Dans ce travail, nous avons voulu apporter notre contribution dans le domaine de la recherche sur les poux humains, afin d’en savoir plus sur l’origine et la phylogéographie des clades, les pathogènes qui leurs sont associés et comprendre les mécanismes impliqués dans la résistance à l’ivermectine. Nous avons obtenu des résultats concrets dans chacune des thématiques abordées. En effet, nous avons (i) pour la première fois rapporté la présence de clade B au Moyen-Orient datant de plus de 2000 ans, supportant une origine asiatique pour ce clade, (ii) mis en évidence l'existence d'un nouveau clade mitochondrial (Clade F), (iii) mis en place une nouvelle technique de PCR en temps réel pour l’identification moléculaire rapide des clades de poux, (iv) mis en évidence chez des poux de tête la présence de l’ADN de plusieurs bactéries, dont plusieurs bactéries qui ne sont pas habituellement vectorisées par les poux telles que Coxiella burnetii, Rickettsia aeschlimannii et de potentielles nouvelles espèces de genre Anaplasma et Ehrlichia ont été détectées pour la première fois chez les poux. Enfin, nous rapportons des données nouvelles sur la résistance des poux à l’ivermectine : (v) en mettant en évidence la présence de trois mutations non-synonymes au niveau de GluCl des poux cliniquement résistants à l’ivermectine, (vi) et en démontrant, pour la première fois, chez une population de poux de laboratoire résistante à l’ivermectine qu’une répression significative de la complexine est à l’origine de la résistance. Cette découverte représente la première évidence liant la complexine à la résistance aux insecticides. / In this thesis, we are interested in studying human lice and we aimed to learn more about the origin and phylogeography of clades, lice-borne associated pathogens and to investigate potential mechanisms underlying resistance to ivermectin in lice. We obtained concrete results that have led to scientific publications. Indeed, (i) we reported for the first time the existence of the clade B in the Middle East, dating approximately to 2,000 years old, supporting an Asian origin for this clade, (ii) we highlighted the existence of a sixth mitochondrial clade (Clade F), (iii) we developed a new qPCR for a quick molecular identification of all the known clades of lice, (iv) we identified the presence of the DNA of several bacterial pathogens in head lice, among which several bacteria are not usually associated with lice, such as Coxiella burnetii, Rickettsia aeschlimannii, Borrelia theileri and potential new species from the Anaplasma and Ehrlichia. We finally, investigated mechanisms underlying resistance to ivermectin in lice: (v) we have identified, for the first time, the occurrence of three non-synonymous mutations in GluCl gene in clinically confirmed ivermectin resistant head lice, (vi) and we have identified the involvement of neuronal protein, a complexin, in laboratory ivermectin-selected resistant lice. This finding represents the first evidence linking complexin to insecticide resistance.

Les réseaux phylogénétiques généralisent le modèle de l'arbre pour décrire l'évolution, en permettant à des arêtes entre les branches de l'arbre d'exprimer des échanges de matériel génétique entre espèces coexistantes. De nombreuses approches combinatoires - fondées sur la manipulation d'ensembles finis d'objets mathématiques - ont été conçues pour reconstruire ces réseaux à partir de données extraites de plusieurs arbres de gènes contradictoires. Elles se divisent en plusieurs catégories selon le type de données en entrées (triplets, quadruplets, clades ou bipartitions) et les restrictions de structure sur les réseaux reconstruits. Nous analysons en particulier la structure d'une classe de réseaux restreints, les réseaux de niveau k, et adaptons ce paramètre de niveau au contexte non enraciné. Nous donnons aussi de nouvelles méthodes combinatoires pour reconstruire des réseaux phylogénétiques, à partir de clades - méthode implémentée dans le logiciel Dendroscope - ou de quadruplets. Nous étudions les limites de ces méthodes combinatoires (explosion de complexité, bruit et silence dans les données, ambiguïté des réseaux reconstruits) et la façon de les prendre en compte, en particulier par un pré-traitement des données. Finalement, nous illustrons les résultats de ces méthodes de reconstruction sur des données réelles avant de conclure sur leur utilisation dans une méthodologie globale qui intègre des aspects statistiques. / Phylogenetic networks generalize the tree concept to model Evolution, by allowing edges between branches inside the tree to reflect genetic material exchanges between coexisting species. Lots of combinatorial approaches have been designed to reconstruct networks from data extracted from a set of contradictory gene trees. These approaches can be divided into several categories depending on the kind of input, i.e. triplets, quartets, clusters and splits, and on the kind of structure restrictions they impose on reconstructed networks.We particularly analyze the structure of one class of such restricted networks, namely level-k phylogenetic networks, and adapt this level parameter to the unrooted context. We also give new combinatorial methods to reconstruct phylogenetic networks from clusters - implemented in Dendroscope - or quartets. We study the limits of combinatorial methods (complexity explosion, noise and silence in the data, ambiguity in the reconstucted network), and the way to tackle them, in particular with an appropriate data preprocessing. Finally we illustrate the results of these reconstruction methods on a dataset, and we conclude on how to use them in a global methodology which integrates statistical aspects.

Les rivières des systèmes insulaires de la région Indo-Pacifique abritent de nombreuses espèces d’organismes migrateurs qui sont les seules espèces capables de coloniser naturellement les cours d’eau. Les stratégies de dispersion de ces organismes diadromes représentent un moteur essentiel de la structuration et de la persistance des communautés allant de l’échelle locale du cours d’eau, d’une île ou d’un archipel, à l’échelle régionale. En raison de l’isolement, les populations locales n’assurent leur pérennité qu’en maintenant une dispersion marine forte, permettant la colonisation de milieux nouveaux et un recrutement indépendant des conditions locales de reproduction. Chez les mollusques Gastéropodes, la famille des Neritidae est constituée d’espèces diadromes amphidromes à répartition restreinte et d’espèces à plus large répartition. Nous avons essayé, par l'étude des traits de vie de ces espèces, de contribuer, notamment, à la compréhension des facteurs qui régulent la dispersion et le recrutement, afin d'aider à la gestion durable de ces taxons et de leurs habitats, et ce dans un contexte de changement global et d'anthropisation croissante. Après avoir effectué la synthèse des connaissances actuelles sur les nérites amphidromes, nous avons réalisé une révision taxinomique du complexe 'Neritina pulligera' et étudié la phylogéographie de deux espèces, N. stumpffi et N. canalis, à l'aide du barcoding moléculaire et d'études morphologiques. Nous avons ainsi mis en évidence la présence d'espèces cryptiques au sein du complexe étudié, et le rôle de deux barrières biogéographiques régulant la circulation des larves, la première entre le Pacifique ouest et le Pacifique central, la seconde entre l'océan Pacifique et l'océan Indien. Enfin, notre travail a également ouvert, à travers le marquage vital et la microchimie, des perspectives intéressantes dans l'étude de l'opercule qui pourrait être utilisé comme outil multiusage et archive environnementale permettant de décrypter les traits de vie des nérites. / Rivers in Indo-Pacific islands are colonised by diadromous species, and as migrating species, they are the only ones capable of naturally colonising insular freshwaters. Dispersal strategies of these diadromous species are essential for the colonisation and the persistence of freshwater communities at a local scale, but also at the island and regional scales. Because of their isolation, local populations can only be perennially maintained by an important marine dispersal, allowing the colonisation of new environments with a recruitment independent from the local reproduction conditions. Within the gastropod molluscs, the Neritidae family is composed of diadromous amphidromous species; there are widespread species and others have a more restricted distribution area. By analysing life history traits of these species, we contributed to the understanding of the factors regulating dispersal and recruitment. In the context of global change and rising human impacts on the environment, our results will bring knowledge for the sustainable management of these taxa. After having synthesised the present knowledge on amphidromous neritids, we undertook the taxonomic revision of the ‘Neritina pulligera’ complex. We also studied the phylogeography of two species, N. stumpfii and N. canalis by a molecular barcoding approach. Our results show the presence of cryptic species within the complex studied. We also show that there are two biogeographic barriers, one between the West Pacific and the Central Pacific, and the other between the Indian and the Pacific oceans, playing an important role in the regulation of oceanic larval circulation. Finally, our work on the vital marking and the microchemical analysis of the operculum, has given rise to new interesting research perspective. Indeed, the operculum could be used as an environmental archive allowing deciphering some life history traits of this group.

La diversité génétique des arbres tropicaux exploités pour leur bois est potentiellement menacée. Pourtant les mécanismes à l’origine de la distribution et de l’organisation de cette diversité génétique sont encore mal connus, notamment en Afrique. Parmi les hypothèses évoquées pour expliquer les patrons de diversité actuellement observés, l’hypothèse des refuges forestiers (liée aux changements climatiques du Tertiaire et du Quaternaire) est souvent la plus testée. Cependant, l’histoire commune des espèces forestières n’est pas toujours en accord avec les patrons phylogéographiques observés entre les espèces. Les différences de traits d'histoire de vie entre espèces, notamment leurs capacités de dispersion, pourraient influencer fortement la réponse des espèces aux changements environnementaux. La présente thèse ambitionne ainsi de caractériser le tempo de diversification des arbres des forêts tropicales africaines en relation avec les variations paléo-environnementales et d’évaluer l’impact éventuel de ces variations sur l’organisation de la diversité génétique au sein des populations. Elle ambitionne également de caractériser le système reproducteur et d’évaluer les capacités de dispersion des espèces en relation avec les pressions actuelles que subissent les forêts tropicales africaines.Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons utilisé le genre Entandrophragma CDC (Meliaceae) qui compte une dizaine d’espèces distribuées des forêts humides guinéo-congolaises d’Afrique Centrale et de l’Ouest (E. angolense, E. cylindricum, E. candollei, E. utile, E. palustre), aux forêts humides des régions montagneuses d’Afrique de l’Est (E. excelsum), en passant par les forêts sèches des régions zambéziennes (E. bussei, E. caudatum, E. delevoyi, E. spicatum). Morphologiquement bien délimitées à l’exception de E. congoense parfois mis en synonymie avec E. angolense, les espèces forestières de ce genre sont caractérisées par la qualité de leur bois, qualité à l’origine de fortes pressions d’exploitation.Les relations phylogénétiques entre les espèces, basées sur le séquençage du génome chloroplastique complet et du ADN ribosomique confirment taxonomie actuelle (espèces généralement monophylétiques), et les délimitations au sein du genre à partir des caractères morphologiques (fleurs et fruits). Deux périodes majeures de diversification ont été inférées :au début du Miocène pour les sections et de la fin du Miocène au Pléistocène pour les espèces au sein des sections. La phylogénie montre trois transitions entre biomes, deux des forêts humides vers les forêts sèches et une vers les forêts de montagnes. Les phylogénies multi-marqueurs montrent également que E. congoense se distingue bien de E. angolense, ce qui a été confirmé par le génotypage de microsatellites nucléaires, mettant en évidence deux clusters génétiques correspondant aux espèces attendues. Chez les espèces des forêts tropicales humides, l’analyse comparative de l’organisation de la diversité génétique intraspécifique a permis de mettre en évidence le rôle de la trouée du Dahomey et de la ligne volcanique du Cameroun comme principales barrières aux flux de gènes entre l’Afrique de l’Ouest et l’Afrique Centrale. Cependant, nous observons une faible différentiation génétique au sein des forêts d’Afrique Centrale, avec aux plus deux clusters génétiques définis chez E. angolense et E. cylindricum et aucune congruence avec les zones traditionnellement proposées comme candidates de refuges forestiers. Cette faible différentiation serait probablement liée à des flux de gènes à longue distance observés chez ces espèces d’Entandrophragma.L’étude de la dispersion des graines et du pollen par analyses de parenté chez quatre espèces exploitées d’Entandrophragma (E. angolense, E. candollei, E. cylindricum, E. utile) révèle des événements de dispersion à longues distances (> 1000 m), associés à un système de reproduction principalement allogame (taux d’autofécondation < 10 %). Ces traits suggèrent que des arbres relativement isolés suite à l’exploitation sélective d’un peuplement forestier ne devraient pas rencontrer de problèmes de fertilité. Toutefois, l’analyse de la variation du succès reproducteur montre un pic de reproduction pour les arbres dont le diamètre à hauteur de poitrine est élevé et généralement supérieur au diamètre minimum d’exploitation (DME), ce qui peut affecter fortement le potentiel reproducteur d’un peuplement exploité. Ces résultats suggèrent que le DME devrait être augmenté en République du Congo afin d’assurer une gestion durable de la ressource.Cette thèse représente donc une contribution à la compréhension des processus évolutifs à l’origine de la diversité génétique des espèces forestières tropicales africaines. Elle fournit via l’analyse des flux de gènes, une contribution significative pour appréhender le devenir des populations d’arbres exploitées et favoriser une exploitation durable des ressources forestières. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les relations de parentés profondes au sein des Angiospermes ont été longtemps incertaines. A la fin des années 90, les études phylogénétiques à grande échelle ont contribué à l’obtention de l’arbre actuel des Plantes à fleurs, dans lequel Eudicotylédones, Monocotylédones et Magnoliidae forment les trois plus grands clades. Contrairement aux Monocotylédones et aux Eudicotylédones, la monophylie des Magnoliidae (Canellales, Laurales, Magnoliales et Piperales) n’a été soutenue que plus récemment. Les Magnoliidae contiennent actuellement 20 familles et environ 10 000 espèces majoritairement présentes sous les tropiques. Avant cette thèse, de nombreuses parties de ce groupe avaient été étudiées en détail mais l’histoire évolutive du groupe dans son ensemble était encore mal connue. Le premier chapitre est une étude phylogénétique des relations entre les familles et les ordres de Magnoliidae. Pour réaliser cette étude, j’ai échantillonné 199 espèces du groupe et 12 marqueurs moléculaires issus des trois génomes. J’ai ensuite mené des analyses phylogénétiques avec les méthodes de parcimonie, d’inférence bayésienne et de maximum de vraisemblance. Les résultats confirment avec un plus fort soutien la présence de deux clades dans ce groupe : Canellales + Piperales et Laurales + Magnoliales. De plus, les relations entre les 20 familles sont généralement bien soutenues, les Lactoridaceae et les Hydnoraceae étant incluses dans les Aristolochiaceae (Piperales). Dans le second chapitre, j’ai révisé l’âge et la position de 10 fossiles identifiés comme appartenant aux Magnoliidae. Le but de cette étude était de fournir de nouveaux points de calibration fiables afin de conduire de nouvelles analyses de datation moléculaire. Parmi les nombreux fossiles du groupe, nous avons choisi ces espèces car elles avaient été placées phylogénétiquement par des études antérieures. Le schéma de calibration résultant de ce travail inclut six contraintes fiables d’âges minimum. Le troisième chapitre est une étude de datation moléculaire utilisant ce schéma de calibration et le même jeu de données moléculaires que le chapitre 1. Les résultats tendent à repousser l’âge des Magnoliidae (127.1-198.9 Ma), et des quatre ordres Canellales (126.3-141.0 Ma), Piperales (88.2-157.7 Ma), Laurales (111.8-165.6 Ma) et Magnoliales (115.0-164.2 Ma). Dans ce même chapitre, j’ai également étudié le mode de diversification du groupe. Les variations importantes du nombre d’espèces entre les différentes parties de l’arbre s’expliquent le mieux par des modèles de diversification incluant 6 à 14 transition du taux net de diversification. Enfin, dans le dernier chapitre de la thèse, j’ai retracé l’histoire évolutive de 26 caractères floraux pour reconstruire les fleurs ancestrales de nœuds-clés des Magnoliidae. Pour ce faire, j’ai tiré parti de la phylogénie du premier chapitre et utilisé les mêmes espèces dans ma matrice morphologique. Les résultats montrent que l’ancêtre commun le plus récent des Magnoliidae présentait des fleurs bisexuées et actinomorphes avec un périanthe différencié de deux cycles trimères à tépales libres et probablement trois étamines libres. Ce travail de thèse apporte des résultats importants sur l’évolution des Magnoliidae et soulève de nombreuses questions telles que l’impact des crises géologiques sur la diversification du groupe ou l’influence des pollinisateurs et de l’environnement sur l’évolution de la morphologie florale. / Deep phylogenetic relationships in the angiosperms had long been uncertain. However, by the end of the 1990s, large-scale studies contributed to the current well resolved picture of the tree of flowering plants, in which eudicots, monocots, and magnoliids are the three largest clades. Whereas monocots and eudicots have been recognized since the very first phylogenetic analyses, the monophyly of magnoliids (Canellales, Laurales, Magnoliales, and Piperales) is a more recent result. Magnoliidae, as now circumscribed, consist of 20 families and ca. 10,000 species mostly distributed in the tropics. Before the present thesis, several parts of the magnoliid tree had been well studied, but little was known about the evolutionary history of Magnoliidae as a whole. The first chapter of this thesis is a phylogenetic study conducted to clarify the relationships among families and orders of Magnoliidae. To do so, I sampled 199 species of Magnoliidae and 12 molecular markers from the three genomes and conducted phylogenetic analyses using parsimony, maximum likelihood, and Bayesian methods. The results confirm, with a greater level of support, two clades in Magnoliidae: Canellale + Piperales, and Laurales + Magnoliales. In addition, the relationships among the 20 families are generally well supported, and Lactoridaceae and Hydnoraceae are nested within Aristolochiaceae (Piperales). In the second chapter, the ages and phylogenetic positions of 10 fossils attributed to Magnoliidae were reviewed in detail. The goal of this study was to provide new reliable calibration points in order to conduct molecular dating analyses. These fossils were selected from the rich fossil record of the group because of their previous inclusion in phylogenetic analyses with extant taxa. The resulting calibration scheme provides six solid, internal minimum age constraints. The third chapter includes molecular dating analyses using the present calibration scheme and the same molecular dataset of Chapter 1. This study tends to push back in time the ages of the crown nodes of Magnoliidae (127.1-198.9 Ma), and of the four orders, Canellales (126.3-141.0 Ma), Piperales (88.2-157.7 Ma), Laurales (111.8-165.6 Ma), and Magnoliales (115.0-164.2 Ma). In the same chapter, I investigated the mode of diversification in the group. The strongly imbalanced distribution of species appears to be best explained by models of diversification with 6 to 14 diversification rate shifts. Finally, in the last chapter, I traced the evolution of 26 floral characters to reconstruct the ancestral flowers in key nodes of Magnoliidae. I used the phylogeny of Chapter 1 and an exemplar approach. Our results show that the most recent common ancestor of all Magnoliidae was a tree bearing actinomorphic, bisexual flowers with a differentiated perianth of two alternate, trimerous whorls of free perianth parts (outer and inner tepals) and probably three free stamens. This work provides key results on the evolution of Magnoliidae and raises several new questions such as the impact of geological crises on diversification of the group or the influence of pollinators and the environment on the evolution of floral morphology.

Le pin noir (Pinus Nigra Arn.) est un arbre forestier de première importance pour la foresterie européenne. Son aire de répartition péri-méditerranéenne est vaste et morcelée et ses exigences écologiques sont de grande amplitude. La taxonomie de cette espèce collective caractérisée par plusieurs sous-espèces, son histoire évolutive et sa diversité adaptative ont été explorées selon quatre approches : phylogénétique, génétique des populations, génétique quantitative et modélisation sous changement climatique. Nous avons exploré la diversité génétique de 19 populations de pin noir couvrant l’aire de répartition géographique de l’espèce et nous avons revu les relations phylogénétiques qui les caractérisent. La variabilité génétique du pin noir a été étudiée pour fournir de nouveaux aperçus sur la différenciation entre ses populations, pour fournir des hypothèses sur leur origine géographique et pour clarifier la taxonomie de l’espèce. La différenciation génétique du pin noir a été investiguée aussi par un trait lié à la fitness, la croissance radiale, pour comprendre si la variabilité entre provenances/sous-espèces était principalement due à la plasticité phénotypique ou à la diversité génétique. La réponse du pin noir au climat a ensuite été investiguée par une approche de dendrochronologie conduite à trois niveaux : individu, provenance et sous-espèce. Les différences de croissance radiale entre provenances ont été aussi utilisées pour comprendre comment le pin noir pourrait s’adapter au climat futur par une approche de modélisation de niche. / The European black pine (Pinus nigra Arn.) is an ecologically and economically important forest tree, discontinuously and often patchily distributed across different ecological environments and climatic conditions in Europe and around the Mediterranean Basin. The taxonomy of this collective species, where many subspecies have been described, its evolutionary history and its adaptive diversity were investigated following four different approaches: phylogenetic, population genetics, quantitative genetics and modeling under climate change. We firstly explored the genetic diversity of 19 natural populations of P. nigra covering the maximum geographic extent of the species and reviewed the phylogenetic relationships characterizing them. The genetic variability of the European black pine was investigated with the particular aim of providing new insights on population differentiation and on their geographic origin and for clarifying the taxonomy of the species. P. nigra differentiation was also investigated for a fitness related trait, radial growth, with the aim of understanding whether phenotypic plasticity or genetic diversity was mainly responsible for the patterns observed. Dendrochronology was then used to examine the reaction of P. nigra to climate variation. Using niche modeling tools, differences in radial growth between provenances were also used to understand how P. nigra might adapt to future climates.

Les cours d’eau des îles tropicales abritent des organismes qui ont développé un cycle de vie diadrome, partagé entre une phase adulte en eau douce et une phase larvaire marine : l’amphidromie. Parmi ces organismes, dans la zone Indo-Pacifique, on trouve les crevettes du genre Caridina H. Milne Edwards, 1837. Avec plus de 300 espèces décrites, il s’agit du genre le plus diversifié de l’infra-ordre des Caridea, avec une systématique extrêmement confuse et compliquée. Au sein de ce genre, deux complexes d’espèces sont particulièrement bien représentés dans les systèmes insulaires de l’Indo-Pacifique, le complexe Caridina nilotica et le complexe C. weberi. Grâce au développement de nouvelles techniques de séquençage de nouvelles méthodes de taxonomie dite intégrative sont apparues, permettant de résoudre une partie des problèmes taxonomiques de ces groupes. L’objectif de la thèse était d’appliquer une approche de taxonomie intégrative aux espèces des complexes C. nilotica et C. weberi afin de clarifier leur systématique et, de fait, mieux appréhender leur biologie et fournir les outils aux gestionnaires pour mettre en place une meilleure conservation de ces espèces et de leurs milieux. Après avoir montré que certains caractères morphologiques traditionnellement utilisés pour décrire les espèces étaient influencés par l’environnement et donc fortement variables, l’étude de taxonomie intégrative a été conduite sur 92 espèces, permettant d’obtenir 1682 séquences auxquelles s’ajoutent 32 génomes mitochondriaux complets et 97 partiels, mettant en évidence 43 espèces nouvelles, certaines décrites au cours de la thèse. Les relations phylogénétiques entre les espèces des deux complexes ont été reconstruites à partir d’un grand jeu de données moléculaires, permettant de montrer que les complexes sont des groupes monophylétiques avec des différences en terme d’habitats occupés. Enfin, la faisabilité de l’étude sclérochronologique de l’amphidromie chez une espèce du complexe C. weberi (C. multidentata) a été testée sur la cuticule du pédoncule oculaire, avec une étude de l’ultrastructure de la cuticule, décrite pour la première fois chez cette espèce. / Rivers of tropical islands harbor organisms that have developped a diadromous lifecycle, shared between a freshwater adult phase and a marine larval phase: amphidromy. Among these organisms, in the Indo-Pacific area are found shrimps of the genus Caridina H. Milne Edwards, 1837. With more than 300 described species it is the most speciose genus of the infra-order Caridea, with a most confused and complicated taxonomy. Within this genus, two species complexes are particularly well-represented in insular systems of the Indo-Pacific, the C. nilotica complex and the C. weberi complex. Thanks to the development of new sequencing techniques, new methods of integrative taxonomy appeared, allowing to resolve part of the taxonomic complexity of these taxa. The aim of the thesis was to apply an integrative taxonomy approach to species belonging to C. nilotica and C. weberi complexes in order to clarify their taxonomy and have a better understanding of their biology and provide tools to managers for establishing a better conservation of these species and their environments. After showing that some morphological characters traditionally used to describe species were influenced by the environment and so, highly variable, the integrative taxonomy was led on 92 species, allowing to obtain 1,682 sequences to which are added 32 complete and 97 partial mitochondrial genomes, highlighting 43 new species, some of them described during the thesis. Phylogenetic relationships among the species of the two complexes were reconstructed from a large molecular dataset, allowing to show that the complexes are monophyletic groups, with habitat differences. Finally, the feasibility of a sclerochronological study of amphidromy in a species of the C. weberi complex (C. multidentata) was tested on the eyestalk cuticle, with a study of the ultrastructure of the cuticle, described for the first time in this species.

Durant cette thèse je me suis intéressé à l'évolution profonde du vivant, depuis le dernier ancêtre commun universel (LUCA) jusqu'aux ancêtres des trois grands royaumes, les Archées, les Bactéries et les Eucaryotes. J'ai notamment cherché à placer quelques organismes dans l'arbre de la vie, tels que la bactérie Aquifex aeolicus et l'archée Cenarchaeum symbiosum, et j'ai également étudié l'évolution des températures de croissance il y a plusieurs milliards d'années. Pour ce faire, j'ai développé des algorithmes afin de reconstruire l'évolution de séquences géniques, puis j'ai utilisé ces séquences pour prédire les températures optimales de croissances d'organismes aujourd'hui éteints. Mes collègues et moi-même estimons que LUCA ne vivait pas à très haute température, mais que ses directs descendants les ancêtres des Bactéries et du groupe comprenant les Archées et les Eucaryotes vivaient dans des environnements plus chauds. Cela signifie que les deux lignées venant de LUCA ont subi le même type d'évolution en parallèle, qui pourrait avoir été causée par une seule et même pression de sélection. Cette pression pourrait être le résultat d'un intense bombardement météoritique il y a 3.8 milliards d'années, et avoir été accompagnée d'un changement depuis un génome à ARN pour LUCA vers des génomes à ADN pour ses descendants. Ensuite, dans la lignée des Bactéries, les températures optimales de croissance ont chuté, ce qui pourrait correspondre à l'évolution de la température des océans au cours des 3.5 derniers milliards d'années.

Longtemps considéré comme une structure stable hautement optimisée, le génome des procaryotes nous apparaît, au regard de récentes découvertes, comme extrêmement changeant au cours du temps. Chez certaines bactéries, les gènes acquis récemment d'espèces distantes par transmission horizontale sont estimés à plus de 15 % du génome et les phylogénies construites à partir de différents gènes présentent fréquemment des incongruences importantes. De ce point de vue, la cohérence interne des génomes et la durabilité des interactions entre gènes au cours des temps évolutifs sont mises en question. Certains auteurs proposent que les transferts horizontaux se produisent à une fréquence telle que le concept même d'histoire des espèces ne s'applique pas aux procaryotes. Cependant, il a été suggéré que certaines catégories de gènes pouvaient être plus ou moins sensibles au transfert. Nous avons testé cette hypothèse au moyen de méthodes phylogénétiques et tenté de reconstruire une phylogénie des procaryotes en utilisant les génomes complets. Les résultats suggèrent que certains gènes conservent une information congruente sur l'histoire des bactéries et que la combinaison de ces informations peut permettre de reconstruire une phylogénie des bactéries. La nature des gènes détectés comme ayant été acquis récemment pose également problème. En effet, plusieurs auteurs ont remarqué que ces gènes avaient tendance à être enrichis en nucléotides A et T en comparaison du reste du génome. Nous avons analysé la structuration en nucléotides de nombreux génomes complets et montré que certaines caractéristiques intrinsèques aux génomes pourraient, dans certains cas, conduire à une surestimation de la quantité de gènes acquis par transferts horizontaux. Si d'un point de vue qualitatif, l'importance des transferts horizontaux dans l'évolution des procaryotes a été amplement démontrée, nous pensons qu'elle a été surestimée du point de vue quantitatif du fait de problèmes méthodologiques. Détectés par une méthode phylogénétique, les gènes récemment acquis montrent des caractéristiques qui les rapprochent de séquences parasites (phages notamment) ou non fonctionnelles, suggérant que certaines catégories de gènes pourraient être « spécialisées » dans le transfert horizontal.

La diatomée Haslea ostrearia a longtemps été considérée comme le seul organisme apte à produire un pigment surnuméraire bleu nommé marennine, connu pour son rôle dans le verdissement des branchies des huîtres affinées dans les bassins ostréicoles. Certains des mécanismes et facteurs influençant l'entrée de cette diatomée en phase de reproduction sexuée (auxosporulation) ont été mis en évidence, tels la concentration cellulaire, la qualité de l'éclairement incident, ou le préconditionnement des algues. La découverte dans le cadre d'un projet européen, de populations de diatomées apparentées à H. ostrearia en divers points du globe a conduit à la description et l'identification de trois nouvelles espèces de diatomées bleues : Haslea silbo sp. nov. des îles Canaries, Haslea karadagensis sp. nov., provenant de Mer Noire et Haslea provencialis sp. nov. de Méditerranée Occidentale. La première phylogénie moléculaire de ces espèces de diatomées bleues, ainsi que d'autres espèces de diatomées appartenant au genre Haslea, a été réalisée en utilisant trois marqueurs génétiques, la cassette ribosomale ITS1-5,8S-ITS2, le gène chloroplastique rbcL ainsi qu'un fragment du gène mitochondrial cox1. Ces trois marqueurs moléculaires montrent que les diatomées bleues forment un clade distinct au sein du genre Haslea. De plus, l'existence de deux populations d'H. ostrearia originaires des côtes françaises et suédoises sexuellement compatibles a permis d'étudier la variabilité génétique intraspécifique, en mettant en évidence quelques différences au niveau de la séquence du gène cox1. Ces différences ont également permis d'étudier chez la progéniture obtenue par croisements de ces populations, la répartition et l'héritabilité de l'ADN mitochondrial. Par ailleurs, la spectophotométrie UV-visible et la spectométrie Raman ont été utilisées pour poursuivre la caractérisation physico-chimique des pigments bleus de ces diatomées. L'existence de pigments distincts chez les nouvelles espèces de diatomées bleues a permis de proposer une première classification chimiotaxonomique. Enfin, les activités biologiques de la marennine et du pigment de l'espèce ukrainienne, H. karadagensis, ont été étudiées grâce à la détermination de leurs propriétés antibactériennes et antivirales.