Les bactéries rhizosphériques qualifiées de PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) forment des symbioses associatives avec les plantes, stimulant la croissance de ces dernières. Les PGPR présentent différents mécanismes phytobénéfiques (production de phytohormones, fixation non symbiotique de l'azote, etc.). Plusieurs PGPR sont susceptibles d'interagir avec la même plante hôte, et il est possible que leurs effets phytobénéfiques soient influencés par les interactions qu'elles auront les unes avec les autres. L'objectif de cette thèse était de caractériser la compatibilité des PGPR dans la rhizosphère d'une même plante hôte, dans le cas de modèles bactériens appartenant aux genres Azospirillum et Pseudomonas. Certains Pseudomonas phytobénéfiques produisant des métabolites antimicrobiens, comme le 2,4-diacétylphloroglucinol (DAPG), nous avons tout d'abord examiné si la capacité à produire du DAPG pouvait inhiber Azospirillum. Les expériences de confrontation réalisées in vivo avec P. fluorescens F113 et un mutant DAPG-négatif, en système gnotobiotique, ont montré que la colonisation racinaire et l'activité phytostimulatrice de certaines PGPR Azospirillum pouvaient effectivement être diminuées en présence de Pseudomonas producteurs de DAPG. Pour évaluer la colonisation racinaire par Azospirillum en sol non stérile, des outils de PCR quantitative en temps réel ont été développés et validés pour trois souches de premier plan (A. lipoferum CRT1, A. brasilense UAP-154 et CFN-535). L'utilisation de ces outils a permis la comparaison de ces trois souches d'Azospirillum, chacune co-inoculée avec la souche P. fluorescens F113 productrice de DAPG, sur du maïs cultivé en sol non stérile. Les niveaux de colonisation racinaire différaient selon la souche d'Azospirillum, et la combinaison de microorganismes phytobénéfiques conduisait à une meilleure croissance du maïs par comparaison avec des plantes non inoculées. Les résultats suggèrent que des PGPR des genres Pseudomonas et Azospirillum peuvent être compatibles dans la rhizosphère d'une même plante, même si les premiers ont le potentiel d'inhiber certains des seconds par la production de métabolites secondaires antimicrobiens

Les épisodes de mortalité massive de l’huître creuse Crassostreae gigas observés sur les côtes françaises depuis 2008 ont été associés à certaines espèces appartenant au genre bactérien Vibrio. Ces mortalités, particulièrement intenses et rapides au cœur des lagunes méditerranéennes, atteignent 80 à 100% de la production ostréicole remettant ainsi en cause la pérennité de cette activité. Une surveillance environnementale de ces bactéries apparait donc essentielle et nécessite la mise au point de méthodes d’analyse innovantes, alternatives aux techniques couramment employées, afin de permettre un suivi rapide et en temps réel des Vibrio dans les milieux aquatiques côtiers.Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été de concevoir des outils analytiques de type génocapteurs pour la détection et la quantification des Vibrio dans les écosystèmes aquatiques. Dans un premier temps, un système basé sur un format d’hybridation « sandwich » reposant sur l’intercalation des acides nucléiques cibles entre une sonde capture immobilisée et une sonde signal marquée, couplé à une détection optique, a été élaboré. Après optimisation des conditions expérimentales, le test développé s’est avéré très sensible avec une limite de détection de 5 ng.µL-1 d’acides nucléiques, ainsi qu’hautement spécifique du genre Vibrio. La méthode a ensuite été appliquée avec succès à la détection des Vibrio dans des échantillons environnementaux, collectés dans la lagune de Salses-Leucate. Un second format d’hybridation, basé sur la compétition entre les acides nucléiques cibles et la sonde capture pour la sonde signal, a ensuite été envisagé en utilisant aussi bien une transduction optique qu’électrochimique. En parallèle, des méthodes de PCR quantitative en temps réel ont été mises au point afin de servir de références pour la validation des génocapteurs. / Mass mortality events affecting the Pacific oyster Crassostreae gigas on French coasts since 2008 have been associated to some Vibrio species. These mortalities, particularly severe and sudden in the mediterranean lagoons, can reach 80 to 100% of the oyster production threatening the sustainability of this activity. An environmental monitoring of these bacteria appears essential and, for this purpose, innovative analytical methods have to be developed as alternative to classical techniques, in order to allow the rapid and in real time monitoring of Vibrio in the coastal aquatic environments. In this context, the objective of the thesis was to design genosensors as analytical tools for Vibrio detection and quantification in aquatic ecosystems. In a first step, a system based on a « sandwich » hybridization format, in which nucleic acid targets were bound between an immobilized capture probe and a labeled signal probe, coupled with an optical detection method, was developed. After experimental condition optimization, the test showed high sensitivity with a limit of detection of 5 ng.µL-1 of nucleic acids and was highly specific to Vibrio spp. The method was then successfully applied to Vibrio detection in environmental samples collected in Salses-Leucate lagoon. A second hybridization format, based on a competition between the targeted nucleic acids and the capture probe for the signal probe has been considered using both optical and electrochemical transductions. Concurrently with the development of genosensors, quantitative real-time PCR have been designed as reference methods.

Depuis l'apparition de la vie sur terre, les pressions de sélection liées aux interactions biotiques et abiotiques ont généré une forte diversité des formes de vie. Ainsi, chaque espèce eucaryote coévolue avec sa communauté microbienne associée. Dans le cas des plantes, la diversité génétique se traduit au niveau de multiples traits phénotypiques (exsudation de substrats carbonés, architecture racinaire, densité et aération du sol, acidification, etc.) susceptibles d'influer sur les interactions avec les populations microbiennes du sol, et donc sur la composition et le fonctionnement de la communauté microbienne rhizosphérique. Notre hypothèse est que les différences entre communautés bactériennes rhizosphériques sont proportionnelles aux distances évolutives entre partenaires végétaux. L'objectif de cette thèse était donc de déterminer l'importance, dans le cas des Poacées et notamment du maïs, de l'histoire évolutive de la plante dans la capacité de sélection des communautés bactériennes de la rhizosphère. Les analyses faites à l'aide d'une puce à ADN taxonomique 16S indiquent que la composition de la communauté rhizobactérienne dépend du groupe génétique de maïs mais n'est pas liée aux marqueurs microsatellites de diversité du maïs. Par contre, à l'échelle des Poacées, une corrélation a été trouvée entre la phylogénie végétale et la composition de la communauté bactérienne (voire la prévalence de taxons bactériens particuliers). Cette corrélation n'était pas significative quand l'étude était limitée à l'effectif, le niveau de transcription de nifH ou la diversité du groupe fonctionnel des bactéries fixatrices d'azote. En conclusion, l'histoire évolutive du partenaire végétal à l'échelle des Poacées (mais pas à celle du maïs) est un facteur conditionnant les interactions avec les groupes bactériens taxonomiques (mais pas nécessairement fonctionnels) de la rhizosphère

La néphropathie à BK virus (BKV) est l'une des complications les plus fréquentes de la transplantation rénale. La prise en charge consiste en la réduction préemptive de l'immunosuppression basée sur le suivi de la charge virale, mais cette stratégie n’est pas complètement efficace et augmente le risque de rejet. Dans un premier volet, nous avons évalué la mesure de la charge virale par PCR quantitative en temps réel, permettant de mettre en évidence des facteurs de variabilité comme le polymorphisme du BKV et de valider la technique utilisée pour le suivi de notre cohorte. L’intérêt des anticorps neutralisants (AcNs) anti-BKV en tant que marqueur prédictif de la réplication BKV a ensuite été évalué dans une cohorte de 168 transplantés rénaux. Nous avons montré i) que le virus responsable de l’infection provenait du donneur ; ii) que les AcNs jouent un rôle dans la prévention de la réactivation et le contrôle de la réplication virale et iii) qu’un seuil d’AcNs de 4 log10 permettait de stratifier le risque de réplication BKV. Ce travail ouvre la voie à un suivi personnalisé en fonction du risque de réplication BKV et à de nouvelles approches immunothérapeutiques. / BK virus (BKV)-associated nephropathy is one of the major causes of graft dysfunction and loss in kidney transplant recipients. Since no BKV-specific antiviral therapies are available, management relies on preemptive immunosuppression reduction based on viral load monitoring. However, this strategy does not fully eliminate the risk of nephropathy and can increase the risk of graft rejection. In this work, we evaluated viral load measurement by quantitative real-time PCR in an interlaboratory comparison. Variability factors such as BKV polymorphism or pre-PCR steps have been highlighted and the method used for monitoring our cohort has been validated. The role of anti-BKV neutralizing antibodies (NAbs) as a predictive marker of BKV replication has been investigated in a cohort of 168 kidney transplant recipients. We showed that i) viral infection is caused by the donor strain; ii) NAbs play an essential role in viral replication prevention and control and iii) a NAbs cutoff of 4 log10 allows to stratify BKV replication risk. This work paves the way for personalized monitoring according to BKV replication risk and for new preventive or therapeutic strategies.

Les bactéries rhizosphériques qualifiées de PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) forment des symbioses associatives avec les plantes, stimulant la croissance de ces dernières. Les PGPR présentent différents mécanismes phytobénéfiques (production de phytohormones, fixation non symbiotique de l’azote, etc.). Plusieurs PGPR sont susceptibles d’interagir avec la même plante hôte, et il est possible que leurs effets phytobénéfiques soient influencés par les interactions qu’elles auront les unes avec les autres. L’objectif de cette thèse était de caractériser la compatibilité des PGPR dans la rhizosphère d’une même plante hôte, dans le cas de modèles bactériens appartenant aux genres Azospirillum et Pseudomonas. Certains Pseudomonas phytobénéfiques produisant des métabolites antimicrobiens, comme le 2,4-diacétylphloroglucinol (DAPG), nous avons tout d’abord examiné si la capacité à produire du DAPG pouvait inhiber Azospirillum. Les expériences de confrontation réalisées in vivo avec P. fluorescens F113 et un mutant DAPG-négatif, en système gnotobiotique, ont montré que la colonisation racinaire et l’activité phytostimulatrice de certaines PGPR Azospirillum pouvaient effectivement être diminuées en présence de Pseudomonas producteurs de DAPG. Pour évaluer la colonisation racinaire par Azospirillum en sol non stérile, des outils de PCR quantitative en temps réel ont été développés et validés pour trois souches de premier plan (A. lipoferum CRT1, A. brasilense UAP-154 et CFN-535). L’utilisation de ces outils a permis la comparaison de ces trois souches d’Azospirillum, chacune co-inoculée avec la souche P. fluorescens F113 productrice de DAPG, sur du maïs cultivé en sol non stérile. Les niveaux de colonisation racinaire différaient selon la souche d’Azospirillum, et la combinaison de microorganismes phytobénéfiques conduisait à une meilleure croissance du maïs par comparaison avec des plantes non inoculées. Les résultats suggèrent que des PGPR des genres Pseudomonas et Azospirillum peuvent être compatibles dans la rhizosphère d’une même plante, même si les premiers ont le potentiel d’inhiber certains des seconds par la production de métabolites secondaires antimicrobiens / Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) can form an associative symbiosis with plants, which results in stimulation of plant growth. PGPR harbour different phytobeneficial mechanisms (non-symbiotic nitrogen fixation, phytohormone synthesis, etc.). Various PGPR can interact with the same host plant, and it is possible that their phytobeneficial effects will be influenced by the interactions between these PGPR. The objective of this doctoral work was to characterize PGPR compatibility in the rhizosphere of the same host plant, in the case of model bacteria belonging to the genera Azospirillum and Pseudomonas. Because certain phytobeneficial Pseudomonas produce antimicrobial metabolites, such as 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG), we have first examined if DAPG production capacity could be involved in Azospirillum inhibition. In vivo experiments, performed with P. fluorescens F113 and a DAPG-negative mutant in gnotobiotic systems, showed that root colonization and phytostimulation activity of certain Azospirillum PGPR was indeed affected in the presence of DAPG-producing Pseudomonas. In order to evaluate Azospirillum root colonization in non-sterile soil, real-time quantitative PCR tools were developed and validated for three prominent Azospirillum strains (A. lipoferum CRT1, A. brasilense UAP-154 and CFN-535). The use of these real-time PCR tools enabled the comparison of the three Azospirillum strains, each co-inoculated with the DAPG-producing strain P. fluorescens F113, in the rhizosphere of maize grown in non-sterile soil. Root colonization levels differed according to the Azospirillum strain, and the combination of phytobeneficial microorganisms led to enhanced maize growth in comparison with non-inoculated plants. These results suggest that PGPR belonging to the genera Pseudomonas and Azospirillum may be compatible in the rhizosphere of a same plant, even if the former have the potential to inhibit some of the latter by producing antimicrobial secondary metabolites

Depuis l’apparition de la vie sur terre, les pressions de sélection liées aux interactions biotiques et abiotiques ont généré une forte diversité des formes de vie. Ainsi, chaque espèce eucaryote coévolue avec sa communauté microbienne associée. Dans le cas des plantes, la diversité génétique se traduit au niveau de multiples traits phénotypiques (exsudation de substrats carbonés, architecture racinaire, densité et aération du sol, acidification, etc.) susceptibles d’influer sur les interactions avec les populations microbiennes du sol, et donc sur la composition et le fonctionnement de la communauté microbienne rhizosphérique. Notre hypothèse est que les différences entre communautés bactériennes rhizosphériques sont proportionnelles aux distances évolutives entre partenaires végétaux. L’objectif de cette thèse était donc de déterminer l’importance, dans le cas des Poacées et notamment du maïs, de l’histoire évolutive de la plante dans la capacité de sélection des communautés bactériennes de la rhizosphère. Les analyses faites à l’aide d’une puce à ADN taxonomique 16S indiquent que la composition de la communauté rhizobactérienne dépend du groupe génétique de maïs mais n’est pas liée aux marqueurs microsatellites de diversité du maïs. Par contre, à l’échelle des Poacées, une corrélation a été trouvée entre la phylogénie végétale et la composition de la communauté bactérienne (voire la prévalence de taxons bactériens particuliers). Cette corrélation n’était pas significative quand l’étude était limitée à l’effectif, le niveau de transcription de nifH ou la diversité du groupe fonctionnel des bactéries fixatrices d’azote. En conclusion, l’histoire évolutive du partenaire végétal à l’échelle des Poacées (mais pas à celle du maïs) est un facteur conditionnant les interactions avec les groupes bactériens taxonomiques (mais pas nécessairement fonctionnels) de la rhizosphère / Since the emergence of life on earth, the selection pressures related to biotic and abiotic interactions generated a high diversity of life forms. Thus, each eukaryotic species co-evolved with its associated microbial community. In the case of plants, genetic diversity is reflected in many phenotypic traits (exudation of carbon substrates, root architecture, soil density, aeration, acidification, etc.), and may influence interactions with soil microbial populations and hence the composition and functioning of the rhizosphere microbial community. Our hypothesis is that the differences between rhizosphere bacterial communities are proportional to evolutionary distances between plants partners. The objective of this thesis was to determine the importance, in the case of Poaceae and in particular of maize, of the evolutionary history of plant in the selection of bacterial communities in the rhizosphere. Analyses performed using a 16S taxonomic microarray indicated that the composition of the rhizobacterial community depends on the genetic group of maize but is not linked to microsatellite diversity of maize. Conversely, across the Poaceae, a correlation was found between plant phylogeny and the composition of the bacterial community (and the prevalence of specific bacterial taxa). This correlation was not significant when the study was limited to the size, the level of transcription or nifH diversity of the functional group of nitrogen-fixing bacteria. In conclusion, the evolutionary history of the plant partner across the Poaceae (but not maize) is a factor conditioning interactions with bacterial taxonomic groups (but not necessarily functional groups) in the rhizosphere

Objectifs L'objectif de la thèse est de caractériser par PCR quantitative en temps réel (QPCR) l'environnement fongique, bactérien ainsi que l'exposition à d'autres organismes allergisants (acariens et animaux de compagnie). Cette caractérisation des logements a pour but de mieux comprendre les interactions entre les différents micro-organismes de l'environnement intérieur et leurs relations aux maladies allergiques, dans le cadre d'une étude de grande cohorte. L'objectif secondaire est la mise en place de nouvelles QPCR dans d'autres circonstances sanitaires (infections, PHS) afin de mieux caractériser l'impact des microorganismes de l'environnement. L'étude EBRA-ELFE L'étude ELFE incluant 18 319 enfants est la première cohorte française qui s'intéresse au développement des enfants de la naissance à leur majorité dans une approche multi­disciplinaire. Une étude nichée EBRA (Environnement microBiologique et Risque Allergique) est centrée sur l'étude microbiologique des poussières dans les chambres d'enfant. Le mode d'échantillonnage (par capteur électrostatique à poussière, EDC) et d'analyse (QPCR) ont été validés et optimisés pour garantir l'acceptabilité du dispositif et la qualité des quantifications. Un panel de 10 cibles (moisissures, acariens, bactéries) sélectionnées pour leur caractère allergisant, toxique, infectieux ou potentiellement protecteur vis-à-vis des maladies allergiques a été initialement utilisé. Ainsi lors de la première collecte à la naissance des enfants en 2011, 3217 CEP ont été quantifiés par QPCR. Les concentrations de six moisissures (Aspergillus fumigatus, Aspergillus versicolor, Alternaria alternata, Cladosporium sphaerospermum, Penicillium chrysogenum, Stachybotrys chartarum), trois groupes de bactéries (Enterobacteriaceae, Mycobacteria et Streptomyces) et un acarien (Dermatophagoïdes pteronissynus) de l'environnement immédiat du nouveau-né ont été obtenues. Ces données ont permis d'identifier six profils de logements différents avec un gradient géographique E-O recouvrant la distribution des sifflements de l'asthme en France. Un deuxième panel de 10 cibles a été choisi et documenté. Il inclut entre autres des cibles « chien » et « chat » pour proposer un test complet comprenant les allergènes principaux des logements. La collaboration avec le groupe ELFE continue et un projet pour une deuxième campagne d'échantillonnage à 5 ans se met en place. L'utilisation de la QPCR pour caractériser d'autres situations à risque. La QPCR est un outil de quantification standardisé et reproductible et ses applications sont multiples. Au cours de ce travail de thèse, elle a été utilisée pour caractériser d'autres situations à risque : quantifier la présence de Thermoactinomyces vulgaris dans les aérosols des stations de compostages, détecter la présence d'Aspergillus fumigatus dans des environnements pouvant recevoir des patients immunodéprimés, mettre en évidence la présence d'ADN d' Aspergillus fumigatus ou de mucorales dans le sérum de patients immunodéprimés. Conclusion Les outils développés et les résultats obtenus pendant la thèse représentent une avancée pour une meilleure connaissance du monde microbien qui nous entoure et contribueront à mieux comprendre les mécanismes de développement des maladies allergiques / Objectives The aim of the study is to characterize by quantitative real-time PCR (QPCR) fungal, bacterial environment as well as exposure to other allergenic organisms (mites and pets). This characterization of dwellings aims to better understand the interactions between the different micro-organisms of the indoor environment and their relation to allergie diseases. The secondary aim is the use of other QPCRs in other health circumstances (infections, ABPA) te better characterize the impact of environmental microorganisms. The EBRA-ELFE study The ELFE study, which includes 18,319 children, is the first French cohort to study the development of children from birth to majority in a multi-disciplinary approach. A nested study EBRA (MicroBiological Environment and Allergie Risk) focuses on the microbiological compositior of dust in children's rooms. The electrostatic dust collector (EDC) sampling and analysis mode has been validated to guarantee an acceptable system (in terms of cost and constraints for the participants) and to optimize the quality of QPCR quantification. A panel of 10 targets (molds, mites, bacteria) selected for their allergenic, taxie, infectious or potentially protective effect against allergie diseases was initially used. Thus during the first sampling at birth of children in 2011, 3217 EDC were quantified by QPCR. The concentrations of six molds (Aspergillus fumigatus, Aspergillus versicolor, Alternaria alternata, Cladosporium sphaerospermum, Penicillium chrysogenum, Stachybotrys chartarum), three groups of bacteria (Enterobacteriaceae, Mycobacteria and Streptomyces) and one mite (Dermatophagoides pteronissynus) of the immediate environment of the new have been obtained. These data made it possible to identify six different dwelling profiles A second panel of 10 targets was chosen and documented. It includes "dog" and "cat" targets te propose a complete test including the main allergens of the dwellings. The collaboration with thE ELFE group continues and a project for a second 5-year sampling campaign is set up.The use of QPCR for the use of QPCR other risk situations The QPCR is a standardized tool, reproducible, allowing quantification and its applications are multiple. During this work, it was used to characterize other risk situations: presence of Thermoactinomyces vulgaris in the aerosols of composting stations, presence of Aspergillus fumigatus in environments that could receive immunocompromised patients , the presence of Aspergillus fumigatus DNA or mucorales in the serum of immunocompromised patients. Conclusion Tools developed and the results obtained during the study represent a step forward for a better knowledge of the microbial envrionnement and will contribute to a better understanding of the mechanisms of development of allergie diseases

L'évolution de la régulation de l'expression des gènes participe à l'évolution de leur fonction. L'existence de profils d'expression spécifiques évitant la redondance fonctionnelle expliquerait le maintien des gènes dupliqués dans les génomes. La PCR quantitative en temps réel se révèle adaptée à l'étude de l'expression des familles de gènes présentant des niveaux très variés et des séquences proches. Le génome modèle d'Arabidopsis thaliana contient une famille d'ARN hélicases à boîte DEAD (RH) de 58 membres, i.e. environ deux fois plus que n'en comptent les génomes d'animaux ou celui de la levure. L'expression transcriptionnelle de 20 AtRH a été obtenue par RT-PCR quantitative dans neuf organes différents. Dans cette famille de gènes " de ménage ", deux AtRH présentent des profils spécifiques alors que les 18 autres AtRH présentent le même profil spatial, mais des niveaux d'expression transcriptionnelle très différents. L'élément régulateur principal du niveau transcriptionnel est la présence simultanée d'une boîte TATA caractéristique et d'un intron en 5' UTR. Dès lors que la boîte TATA est présente, il y a une corrélation positive significative entre la taille de l'intron en 5' UTR et le niveau d'expression. Notre travail sur l'expression des AtRH permet d'introduire un scénario sur la dynamique évolutive des gènes dupliqués qui forment une même branche terminale d'un arbre phylogénétique et dont le niveau d'expression diffère fréquemment. Après la duplication d'un gène fortement transcrit, l'altération de l'activité transcriptionnelle des copies se produirait par des événements successifs de suppression de la boîte TATA et/ou de l'intron en 5' UTR.