Les microsporidies sont des parasites intracellulaires obligatoires caractérisés par un mode d'infestation original, et pour certaines espèces, par un très fort degré de compaction du génome nucléaire. Des travaux portant sur les mécanismes de régulation transcriptionnelle chez Encephalitozoon cuniculi montrent qu'une organisation polycistronique des gènes est présente. Une maturation aléatoire des messagers conduit à la formation d'une population d'ARNm comprenant des ARNm monocistroniques et polycistroniques. Afin d'améliorer nos connaissances sur la structure des génomes microsporidiens et leur capacité d'adaptation, le sequençage du génome de Brachiola algerae a été initié : 30 bandes d'ADN chromosomiques ont pu être visualisées (taille du génome estimée à 23Mb). Les premières données de séquence ont révélées la présence de plusieurs classes d'éléments transposables ainsi que des gènes codant des enzymes impliquées dans le processus d'ARN interférence

L'utilisation du logiciel Miropeat pour comparer les séquences chromosomiquences d'Encephalitozoon cuniculi révèle la présence de séquences homologues aux différentes extrémités. Cette structure en mosaïque des extrémités a été confirmée par une approche PCR. Le plus intéressant est la présence de gènes dans ces régions. La comparaison des séquences codantes révèle 4 familles de gènes : inter AE , InterB, interC, interD. Nous avons choisi d'investir la famille interB, une famille homogène, avec très peu de gènes incomplets comparée aux trois autres familles. Après la validation de la présence des gènes interB chez les espèces du genre Encephalitozoon, ces gènes ont été retrouvés chez deux autres genres de microsporidies pouvant parasiter l'homme (Brachiola algerae et Vittaforma corneae). Par contre, ces gènes sont absents chez 5 autres genres de microsporidies, dont 2 parasites stricts d'insectes et 3 parasites stricts de poissons. L'expression de ces gènes a été abordée chez l'espèce E. cuniculi. Les gènes interB sont transcrits, et des protèines interB existent également.

La microsporidie, Encephalitozoon cuniculi, parasite intracellulaire, est un pathogène opportuniste. Des reconstructions tridimensionnelles à partir de coupes sériées ont permis de visualiser les différents stades cellulaires au cours de la sporogenèse. L'immunolocalisation de protéines pariétales couplée à l'hybridation in situ des ARNm correspondants ont révélé leur expression différentielle durant le développement intracellulaire. L'étude sur la glycosylation des protéines a permis de démontrer l'absence de N-glycosylation et l'existence d'une voie de O-mannosylation. Semblables à celles des champignons, les chaînes sont linéaires d'une longueur maximale de 8 mannoses liés en alpha1,2 et les mannoprotéines sont localisées dans le capuchon polaire. Des protéines fucosylées sont présentes dans la paroi sporale. La mise au point d'un protocole de séparation des stades sporogoniques en gradient de densité, offre des perspectives d'analyses biochimiques comparatives

Les microalgues rouges de l’espèce Rhodella violacea produisent un exopolysaccharide soluble dans le milieu de culture. Au cours de ce travail, les conditions optimales de production ont été déterminées en étudiant l’activité photosynthétique et le milieu de culture des microalgues. La croissance cellulaire et la production d’EPS de R. violacea sont optimales avec un milieu de culture f/2 modifié, supplémenté en azote et en phosphore. L’irradiance optimale est de 420 μmol de photons.m-2.s-1, sous une température de 24°C avec un pH de 8,3. La culture de la microalgue en photobioréacteur de 5 L a permis la production optimale de 0,5 g.L-1 de polymère. Le polysaccharide produit est un protéoglycane de type xylane sulfaté et de haute masse molaire (1,2 106 g.mol-1), contenant également du rhamnose, du glucose, de l’arabinose, du galactose et de l’acide glucuronique. L’effet antiparasitaire des polymères de microalgues et de macroalgues a été testé sur des microsporidies, in vitro avec des fibroblastes de prépuce humain infestés par Encephalitozoon cuniculi et in vivo contre la nosémose des abeilles causée par Nosema ceranae. L’exopolymère de R. violacea empêche la croissance des microsporidies in vitro et in vivo, et conduit à une diminution de la mortalité des abeilles. D’autres molécules testées ont également une action antiparasitaire, les EPS de Porphyridium purpureum et marinum, et des carraghénanes sulfatés permettent également de diminuer la croissance des microsporidies et la mortalité des abeilles. / Red microalgae from Rhodella violacea species product a soluble exopolysaccharide release in the media. In this study, optimal culture conditions for exopolysaccharide production were investigated, following photosynthesis activity and culture conditions. This study allowed us to determinate R. violacea optimal media for growth and exopolysaccharide production, which is f/2 media supplemented in nitrogen and phosphorus. Optimal physicochemical parameters are an irradiance of 420 μmol photons.m-2.s-1, a temperature of 24°C, and a pH of 8.3. Photobioreactor of 5 L used to cultivate R. violacea in optimal conditions, gave 0.5 g.L-1 of EPS. Structural analysis of the EPS revealed the production of a proteoglycan, principally composed by xylose, sulfated and with a high molecular mass (1.2 106 g.mol-1). The polymer is complex, as it contains different monosaccharide: rhamnose, galactose, arabinose and glucuronic acid. The antiparasitic effect of polymers from microalgae, and macroalgae were investigated on microsporidia, in vitro against Encephalitozoon cuniculi using Human foreskin fibroblasts, and in vivo against Nosema ceranae using bees. Exopolysaccharide from R. violacea decreases microsporidia growth in vivo and in vitro. In addition, in vivo the polymer allows decrease in bees’ mortality. Polysaccharide from others origins also have antiparasitic effet, such as exopolymer from Porphyridium purpureum and marinum, and sulphated carragheenans which reduce microsporidia growth, and decrease bees’ mortality.

Lors de la mise en place d’une interaction hôte-parasite, les principales barrières à franchir sont les mêmes quel que soit l’hôte considéré. Il faut que le parasite rencontre l’hôte puis qu’il soit capable d’échapper à ses systèmes de défenses. Pour cela, au-cours de la coévolution, les parasites ont ainsi développé des stratégies moléculaires leur permettant de pirater les réseaux de l’hôte, menant à l’établissement d’un dialogue moléculaire. Les microsporidies, qui sont des parasites intracellulaires obligatoires, ont, du fait de leur forte dépendance vis-à-vis de leur hôte, probablement développé des stratégies très poussées de piratage. L’objectif de cette thèse a été d’initier le décryptage du dialogue moléculaire qui s’établit entre une microsporidie et son hôte à deux niveaux d’intégration. Au niveau cellulaire, l’étude de la réponse protéique de cellules fibroblastiques humaines à l’infection par Anncaliia algerae a permis de suggérer l’existence d’une stratégie originale de leurre de l’hôte grâce à l’expression d’un élément transposable. Au niveau tissulaire, l’étude de la réponse protéique d’intestin d’abeilles infectées par Nosema ceranae a révélé une perturbation de l’homéostasie du tissu intestinal pouvant être à l’origine d’un impact négatif de l’infection sur le taux de renouvellement de l’épithélium. Un suivi du taux de multiplication des cellules souches intestinales lors d’une cinétique d’infection nous a permis de conforter cette hypothèse. Le suivi de l’expression de gènes impliqués dans les voies de signalisation contrôlant ce taux de renouvellement a confirmé une perturbation de l’homéostasie intestinale de l’abeille. Cependant, les mécanismes par lesquels les microsporidies arrivent à se développer chez leurs hôtes ne sont pas connus et méritent d’être explorés. / Within the host-parasite interaction, the parasite need to cross the same barriers whatever the host considered. First, the parasite has to meet its host and to escape its defense systems. For this purpose, the parasites have developed, during coevolution, molecular strategies allowing them to hijack the host networks, leading to the set-up of a real molecular crosstalk. Microsporidia, which are obligate intracellular parasites, have probably developed very sophisticated strategies to hijack their host cell functions as they are strongly dependent to their hosts. The objective of this thesis was to pave the way to the deciphering of the molecular dialogue that takes place during the interaction between a microsporidia and its host, at two different integration levels. At the cellular level, the study of the proteome response of human fibroblast cells to the infection by Anncaliia algerae allowed us to suggest the existence of a lure strategy used by A. algerae to bypass the host response. At the tissue level, the study of the midgut proteome response of honeybees infected by Nosema ceranae revealed a disturbance of the intestinal homeostasis. These results lead us to the hypothesis of a negative impact of the infection on the midgut epithelium renewal rates. This assumption was confirmed by a monitoring of the multiplication rate of intestinal stem cells during a kinetics of infection and of the expression of genes implicated in the signaling pathways controlling this renewal. However, the underlying mechanisms allowing microsporidia to develop in hosts are not known and deserve to be explored.

La microsporidie Encephalitozoon cuniculi, parasite intracellulaire obligatoire, pathogène de l'homme, est responsable d'infections opportunistes chez des sujets immunodéprimés. Sa spore est protégée par une épaisse paroi protéo-chitineuse pour laquelle peu de données sur les constituants protéiques sont disponibles. Dans ces travaux, nous avons décrit le protéome exprimé dans les stades tardifs de développement d'E. cuniculi. Grâce à des extractions protéiques séquentielles et une double stratégie d'analyse protéomique, après électrophorèse et "Shotgun", 177 protéines différentes ont pû être identifiées, permettant d'obtenir une vision globale de la physiologie de la spore. L'exploitation de ces données et le développement d'un crible bioinformatique a permis l'identification de 4 protéines de paroi. Le premier modèle dynamique de morphogenèse de la paroi microsporidienne a été proposé grâce au suivi de la localisation de ces protéines durant le cycle de développement

Les microsporidies sont des pathogènes intracellulaires obligatoires apparentés aux champignons. Elles infectent de nombreux animaux, dont le nématode Caenorhabditis elegans. La première microsporidie isolée d’une souche de C. elegans sauvage a été nommée Nematocida parisii. L’interaction entre N. parisii et C. elegans est devenue un puisant modèle pour l'étude des interactions hôte-pathogène. Cependant, ce modèle a été récemment découvert et de nombreux détails sur son écologie et sa biologie restaient inconnus. Notamment, nous ignorions l’incidence et la diversité des infections microsporidiennes chez C. elegans et autres nématodes dans la nature.A partir d’une collection de nématodes, de la famille des Rhabditidae, échantillonnés dans le monde entier, j’ai recensé un panel de 47 nématodes présentant des symptômes d’infection par des microsporidies. J’ai caractérisé moléculairement la diversité de ce parasite infectant ces nématodes et déterminé que N. parisii est la microsporidie la plus souvent responsable des infections chez C. elegans dans la nature. J’ai également décrit et nommé six nouvelles espèces de Nematocida. Au cours de mes travaux, j’ai aussi défini deux nouveaux genres de microsporidies génétiquement distincts de Nematocida, appelés Enteropsectra et Pancytospora. Mes travaux ont de plus détaillé la diversité qui existe chez les microsporidies parasites de nématodes. Ces microsporidies présentent des différences en terme de taille et forme de leurs spores, de leur tropismes tissulaire et intracellulaire chez l’hôte, de leur voie de sortie des cellules hôtes mais aussi de spectre d’hôtes. Mes résultats ont démontré que, dans la nature, les infections de C. elegans et autres nématodes par les microsporidies sont répandues et diverses.De plus, j’ai estimé la variation naturelle pour la sensibilité de C. elegans à l'infection par N. ausubeli. J’ai notamment comparé 10 souches naturelles de C. elegans en utilisant des tests de consommation alimentaire. Deux souches de C. elegans, JU1249 et JU2825, présentaient des niveaux contrastés de sensibilité, ce que j’ai interprété comme étant une différence de niveau de tolérance aux infections. Ces deux souches se sont révélées être de bons candidats pour une future caractérisation des loci génétiques associés à la variation de sensibilité de C. elegans aux infections microsporidiennes. Enfin, j’ai observé un effet surprenant de l'infection de C. elegans par les microsporidies. En effet, la présence du pathogène est capable de supprimer le déclin progressif de la fécondité à haute température chez certaines lignées de C. elegans. / Microsporidia are fungi-related intracellular pathogens that infect a great variety of animals, including the nematode Caenorhabditis elegans. The first microsporidia isolated from wild C. elegans was named Nematocida parisii in 2008. C. elegans and N. parisii have been used as a powerful model for the study of host-pathogen interactions. However, it was unclear how widespread and diverse microsporidia infections are in C. elegans or other related nematodes in the wild.By sampling rhabditid nematodes worldwide, we established a collection of 47 nematodes that displayed putative microsporidia infections. We characterized molecularly these infections and determined that N. parisii (or N. ironsii) is the most common microsporidia infecting C. elegans in the wild. We further described and named six new Nematocida species. In addition, we defined two new genera of nematode-infecting microsporidia, named Enteropsectra and Pancytospora, which are genetically distinct from Nematocida. Further investigations showed that these microsporidia are diverse in terms of spore size and shape, host tissue tropism, host cell intracellular localization, cellular exit route, host specificity pattern, etc. Overall, these findings illustrate the widespread and diverse microsporidia infections in C. elegans and related nematodes in the wild.We further assayed the natural variation of C. elegans in sensitivity to N. ausubeli infection, by comparing 10 C. elegans strains using food consumption tests. Two C. elegans strains, JU1249 and JU2825, displayed the largest sensitivity differences, which were suggested to be a result of the different tolerance between the two strains. These two strains are proven to be good candidates for future studies on the genetic loci associated with C. elegans sensitivity variation to microsporidian infections. Furthermore, I observed an exciting effect of host-pathogen interaction. Microsporidia infection is able to suppress the progressive decline in fertility in some C. elegans with the mortal germline phenotype (Mrt).

Pour faire face à des perturbations environnementales, les organismes ont développé des défenses antitoxiques couramment utilisés comme biomarqueurs dans l'évaluation de la qualité des milieux. Cependant, de nombreux facteurs confondants comme la température ou le genre, influencent la réponse de ces biomarqueurs. Il est ainsi nécessaire de connaitre les effets de ces facteurs afin d'imputer correctement la réponse biologique mesurée à la présence de polluants. Dans ce contexte, nous avons choisi d'étudier l'influence d'un parasite acanthocéphale, Polymorphus minutus, transmis horizontalement et de microsporidies à transmission verticale, sur les réponses physiologiques de leur hôte, Gammarus roeseli, un crustacé amphipode d'eau douce d'intérêt écotoxicologique. Pour cela, nous avons choisi d'étudier le glutathion, tripeptide jouant un rôle central dans les systèmes antitoxiques, sa synthèse (i.e. activité gamma-glutamylcystéine ligase), les réserves énergétiques (i.e. lipides, glycogène, protéines) et un biomarqueur d'effets toxiques, le malondialdéhyde. L'influence du parasitisme a été appréhendé dans différents cas d'études: (i) chez G. roeseli infecté par P. minutus, (ii) chez G. roeseli infecté par des microsporidies (Dictyocoela roeselum essentiellement) et (iii) chez G. roeseli co-infecté par ces deux types de parasite. Chaque cas d'étude a été réalisé en absence de stress et lors d'une exposition au cadmium. Nous avons mis en évidence qu'en absence de contamination, la présence de P. minutus et une co-infection par P. minutus et D. roeselum affectent les biomarqueurs de G. roeseli. Après exposition au cadmium, la présence de parasites (i.e. infection simple ou co-infection) modifie la mobilisation des défenses antitoxiques et accentue les effets toxiques subits par l'hôte. Les résultats obtenus au cours de ce travail mettent en avant le caractère confondant du parasitisme en écotoxicologie et souligne l'importance de prendre en compte ce paramètre lors de l'évaluation de la qualité des milieux / To cope with environmental disturbances, organisms have developed antitoxic defenses commonly used as biomarkers in environmental risk assessment. However, many confounding factors such as temperature and gender could influence biomarker responses. It seems hence necessary to investigate their effects, in order to attribute biological responses only to pollutants. In this context, we investigated the influence of parasitism by studying the acanthocephalan parasite Polymorphus minutus, horizontally transmitted, and microsporidia parasites, vertically transmitted, on the physiological responses of their common host, the freshwater amphipod Gammarus roeseli, a classical model used in ecotoxicology. We investigated the glutathione, a tripeptide having a key role in antitoxic systems, its synthesis (i.e. gamma-glutamylcysteine ligase activity), energy reserves (i.e. lipids, glycogen, proteins) and a toxicity biomarker, the malondialdehyde. The influence of parasitism was considered in different studies: (i) in G. roeseli infected by P. minutus only, (ii) in G. roeseli infected by microsporidia (mainly Dictyocoela roeselum) and (iii) in G. roeseli coinfected by both parasites. Each study was carried out in absence of pollutants and under cadmium stress. We highlighted that, in the absence of contamination, only P. minutus and the co-infection affect the G. roeseli biomarker assessments. After cadmium exposure, the presence of parasites (i.e. single infection or co-infection) influences the mobilization of antitoxic defences, and accentuates toxic effects in their hosts. Our results underline the confounding nature of parasitism in ecotoxicology and thus, highlight the importance to take into account this parameter in the environmental risk assessment