L'ADN génomique des bactéries existe dans un complexe dynamique riche en protéines, le "nucléoïde'', très bien organisé à différentes échelles de longueur. Cette thèse décrit notre modélisation et analyse des données en mettant l'accent sur l'organisation du nucléoïde de \textit{E. coli}, et sur comment cette organisation affecte l'expression des gènes. La première partie du travail est une revue des progrès récents expérimentaux et théoriques quantifiant l'organisation physique (la géométrie et le compactage) du chromosome bactérien. En particulier, nous soulignons le rôle que la physique de la matière molle et la physique statistique jouent dans la description de ce système. Une deuxième partie de l'ouvrage traite d'un modèle de la physique des polymères inspiré par deux caractéristiques du nucléoïde: auto-adhérence osmotique et effet des protéines de pontage. Les résultats sont une caractérisation qualitative du diagramme de phase, qui montre que les nucléoïdes forment des domaines distincts sans interactions intra-spécifiques. La thèse couvre également plusieurs approches d'analyse de données pour tester les connexions entre l'organisation du nucléoïde avec l'expression des gènes (RNA-Seq) et des protéines (ChIP-Seq). Cette dernière partie contient une description de l'outil web NuST, qui permet d'effectuer de simples analyses statistiques sur de multiples échelles. En outre, nous présentons une étude de corrélation d'un grand nombre de mesures d'expression génomique dans différentes conditions de croissance, et nous le comparons avec les cartes d'interaction (Hi-C) spatiale entre le chromosome. / The genomic DNA of bacteria exists in a complex and dynamic protein-rich state, which is highly organized at various lengthscales. This thesis describes a work of physical modeling and data analysis focused on the E. coli genome organization, in the form of the "nucleoid'', and on how nucleoid organization affects gene expression.The first part of the work is a review of the recent experimental andt heoretical advances quantifying the physical organization (compactionand geometry) of the bacterial chromosome with its complement of proteins (the nucleoid). In particular, we highlight the role that statistical and soft condensed matter physics play in describing this system of fundamental biological importance.A second part of the work discusses a simple polymer physics model inspired by two main features of the nucleoid: osmotic self-adhesion and protein bridging. Results are summarized by a qualitative characterization of the phase diagram of this model which shows the general feature that distinct domains may form without the need forintra-specific interactions.The thesis also covers several data analysis approaches to test possible connections between the physical organization of the nucleoid with gene expression (RNA-Seq) and protein binding (ChIP-Seq) datasets. This latter part contains a description of the NuST webtool, which consists of a database which collect datasets from past experiments and an implementation of simple multi scale statistical analysis tools. Additionally, we introduce a correlation study of a large number (about 300) of genome-wide expression data-sets, also compared to the outcome to the published genome interaction map (Hi-C)data.

L’entérobactérie Dickeya dadantii est responsable de la maladie de la pourriture molle sur de nombreux hôtes végétaux. Ce symptôme est essentiellement dû à la production d’un arsenal d’enzymes qui dégradent la pectine, ciment des parois des cellules végétales. Parmi ces enzymes, les pectate lyases (Pels) ont un rôle majeur dans le pouvoir pathogène en raison de leur capacité àreproduire, sous forme purifiée, le symptôme de la pourriture molle. La synthèse des Pels est soumise à un contrôle très fin qui fait intervenir différents régulateurs agissant de manière intégrée via un réseau de régulation. De nombreuses conditions environnementales modulent la synthèse des Pels via l’action de ces régulateurs. La température est un facteur qui agit sur leur synthèse et pour lequel les mécanismes moléculaires restaient non élucidés. Lors de cette étude, nous avons montré que le régulateur PecT, un répresseur du réseau de régulation, intervient dans la thermorégulation de la synthèse des Pels. PecT s’est avéré être également impliqué dans la thermorégulation de deux autres fonctions de virulence : la mobilité et la synthèse desexopolysaccharides de surface. La quantification des transcrits des gènes de ces 3 fonctions de virulence a permis de montrer que l’action de PecT dans ce contrôle a lieu au niveau transcriptionnel. Le mécanisme moléculaire de la thermorégulation exercée par PecT a été étudié plus en détail sur les gènes pel. Des résultats obtenus in vivo ont montré que la fixation de PecT sur les régionsrégulatrices des gènes pel est plus efficace quand la température augmente. La croissance de D. dadantii à hautes températures induit un relâchement de l’ADN. De manière remarquable, un relâchement artificiel de l’ADN par un traitement inhibant la gyrase entraine une augmentation de la fixation de PecT sur les gènes pel même pour des cellules cultivées à basses températures. De plus, la délétion de PecT se traduit par une augmentation de la capacité de D. dadantii à induire la pourriture molle à hautes températures. Ainsi la topologie de l’ADN et PecT agissent de manière concertée pour moduler la synthèse des Pels en fonction de la température.L’ensemble de ces données apporte une preuve supplémentaire de l’importance de la dynamique structurale de la chromatine dans l’ajustement de la physiologie bactérienne en réponse aux variations des conditions environnementales. / Bacteria are colonizers of various environments and host organisms, and they are often subjected to drastic temperature variations. Dickeya dadantii is a Gram-negative pathogen infecting a wide range of plant species. Soft rot, the visible symptom, is mainly due to the production of pectate lyases (Pels) that can destroy the plant cell walls. Production of Pels is controlled by a complex regulation system and responds tovarious stimuli, such as presence of pectin, plant extracts, growth phase, temperature or iron concentration. Although many studies have been carried out, the mechanisms of control of Pels production by temperature have not yet been elucidated. In bacteria, thermoregulation acting at the level of transcription initiation occurs usually both via transcription factors and DNA topology. We show that PecT, a previously identified repressor, is involved in the thermoregulation of the pel gene expression. Using in vivo Chromatin ImmunoPrecipitation (ChIP) coupled to quantitative RT-PCR(qRT-PCR), we reveal that PecT binding to the pel gene promoters is modulated by temperature. By manipulating the DNA topology in vivo, we further show that DNA supercoiling state is involved in the thermoregulation of pel gene expression by PecT. In addition, we show that the development of the pathogenicity of the pecT mutant according to changes in temperature is different from that of the parental strain. This report presents a new example of how plant pathogenic bacteria use transcription factor and DNA topology to adjust synthesis of virulence factors in response to temperature variation.