La pneumonie est la première cause de mortalité chez l'enfant dans le monde. Elle peut être provoquée par un certain nombre d'agents pathogènes connus mais 15 à 35% des pneumonies de l'enfant restent encore non renseignées d'un point de vue étiologique. L'utilisation d'un test moléculaire de découverte de nouveaux pathogènes nous a permis de découvrir de nouvelles espèces de Torque Teno Mini Virus (TTMV, Anelloviridae), nommées TTMV-LY, dans trois épanchements pleuraux provenant d'enfants hospitalisés avec une pleuro-pneumopathie, dont l'étiologie demeurait inconnue. Les TTMV sont des virus ubiquitaires dont l'implication dans une pathologie reste à déterminer. Les voies respiratoires ayant précédemment été décrites pour être un site d'infection des anellovirus, nous avons entrepris de caractériser ces nouveaux virus, ainsi que d'étudier leur potentiel rôle dans la pathogénèse.Les génomes complets de TTMV-LY ont été isolés, caractérisés puis répliqués in vitro. La réponse des cellules épithéliales alvéolaires, ainsi que des cellules présentatrices d'antigènes (CPA), impliquées dans l'inflammation, a été étudiée après infection par les virions néo-synthétisés.Ces travaux ont démontré que : i) les TTMV-LY peuvent coloniser les poumons en profondeur, ii) les cellules pulmonaires sont permissives aux TTMV-LY et permettent une réplication virale efficace, iii) l'infection virale module les réponses cellulaires et immunitaires des cellules pulmonaires en induisant des dérégulations de l'expression génique et la production de médiateurs inflammatoires, iv) les TTMV-LY seraient capables d'interagir avec les CPA et de réguler ainsi différentiellement le processus inflammatoire.L'ensemble de ces résultats ont permis de mettre en évidence une implication potentielle des TTMV-LY dans la pathogénèse des pneumopathies, et souligné la complexité des mécanismes biologiques mis en jeu lors de l'infection par les virus de cette famille.

Le groupe " scoparius " est composé de Cytisus scoparius (Genisteae, Fabaceae) et des taxons qui lui sont apparentés dans le genre Cytisus. Des études taxinomiques et morphométriques ont permis de délimiter 10 espèces réparties en trois sections Alburnoides, Spartopsis et Verzinum. Une phylogénie moléculaire basée sur des marqueurs chloroplastiques trnD-T, trnS-G et nucléaires ITS, LEGCYCIAa, LEGCYCIAb et LEGCYCIAc a montré que les sections Alburnoides et Verzinum, toutes deux monophylétiques (à condition d'inclure C. striatus dans la section Alburnoides), sont des groupes frères alors que la section Spartopsis, paraphylétique ou monophylétique selon la position de C. commutatus (sect. Corothamnus) est plus éloignée. Quatre hybrides cultivés sont issus de croisements entre espèces du groupe " scoparius ". La comparaison de données ITS issues de clonage a confirmé les deux parents proposés par la littérature pour trois de ces hybrides et un des parents du dernier hybride. Le marqueur chloroplastique trnD-T s'est révélé efficace pour déterminer le sens du croisement à l'origine de trois des hybrides du groupe. L'addition des quatre hybrides dans les analyses phylogénétiques a montré que les hybrides entre taxons proches forment un clade avec leur parent maternel et ne modifient pas les relations entre taxons non hybrides. En revanche, l'ajout d'hybrides entre taxons éloignés peut provoquer des effondrements de clades ainsi que des changements de topologie. Le groupe " scoparius " comprend également plus de 150 cultivars dont 40 ont été caractérisés. L'analyse de données ISSR, trnD-T et SSR a permis de confirmer et de compléter les données généalogiques de 28 de ces cultivars et ainsi de reconstituer un pedigree à 7 générations.

La phylogénie moléculaire fournit un outil complémentaire aux études paléontologiques et géologiques en permettant la construction des relations phylogénétiques entre espèces ainsi que l’estimation du temps de leur divergence. Cependant lorsqu’un arbre phylogénétique est inféré, les chercheurs se focalisent surtout sur la topologie, c'est-à-dire l’ordre de branchement relatif des différents nœuds. Les longueurs des branches de cette phylogénie sont souvent considérées comme des sous-produits, des paramètres de nuisances apportant peu d’information. Elles constituent cependant l’information primaire pour réaliser des datations moléculaires. Or la saturation, la présence de substitutions multiples à une même position, est un artefact qui conduit à une sous-estimation systématique des longueurs de branche. Nous avons décidé d’estimer l‘influence de la saturation et son impact sur l’estimation de l’âge de divergence. Nous avons choisi d’étudier le génome mitochondrial des mammifères qui est supposé avoir un niveau élevé de saturation et qui est disponible pour de nombreuses espèces. De plus, les relations phylogénétiques des mammifères sont connues, ce qui nous a permis de fixer la topologie, contrôlant ainsi un des paramètres influant la longueur des branches. Nous avons utilisé principalement deux méthodes pour améliorer la détection des substitutions multiples : (i) l’augmentation du nombre d’espèces afin de briser les plus longues branches de l’arbre et (ii) des modèles d’évolution des séquences plus ou moins réalistes. Les résultats montrèrent que la sous-estimation des longueurs de branche était très importante (jusqu'à un facteur de 3) et que l’utilisation d'un grand nombre d’espèces est un facteur qui influence beaucoup plus la détection de substitutions multiples que l’amélioration des modèles d’évolutions de séquences. Cela suggère que même les modèles d’évolution les plus complexes disponibles actuellement, (exemple: modèle CAT+Covarion, qui prend en compte l’hétérogénéité des processus de substitution entre positions et des vitesses d’évolution au cours du temps) sont encore loin de capter toute la complexité des processus biologiques. Malgré l’importance de la sous-estimation des longueurs de branche, l’impact sur les datations est apparu être relativement faible, car la sous-estimation est plus ou moins homothétique. Cela est particulièrement vrai pour les modèles d’évolution. Cependant, comme les substitutions multiples sont le plus efficacement détectées en brisant les branches en fragments les plus courts possibles via l’ajout d’espèces, se pose le problème du biais dans l’échantillonnage taxonomique, biais dû à l‘extinction pendant l’histoire de la vie sur terre. Comme ce biais entraine une sous-estimation non-homothétique, nous considérons qu’il est indispensable d’améliorer les modèles d’évolution des séquences et proposons que le protocole élaboré dans ce travail permettra d’évaluer leur efficacité vis-à-vis de la saturation. / Molecular phylogeny provides an additional tool complementary to paleontological and geological studies, allowing the reconstruction of phylogenetic relationships between species and the estimate of their divergence time. Researchers are mainly focusing on the topology of a phylogenetic tree; i.e. the relative connection between different nodes. Whereas, the branch lengths of this phylogeny are often considered as secondary, i.e. as additional parameters containing little information. However, the branch lengths are the primary information for molecular dating. Importantly, saturation, the presence of multiple substitutions at the same position, is an artifact that leads to an underestimation of the branch length. We are therefore interested in estimating the magnitude of this phenomenon and its impact on divergence time. We chose to study the mammalian mitochondrial genome, which is available for many species and displays a high level of saturation. Furthermore, the phylogenetic relationships of mammalians are known, thus allowing us to fix the topology, thus eliminating one of the parameters influencing the branch lengths. We used two main approaches to improve the detection of multiple substitutions: (i) an increase in the number of species breaks the longest branches of the tree, (ii) more realistic models of sequence evolution. The results demonstrate that there is a very pronounced underestimation of branch lengths (up to a factor of 3). Furthermore, the use of a large number of species is the factor that influences most the detection of multiple substitutions, not the improvement of the model of sequence evolution. This suggests that even the most complex evolutionary models currently available, like the CAT+ Covarion model, which takes into account the heterogeneity of the substitution process between sites and the rates of evolution over time, are still far from taking the entire complexity of biological processes into account. Despite the important underestimation of branch lengths, the impact on dating appeared to be relatively limited, because the underestimation is more or less homothetic. This is obviously true for the complex evolutionary models. Since multiple substitutions are most effectively detected when breaking the long internal branches via the addition of species. This raises the problem of bias in the taxonomic sampling, due to the impact of extinction on the history of life on earth. Because this kind of bias leads to a non-homothetic underestimation, we consider it essential to improve models of sequence evolution and suggest that the protocol developed in this work will allow to evaluate their effectiveness towards saturation.

Les avancées des nouvelles techniques de séquençage (NGS) ont permis dans le cadre des études en écologie microbienne de passer de l'analyse de quelques centaines de séquences par étude à des centaines de millions de séquences. Cette différence quantitative des données produites a induit des différences qualitatives quant aux études réalisées. En effet, avec le changement du type de données, les approches classiques d'analyse ne peuvent être appliquées et il est devenu nécessaire de définir de nouvelles stratégies en tenant compte des contraintes que posent ces données. Alors qu'il était possible d'insérer classiquement quelques dizaines de séquences issues des techniques de première génération dans des phylogénies expertisées, le nombre de séquences généré aujourd'hui par les NGS à chaque expérience rend cette tâche irréalisable et nécessite la mise en place de nouvelles stratégies et l'utilisation d'outils adaptés. Par ailleurs, les outils disponibles d'analyse de la diversité microbienne adaptés aux amplicons de nouvelle génération, implémentent des approches probabilistes et/ou de recherche de similitude pour l'identification des séquences environnementales. L'approche phylogénétique quant à elle, bien qu'elle soit la plus robuste, n'est pas utilisée pour l'annotation taxonomique de ce type de données du fait de ses besoins en temps et en ressources de calcul. Au-delà de l'approche d'annotation taxonomique, les nouvelles techniques de séquençage posent également le problème de la qualité des séquences produites et son impact sur l'estimation de la diversité. Ainsi, ce travail de thèse avait pour objectif la définition d'une stratégie d'analyse bioinformatique de données de séquençage massif dans le contexte de l'étude de la diversité microbienne, en tenant compte des limitations imposées par les ressources informatiques actuelles (matérielles et logicielles) d'un côté, et de l'avantage des méthodes phylogénétiques par rapport aux autres approches d'annotation taxonomique. Ce travail a donné lieu au développement d'une chaîne de traitement proposant une série d'analyses allant des séquences brutes jusqu'à la visualisation des résultats, tout en replaçant les séquences environnementales dans un contexte évolutif. L'approche développée a été optimisée pour la gestion de gros volumes de données, et a été comparée en terme de précision d'affiliation aux autres approches communément utilisées en écologie microbienne. Les tests et simulations ont montré qu'à partir d'une taille d'amplicons de 400 pb, l'affiliation phylogénétique avait les meilleurs résultats mais aussi, que la qualité de cette affiliation différait selon la région hypervariable ciblée. La chaîne de traitements mise en place a ensuite été par implémentée dans un contexte de calcul à haute performance, notamment sur un cluster de calcul, pour proposer un service web dédié à l'analyse de la diversité microbienne.

La variabilité des vitesses d'évolution entre sites est un phénomène très répandu au sein des séquences génétiques. Celui-ci est généralement modélisé par une loi gamma dont le paramètre de forme doit être estimé. Nous proposons ici une méthode visant à déterminer la valeur efficace de ce paramètre, c'est-à-dire la valeur la plus adaptée à l'estimation de topologies d'arbres. Nous montrons que (1)les valeurs efficaces conduisent généralement à sous-estimer la variabilité des vitesses et (2), celles-ci offrent une amélioration significative en termes de précision topologique comparé aux cas ou l'inférence d'arbre est réalisée à partir des vraies valeurs (inconnues) du paramètre. Outre la paramétrisation adéquate des modèles de substitution, l'exploration de l'espace des topologies d'arbres est un point sensible pour bon nombre de méthodes d'inférences de phylogénies. Nous proposons ici une nouvelle méthode pour l'estimation d'arbres de vraisemblances maximales, basée sur la modification simultanée de la topologie de l'arbre et de ses longueurs de branches. Nous montrons que cette approche autorise la construction de topologies particulièrement fiables à partir de l'analyse de plusieurs centaines de séquences.

A l'âge de la 6° extinction, il y a un besoin urgent pour les acteurs de la conservation et pour les biologistes de terrain de pouvoir s'appuyer sur une taxonomie qui soit opérationnelle, à la fois dans les méthodes (expertise taxonomique) et dans les concepts (listes de références). Dans ce travail, je teste l'hypothèse selon laquelle le contexte d'insularité continentale produit par la structure des aquifères, quelqu'en soit l'échelle, favoriserait l'émergence d'unités évolutives distinctes. Cette hypothèse est testée en étudiant deux modèles, les bivalves à l'échelle de la France métropolitaine et les gastéropodes stygobies à l'échelle des systèmes karstiques du nord-montpelliérain. Pour cela, une approche de taxonomie opérationnelle est développée pour les deux modèles, dans l'optique de permettre leur prise en compte effective dans les mesures de conservation. Pour ces deux groupes à la taxonomie instable, des approches morphométriques, génétiques et biogéographiques sont développées, dans un cadre de taxonomie intégrative. Les données génétiques inédites permettent de clarifier la taxonomie et apportent un nouveau regard sur les unités de gestion existantes. Les résultats pour les naïades indiquent que la diversité est surévaluée et que les barrières géographiques jouent un faible rôle dans la distribution des taxons, laquelle semble essentiellement liée aux variables environnementales. Pour les gastéropodes stygobies au contraire, la diversité est largement sousestimée et les unités évolutives sont liées aux unités hydrogéologiques. Les variables environnementales ne semblent pas influencer la répartition des taxons. Ces résultats contrastés montrent que la diversité se structure différemment selon le groupe taxonomique et l'échelle géographique considérés, et posent la question de l'impact qu'auraient pu avoir les activités humaines sur la distribution des naïades. Les politiques de conservations doivent donc intégrer ces approches de taxonomie intégrative pour (i) définir correctement les unités biologiques qui doivent bénéficier d'efforts de conservation et (ii) mettre en place ces mesures à une échelle géographique adaptée.

L’Outarde houbara (Chlamydotis undulata et Chlamydotis macqueenii), dont les populations sont en déclin, fait l’objet d’élevages conservatoires en Afrique du Nord, Asie centrale et Moyen Orient. Des épisodes de variole aviaire y sont régulièrement rapportés malgré une vaccination systématique. En nous appuyant sur une approche épidémiologique et moléculaire, nous avons montré que cette maladie, fréquemment observée dans ces élevages, présente des fluctuations saisonnières et est causée par une grande diversité d’avipoxvirus. L’évaluation de ses impacts sur les performances de reproduction des oiseaux a révélé qu’ils sont minimes. Cependant, l’étude de la phylogénie et de l’évolution de ces virus, en montrant des introductions répétées de virus dans les élevages, a prouvé que les avipoxvirus sont un risque pour les projets de conservation. Enfin, un modèle d’infection expérimentale, développé chez l’Outarde houbara, permet d’envisager de futurs travaux de recherche sur les avipoxvirus. / The Houbara Bustard (Chlamydotis undulata and Chlamydotis macqueenii), whose populations are declining, is captive-bred for conservation purposes in North Africa, Central Asia and the Middle East. Avian pox is regularly reported in captive-bred birds despite systematic vaccination. By using epidemiological and molecular approaches, we showed that the disease, caused by a wide diversity of avipoxviruses in captive-bred houbara bustards, is frequently reported in captive-flocks, and seasonal variations of incidence are observed. Impacts assessment of the disease on breeding performances has shown they are very limited. However, the study of avipoxviruses phylogeny and evolution has demonstrated repeated virus introductions in captive-flock and thus, prove that avipoxviruses are a risk for conservation projects. Finally, an experimental model developed in the Houbara Bustard offers further opportunities of research on avipoxviruses.

L’évolution des dinosaures sauropodomorphes et la radiation des grands sauropodes sont encore loin d'être comprises, ni même datées avec précision. Si les premiers sauropodes semblent apparaître à la fin du Trias, ils ne se diversifient qu'à partir du Jurassique moyen. L’incertitude entourant la définition à donner au clade Sauropoda est une des principales causes de l'absence de consensus quant à la transition prosauropodes – sauropodes. C’est ce problème du « stem-group » des sauropodes qui est abordé dans cette thèse. Certains prosauropodes sont ainsi aujourd’hui considérés comme des sauropodes à part entière par certains auteurs. Ces taxons basaux diffèrent cependant beaucoup selon les auteurs. La multiplication des analyses cladistiques n’a rien résolu puisque celles-ci n’ont jamais été comparées entre elles.La découverte en 2008, par une équipe du MNHN, dans le Jurassique inférieur du Lesotho, d'un squelette de prosauropode articulé sert ici de base à une étude anatomique et systématique des sauropodomorphes basaux. De nombreux autres restes de dinosaures inédits du Lesotho appartenant aux collections du MNHN viennent compléter le matériel d’étude. Parmi ceux-ci, du matériel rapporté au prosauropode de Maphutseng et des fossiles attribués au genre Meroktenos sont entièrement décrits en détail pour la première fois.Une comparaison critique et détaillée des analyses phylogénétiques antérieures a été réalisée en utilisant la méthode de cladistique comparée telle qu’elle a été formalisée par Sereno en 2009. Elle a permis de démontrer l’impact très important du choix des caractères et de leur codage sur la topologie des arbres. Suite à cela, un premier retour sur une liste compilée de 449 caractères a été effectué. Il a nécessité la vérification d’une matrice de 15 000 à 20 000 cellules, et plus de 1300 mesures. Ce retour aux caractères ont entraîné la suppression de plus d’une centaine de caractères, et la création d’une matrice inédite de 49 unités taxonomiques et 308 caractères. Les résultats de l’analyse phylogénétique de cette matrice, bien que préliminaires, soulèvent plusieurs points intéressants. Plusieurs clades, généralement retrouvés dans les analyses les plus récentes publiées par d’autres auteurs, n’apparaissent pas. En revanche, des clades qui n’avaient jusque-là jamais été retrouvés font leur apparition. Les différentes analyses pointent également du doigt le problème de l’origine des Sauropodomorpha, et relancent le débat sur l’origine du clade Sauropoda. / The evolution of sauropodomorph dinosaurs and the radiation of the large sauropods are still far from being understood and well-dated. If the first sauropods seem to appear at the end of the Triassic, they don’t start to diversify before the Middle Jurassic. The uncertainty surrounding the definition of the clade Sauropoda is one of the main causes of the lack of consensus regarding the prosauropod – sauropod transition. It is this issue of the “stem-group” of sauropods that is dealt with in this thesis. Some prosauropods are now considered to be sauropods by some authors. These basal taxa differ a lot depending on the authors. The multiplication of the cladistic analyses didn’t solve the problem as they never were compared.The discovery in 2008, by a MNHN team, in the Early Jurassic of Lesotho, of a prosauropod articulated skeleton is used herein as the basis for anatomical and systematic study of basal sauropodomorphs. Many other new dinosaur remains from Lesotho, housed in the MNHN collections, complement the study material. Among these, material referred to the Maphutseng prosauropod and fossils referred to the genus Meroktenos are described in details for the first time.A critical and detailed comparison of previous phylogenetic analyses is performed, using the comparative cladistics method as formalized by Sereno in 2009. This work allowed to highlight the significant impact of the choice of characters and their scoring on the topology of the trees. After that, a first reappraisal of a list of 449 compiled characters was carried out. It required the reexamination of a matrix consisting in 15 000 to 20 000 cells, and more than 1300 measures. This work led to remove more than one hundred morphological characters, and the building of a new matrix including 49 taxonomic units and 308 characters. The results of the phylogenetic analysis, although preliminary, raise some interesting points. Several clades, often recovered in the most recent analyses published by other authors, are not recognized here. However, clades that had, until then, never been found, are recovered. The different analyses also point out the hurdle of the origin of Sauropodomorpha, and reopen the debate on the origin of Sauropoda.

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Comprendre comment évoluent les écosystèmes lors de perturbations majeures de l'environnement nécessite de prendre en compte l'histoire évolutive des espèces, c'est-à-dire leur phylogénie. Dans ce Mémoire de thèse, j'utilise une approche modélisatrice afin d'étudier l'évolution phénotypique en lien avec l'environnement (écomorphologie), approche incluant des données actuelles et fossiles et visant in fine à comprendre comment les écosystèmes se diversifient et s'organisent structurellement et fonctionnellement à l'échelle des temps géologiques. Le cadre historique, fourni par la phylogénie, définit une trame analytique commune à l'étude de taxons actuels et fossiles. Différents outils dédiés, d'une part au traitement de données morphométriques souvent incomplètes, et d'autre part aux études écomorphologiques évolutives dans un contexte phylogénétique, sont développés et discutés. Cette thèse s'articule autour de deux ateliers consacrés à l'étude macroévolutive et macroécologique de grands mammifères « ongulés » : Bovidae, Cervidae, et Equidae. Le premier atelier concerne les ruminants actuels, clade très diversifié et à l'écologie des espèces constitutives connue. Les analyses révèlent des modes évolutifs contrastés entre Cervidae et Bovidae actuels, en fonction des niches écologiques et des caractères écomorphologiques considérés. La diversification moi pliocène des Bovidae africains apparaît corrélée à des évènements globaux, tandis que leur évolution phénotypique révèle des modes de diversification différents selon les habitats. Le second atelier est focalisé sur l'impact d'un événement majeur ayant affecté l'ensemble du pourtour méditerranéen à la limite Miocène- Pliocène, il y a 5,3 millions d'années : la Crise de Salinité Messinienne. Il repose sur l'étude d' « ongulés » fossiles et apporte des précisions sur l'aspect temporel de l'évolution de ces mammifères avant et après cet événement. Les principaux résultats illustrent des variations rapides de la structure phylogénétique des assemblages d'ongulés qu'il est possible de relier au contexte biogéographique et aux variations climatiques locales et régionales. Les renouvellements fauniques (acteurs) et fonctionnels (rôles), initiés dès la fin du Miocène moyen, apparaissent progressifs et non soudains. Les résultats obtenus offrent une meilleure caractérisation et compréhension des réponses évolutives de ces mammifères, grands consommateurs primaires souvent parmi les premiers menacés lors de perturbations climatiques et environnementales majeures / Understanding how ecosystems evolve when facing severe climatic perturbations of the environment requires an historic perspective provided by species phylogenies. In this thesis, I use a modelling framework to investigate the question of the phenotypic evolution of species as an adaptation to the environment (ecomorphology). I combine extant and fossil data to study how ecosystems are diversifying and organizing structurally and functionally on a geological time scale. The historical context provided by the phylogeny defines a unified analytical framework for the study of extant and fossil taxa. Several analytical tools dedicated, on the one hand to deal with missing cases in morphometric studies, and on the other hand to ecomorphological studies in a phylogenetic context, are developed and discussed. This PhD thesis is organized along two main research axes dedicated to the macroevolutionary and macroecological study of three large mammals “ungulate” families: Bovidae, Cervidae, and Equidae. First I focus on extant ruminants, a well diversified clade for which species ecological preferences are well known. The analyses show contrasted evolutionary modes between extant cervids and bovids, depending on the ecological niche and ecomorphological traits under scrutiny. The Mio-Pliocene diversification of African bovids appears to be correlated with global climatic events while their phenotypic evolution shows contrasted evolutionary patterns depending on the habitat. The second axis focuses on the circum Méditerranean impact of a major event that took place at the Miocene-Pliocene boundary, 5.3 million years ago: the Messinian Salinity Crisis. The comparative study of extinct “ungulates” living before and after this event provides some clues about the evolutionary rates and spatial patterns of phylogenetic diversity of these large mammals. The phylogenetic structure of the ungulate communities shows abrupt changes related to the local and regional biogeographic context as well as variations in climate conditions. Meanwhile, progressive faunal (actors) and functional (roles) turnovers are depicted from the beginning of the Late Miocene onward. These results provide a better characterization and understanding of the evolutionary responses to broad climatic and environmental perturbations of these often-threatened, large primary consumer “ungulate” mammals