieux et relancer les dynamiques végétales, il est important de connaître les communautés microbiennes associées à ces écosystèmes ainsi que les facteurs les structurant. Ce travail de recherche a permis d’améliorer nos connaissances sur les communautés microbiennes issues de différents écosystèmes des sols ultramafiques néo-calédoniens, ainsi que sur les interactions existantes entre ces microorganismes et les facteurs biotiques et abiotiques. Les résultats obtenus ont montré que chaque formation végétale et chaque site possèdent une communauté microbienne qui lui est propre, d’où l’intérêt de conserver et protéger les écosystèmes calédoniens. De plus, ces travaux ont aussi montré la capacité des communautés bactériennes et fongiques de servir de bio-indicateurs, et plus particulièrement les communautés fongiques qui sont plus sensibles aux perturbations et variations de la couverture végétale. Il a aussi été démontré qu’en maquis ou forêts monospécifiques, les communautésectomycorhiziennes possèdent des fonctions similaires dans la production d’enzymes de dégradation de la matière organique. Ces travaux ont permis une meilleure connaissance des communautés microbiennes associées auxformations végétales des substrats ultramalfiques ainsi que des facteurs les structurant. Cela devrait améliorer la mise en place des futurs chantiers de restauration de ces écosystèmes. / Soil bacteria and fungi play different functions in terrestrial ecosystems. They are implicated in soil formations, aggregate stability, and plant succession. New Caledonia is a subtropical archipelago, classified as a biodiverse hotspot and a third of its surface is covered by ultramafic soils. These soils are characterised by low concentrations of nutrients (N, K, P) and high concentrations of heavy metals (Ni, Co, Cr, Mn). Ecosystems present in these soils are origina and diversified but strongly threatened by mining activity. It is a necessity to restore these ecosystems after ore exploitation. However, to correctly restorethese environments and relaunch plant dynamics, it is important to identify the microbial communities associated with these ecosystems as well as the structuring factors.This research enabled us to improve our knowledge of microbial communities from different ecosystems on New Caledonian ultramafic substrates, as well as the interactions which exist between these microorganisms and biotic and abiotic factors. Results obtained showed that each plant formation and each site possessed its own microbial community,hence the interest in conserving and protecting New Caledonian ecosystems. Moreover, these works also showed the capacity of bacterial and fungal communities to be used as bioindicators, and more particularly fungal communities which are more sensitive to disturbance and plant cover variations. It has also been demonstrated that in monospecific maquis and rainforests, ectomycorrhizal communities have similar functions in the production of degradative enzymes of organic matter. This research improved understanding of microbial communities associated with plant formations on ultramafic substrates as well as structuring factors. This should improve the implementation of future restoration projectson these ecosystems.

L’altération des roches silicatées constitue le dénominateur commun d’une multitude de problématiques environnementales et sociétales. Du fait de la difficulté d’extrapoler au milieu naturel les cinétiques de dissolution des minéraux mesurées in vitro, cette thèse propose de réviser en profondeur l’approche actuelle de la réactivité minérale du laboratoire au terrain. Ce travail démontre que l’évolution intrinsèque des propriétés texturales et structurales de l’interface réactive au cours de la dissolution induit des variations de vitesse qui ne peuvent être expliquées dans le cadre des théories thermocinétiques classiques. Nous proposons une nouvelle méthode permettant de sonder la réactivité biogéochimique des minéraux sur le terrain et de révéler les interactions réciproques entre le minéral et le monde microbien au sein de la minéralosphère. Nous démontrons la pertinence des phénomènes de passivation pour l’altération de surface et l’incapacité des microorganismes à les surmonter. / Chemical weathering of silicate minerals is central to numerous environmental and societal challenges. This study addresses the long-standing question of the inconsistency between field and laboratory estimates of dissolution kinetics, by revisiting current approaches of mineral reactivity. It is demonstrated that evolution of feldspar reaction rates are inaccurately describedby current kinetics rate laws, due to textural and structural changes occurring at the fluid-mineral interface over the course of the dissolution process. A novel method is developed to enable probing biogeochemical weathering rates in the field. Bacterial and fungal metagenomic data reveal that subtle reciprocal relationships are established between microorganisms and mineral substrates within the mineralosphere. This thesis emphasizes the impact of passivation phenomena on dissolution rates, under field-relevant reacting conditions and the incapacity of microorganisms to overcome the passivation barrier.

La métagénomique vise à étudier le contenu génétique et génomique d'un échantillon provenant d'un environnement naturel. Cette discipline récente s'attache à étudier les génomes de différents organismes provenant d'un même milieu. La métagénomique pose de nouvelles questions, tant d'un point de vue biologique qu'informatique. Les masses de données générées par les études métagénomiques et la complexité des milieux étudiés, nécessitent de développer de nouvelles structures de données et de nouveaux algorithmes dédiés. Parmi les différentes approches existantes en métagénomique, la métagénomique comparative consiste à comparer plusieurs métagénomes afin d'en connaître les divers degrés de similarité. Lorsque cette comparaison se base uniquement sur le contenu brut des échantillons, sans faire appel à des connaissances externes, on parle de métagénomique comparative de novo. L'objectif des travaux que nous proposons est de développer une méthode permettant d'extraire les séquences similaires de deux jeux de données métagénomiques, où chaque jeu peut être composé de centaines de millions de courtes séquences. La comparaison proposée consiste à identifier les séquences d'un premier jeu similaires à au moins une séquence d'un second jeu. Afin d'être rapide et économe en mémoire, l'implémentation de notre méthode a nécessité la conception d'une nouvelle structure d'indexation, basée sur le filtre de bloom. Le logiciel final, nommé Compareads, a une consommation mémoire faible (de l'ordre de quelques go) et peut calculer l'intersection de deux échantillons de 100 millions de séquences chacun en une dizaine d'heures. Notre méthode est une heuristique qui génère un faible taux de faux positifs. Le logiciel Compareads est dédié à l'analyse de grands jeux de données métagénomiques. À l'heure actuelle, il est le seul outil capable de comparer de tels jeux. Compareads a été appliqué sur plusieurs projets métagénomiques. Notre outil produit des résultats robustes, biologiquement exploitables et en accord avec diverses méthodes fondamentalement différentes. Il est actuellement utilisé de manière intensive sur les échantillons provenant de l'expédition tara oceans. Sur ce projet, notre méthode à permis de mettre en évidence que les grands systèmes océaniques influent sur la répartition globale des micro-organismes marins.

Grâce au développement des technologies de métagénomique au cours des dix dernières années, il a été constaté que les micro-organismes représentent la plus grande ressource de diversité métabolique et génétique sur Terre. En effet, un gramme de sol contient 109 cellules bactériennes et 103-104 différentes espèces bactériennes. Certaines sont en mesure de réaliser des réactions enzymatiques conduisant à la dégradation complète de certains polluants toxiques pour l'environnement comme les composés organiques tels que la quinoléine. Cependant, l'immense réservoir de molécules et enzymes microbiennes n'a pas encore été exploité, car plus de 99% d'entre elles ne sont, pour l'instant, pas cultivables in vitro. Mon travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre l'Université SJTU (Shanghai Jiao Tong Université en Chine) et le groupe de G. M.E (Génomique Microbienne Environmentale) du laboratoire Ampère à l'Ecole Centrale de Lyon. Nos partenaires à l'Université SJTU ont construit un réacteur de dénitrification à l'échelle du laboratoire capable de dégrader la quinoléine en retirant la demande chimique en oxygène. Un nouvel outil appelé "Genefish" a été developpé dans notre laboratoire comme une méthode alternative de la métagénomique pour aider à la découverte de nouveaux gènes d'intérêt industriel ou environnemental. A la suite des premiers travaux réalisés dans notre laboratoire, ma thèse présentée ici comporte deux parties.Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié le potentiel de dégradation de la quinoléine présente dans les bactéries d'un sol de référence largement étudié au laboratoire. Pour cela nous avons mis en place des expériences de microcosme qui visent à révéler la diversité potentielle des bactéries responsables de la dégradation de la quinoléine. Des analyses comparatives des profils RISA (Ribosomal Intergenic Spacer analysis) nous ont permis de mettre en évidence des changements dans la structure de la communauté des bactéries du sol incubé en conditions aérobie et anaérobie en présence de quinoléine. La dégradation de la quinoléine a été confirmée par technique de GC/MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry). Les travaux futurs seront de vérifier la communauté de bactéries responsables de la dégradation de quinoléine en utilisant la technique de NGS (Next Generation Sequencing).Le deuxième objectif de ma thèse a été d'utiliser Genefish dont la finalité est de capturer des gènes ciblés (le gène bcr qui serait responsable de la degradation de quinoléine dans le réacteur de nos partenaires) dans l'ADN métagénomique extrait du sol. Genefish consiste à élaborer une souche d'E.coli incluant un plasmide de capture permettant de pêcher les gènes recherchés dans un échantillon d'ADN metagénomique par recombinaison homologue. Le plasmide de capture comprend une cassette de deux gènes toxiques pour la souche qui activés par induction chimique vont permettre la sélection positive directe des clones recombinants, et deux sites multiples de clonage dans lesquels sont insérées les zones de recombinaison qui vont jouer le rôle d'hameçons. Nous avons testé la capacité de Genefish à capturer des produits PCR du gène bcr, l'efficacité de recombinaison reste faible à cause de la persistance de plusieurs copies du plasmide suicide dans la cellule après l' évenement de recombinaison. Par conséquent, trois stratégies ont été essayées pour améliorer l'efficacité: la co-électroporation, la ségrégation de plasmide et la construction de plasmide suicide en mono-copie. Finalement, la stratégie de la ségrégation plasmidique fonctionne mais l'efficacité de recombinaison est encore trop faible peut-être due à l'incertitude des modèles de recombinaison homologue. Les travaux futurs se concentreront sur l'amélioration des fréquences de recombinaison par transfert de fragments du plasmide de capture dans le chromosome de la souche Genefish.

Résumé indisponible

Les picocyanobactéries du genre Synechococcus sont présentes dans tous les types d'environnements marins. Cette ubiquité s'explique en partie par la grande diversité pigmentaire de ces cellules, leur permettant de capturer efficacement la lumière sur une large gamme spectrale. La plupart des souches ont une composition pigmentaire fixe mais certaines sont capables d'ajuster leur pigmentation en fonction de la lumière incidente par un processus physiologique appelé acclimatation chromatique de type IV (AC4). Une approche de métagénomique ciblée originale, combinant des techniques sophistiquées, a été développée afin d'étudier la diversité et la distribution des différents types pigmentaires de Synechococcus in situ. L'intérêt de cette approche a pu être démontré après des optimisations spécifiques. La disponibilité de 25 nouveaux génomes de Synechococcus a permis de faire d'importantes avancées sur la compréhension du mécanisme d'AC4. Un cluster de 4 à 6 gènes, codant pour une phycobiline-lyase et plusieurs régulateurs transcriptionnels, est systématiquement présent chez toutes les souches capables de cette plasticité phénotypique. Deux configurations bien distinctes de ce cluster, nommées AC4-A et AC4-B, ont été découvertes et se retrouvent dans des lignées différentes de Synechococcus. Ces deux types de clusters auraient été soumis à des processus évolutifs distincts. Par ailleurs, certaines singularités phénotypiques entre les souches possédant ces deux types de clusters génomiques ont pu être démontrées. Ce travail de thèse soulève de nouvelles hypothèses sur la régulation de cette plasticité phénotypique ainsi que sur les mécanismes biochimiques associés.