L’enzyme Activation-induced cytidine deaminase (AID) initie la diversification des immunoglobulines (Ig) par l’induction de dommages à l’ADN. Alors que les lésions induites aux gènes des Ig sont cruciales pour l’établissement de réponses immunes hautement spécifiques et adaptées, ce même type de lésions provoquées ailleurs dans le génome contribue à la transformation cellulaire et à l’apparition de cancer. Les mécanismes impliqués dans la protection de l’intégrité génomique des cellules B restent à définir. D’une part, nous avons développé une approche de protéomique locus-unique en couplant une technique d’identification de protéine par biotinylation de proximité avec l’outil d’édition du génome CRISPR/Cas9. Cette technique innovante, dont nous avons fait la preuve de principe pour des loci abondants, pourra être utilisée pour identifier le protéome des différentes cibles génomiques d’AID. D’autre part, nous avons caractérisé le rôle de Parp3, Parp9 et Med1, identifiées comme partenaires d’AID, éclairant ainsi les mécanismes qui contrôlent l’activité d’AID et la réparation des lésions induites par AID lors de la diversification des Ig. / Activation-induced cytidine deaminase (AID) initiates immunoglobulin (Ig) diversification by inducing DNA damage. While on-target lesions are crucial for mounting highly specific and adaptive immune responses, off-target lesions contribute to malignant cell transformation. Despite its implications, the events following AID recruitment that enforce genome integrity in B cells remain poorly defined. It is not understood why multiple non-Ig loci bound by AID are not mutated or why AID-induced DNA lesions may lead to mutations or DNA breaks. To address this question, we developed a single-locus proteomic approach coupling proximity-dependent protein identification and genome editing (CRISPR/Cas9) to identify and compare the proteins recruited at individual genomic loci bound by AID. We performed the proof of principle of this innovative tool by identifying the proteome of abundant genomic loci. On the other hand, we functionally characterized Parp3, Parp9 and Med1, identified as AID partners, revealing novel mechanisms that tightly control AID activity and DNA repair during Ig diversification.

II existe de nombreuses études mettant en relation le vieillissement et le stress oxydant, mais peu d'entre elles ont caractérisé l'évolution des marqueurs des défenses antioxydantes, notamment au niveau cutané, au cours du vieillissement dit extrinsèque ou environnemental.Nous avons cherché à mimer in vitro le vieillissement extrinsèque cutané, à partir d'un modèle de cellules épidermiques en culture, la lignée de kératinocytes humains HaCaT, soumises à un stress chimique, l'exposition au glyphosate, un principe actif entrant dans la composition de nombreuses formulations pesticides. Ainsi, nous avons exploré notre modèle par une approche multi-échelle originale et innovante: tout d'abord, à l'échelle moléculaire, par une étude protéomique quantitative différentielle des taux d'expression protéique intracytosolique suite à l'induction du stress ; puis, à l'échelle cellulaire en cytomètrie en flux, par la caractérisation fonctionnelle du stress oxydant et de la mort cellulaire qui en découle ; enfin, à l'échelle micro- et nanométrique, en microscopie confocale et à force atomique, par le suivi de l'évolution des propriétés morphologiques et viscoélastiques des kératinocytes stressés.Ce travail de thèse a démontré que le glyphosate altérait signifïcativement l'état et la fonction barrière de l'épiderme humain, ciblant notamment les kératinocytes, dont l'équipement moléculaire et les fonctions vitales d'adhérence et de dynamique membranaire se retrouvent fondamentalement dégradées. L'ensemble de ces résultats constitue un « tableau » qui évoque parfaitement les événements, les signaux et les comportements cellulaires s'installant au cours du vieillissement cutané. / Numerous studies relate ageing to oxidative stress. Few of them described thé évolution of markers of antioxidant défenses, in particular at thé cutaneous level, during extrinsic or environmental ageing. We tried to mimic in vitro cutaneous extrinsic ageing, with a model of epidermic cells in culture, thé human kératinocytes cell line HaCaT, subjected to a chemical stress, Glyphosate, an active ingrédient présent in thé composition of numerous pesticide formulations. Indeed, we examined thé effects of induced ageing in thé loss of kératinocytes integrity in culture, by an original and innovative multi-scale approach: Firstly, at thé molecular scale, we assessed thé stress induced modifications of intracytosolic protein expression by a differential quantitative proteomic study; then, at thé .cellular scale, with flow cytometry, by thé functional characterization of thé oxidative stress and resulting cell death; fmally, at thé micro- and nanoscale, with confocal and atomic force microscopy by thé following thé évolution of morphological and viscoelastic properties of stressed kératinocytes. This PhD work demonstrated that glyphosate impaired thé state and thé barrier function of thé human skin, in particular by fundamentally impairing kératinocytes through thé molecular equipment, thé vital adhésion fonctions and membrane dynamics. Ail thèse results give us a global image of events, signais and cell behavior occurring in skin aging.

Notre équipe vient de découvrir une méthode originale d’obtention d’extraits de Bacteroides thetaiotaomicron (E) qui préserve sa viabilité. Après culture anaérobie de ce commensal intestinal en milieu gélosé pauvre en facteurs de croissance, puis exposition à l’air, la bactérie semble posséder et générer dans E tout l’équipement de détoxication des espèces réactives de l’oxygène in vitro. Il laisse alors augurer d’un pouvoir thérapeutique à visée anti-inflammatoire.Objectifs et méthodes : Le but est d’abord de caractériser E, aux plans glucidique, lipidique et protéique. Dans ce dernier cas, il s’agit de séparer les protéines produites par la bactérie vivante et contenues dans E par électrophorèse bidimensionnelle et de les identifier par la technique des cartes peptidiques massiques. Les gels (n≥6) sont traités statistiquement (PDQuest®, Bio-Rad). Pour mieux localiser ces protéines dans la bactérie, elles sont comparées avec celles obtenues par destruction de B. thetaiotaomicron et identifiées dans la fraction cellulaire relative à la membrane bactérienne externe. Un travail de microscopie électronique est aussi entrepris pour visualiser les éventuels évènements intervenant pendant l’extraction.Le but est alors de vérifier, in vitro, l’effet antioxydant de l’extrait bactérien standardisé et d’en contrôler l’innocuité en modèles cellulaires utilisant le granulocyte neutrophile. L’effet thérapeutique anti-inflammatoire est ensuite recherché chez l’animal. L’action de E est d’abord évaluée en modèle murin d’inflammation cutanée auriculaire induite par dépôt de chlorure de benzalkonium, sous anesthésie générale. Des témoins positifs et négatifs de traitement et d’autres ne subissant pas d’irritation sont testés en parallèle. L’épaisseur des oreilles est mesurée toutes les heures pendant 5 h et des coupes histologiques d’oreilles, effectuées au bout de 2 h chez certains animaux. Deux colorations différentes permettent alors d’évaluer la quantité de mastocytes dégranulant localement.L’action de E, administré par voie intra-rectale (IR), est ensuite testée chez des souris subissant les premières phases d’un processus inflammatoire, en modèle de colite aiguë. Celle-ci est induite per os par du dextran sulfate sodium (DSS) ; elle évolue sur 8 jours. Sont considérés en parallèle des témoins positifs et négatifs de traitement et d’autres ne subissant pas de colite. Des scores cliniques et des scores histologiques de sévérité sont établis tous les jours de l’expérience. Des marqueurs de l’inflammation sont suivis dans les tissus murins après autopsie des animaux. [...] / Our team had discovered a new method to obtain extracts of Bacteroides thetaiotaomicron (E) which preserved its viability. This intestinal symbiont was anaerobically grown on an agar medium poorly supplemented in growth factors. After exposure to air, the bacterium seemed to possess and generate in E all the equipment able in vitro to detoxify reactive oxygen species. It let us expect a therapeutic power referred to anti-inflammatory properties.Objectives and methods: The aim was first to characterize E, in terms of carbohydrates, lipids and proteins. To achieve this last-mentioned goal, proteins contained in E coming from living bacteria were separated by two-dimensional electrophoresis and identified by the peptide mass fingerprinting technique. The gels (n ≥ 6) were statistically analyzed (PDQuest®, Bio-Rad). To find the origin of these proteins in bacteria, they were compared with those obtained by destruction of B. thetaiotaomicron (BT) and identified in the cell fraction containing the bacterial outer membrane proteins. Electron microscopy work was also undertaken to visualize any event occurring during extraction.The antioxidative effect of standardized E extracts was checked in vitro. E safety was also controlled in cell models using polymorphonuclear neutrophils. An E anti-inflammatory effect was then searched in animal models. E was first evaluated using a skin irritation mouse model. Inflammation was induced by benzalkonium chloride on ears of anesthetized mice. Positive and negative controls were treated in parallel. The ear thickness was measured every hour for 5 h and histological ear sections were performed after 2h for some animals. Two different staining methods enabled the enumeration of degranulating mast cells in ear sections.The effect of the bacterial extract was next tested locally by intrarectal (IR) instillations in mice undergoing the early stages of inflammation in a dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis. This acute model evolved over 8 days. In parallel, positive and negative animal controls underwent or not the colitis and were treated or not. Clinical and colonic histological severity scores were daily determined. Inflammation markers were measured in mouse colonic tissues after animal autopsy. [...]

L’endosymbiose trophique établie entre un hôte Cnidaire et ses symbiotes Dinoflagellés photosynthétiques est à l’origine du succès évolutif des écosystèmes coralliens. Les symbiotes sont internalisés par un mécanisme de phagocytose et maintenus dans les cellules du gastroderme de l'hôte. La symbiose est régie par un dialogue moléculaire intime entre les deux partenaires, interrompu lors de perturbations environnementales ou anthropiques, responsables du déclin mondial des récifs coralliens. Les objectifs de mon projet de recherche sont de définir les acteurs moléculaires localisés à l’interface symbiotique chez l’anémone de mer, Anemonia viridis. Premièrement, nous avons étudié les mécanismes cellulaires impliqués dans différents types de rupture de la symbiose et mis en évidence des phénomènes d’apoptose, nécrose et symbiophagie. Parallèlement, nous avons caractérisé chez l’anémone les gènes npc1 et npc2, impliqués chez les vertébrés dans le transport endosomal de stérols, et dont l’expression est modulée par l’état symbiotique. Nous avons pu montrer que le gène npc2d est issus d’une duplication et vraisemblablement d’une sub-fonctionnalisation et que les protéines NPC1 et NPC2 sont exprimées au voisinage des symbiotes. Nous proposons donc que la protéine NPC2-d soit utilisée comme marqueur de l’état de santé des Anthozoaires symbiotiques et que la protéine NPC1 soit un marqueur de la membrane périsymbiotique. Nous avons également développé un protocole afin d’identifier les protéines associées à l’interface symbiotique entre les deux partenaires. A terme, les cibles identifiées permettront une meilleure compréhension des mécanismes qui régulent la relation symbiotique. / The trophic endosymbiosis interaction between a cnidarian host and its photosynthetic dinoflagellatessymbionts form the basis of coral reef ecosystems. Cnidarians host their symbionts in gastrodermis cells, in a phagocytosis-derived vacuole. Establishment and maintenance of the symbiotic interaction depend on an intimate molecular communication between the two partners. However, environmental and/or anthropogenic disturbances can lead to the breakdown of the symbiotic association, which is responsible for the worldwide decline of coral reefs. The main objectives of my research project are to improve the knowledge regarding symbiosis maintenance and disruption mechanisms, but also to define the molecular key players involved at the symbiotic interface in the sea anemone, Anemonia viridis. First, we have described the cellular mechanisms involved in the different types of symbiosis breackdown. Meanwhile, the characterization of npc1 and npc2 genes (involved in endosomal sterol transport), showed a duplication and a sub-functionalization of the npc2d gene. Both NPC1 and NPC2 proteins are expressed around symbionts. We therefore suggest that the duplicated protein NPC2-d is a biomarker of symbiosis health and that NPC1 protein is a marker of the perisymbiotic membrane. We then developed a protocol to characterize the proteome of the symbiotic interface between the two symbiotic partners. The newly-identified symbiotic key players will increase the general knowledge on the symbiotic interaction and its regulation during both stable and bleaching conditions.

L’approche analytique d’interrogation sur puce par spectrométrie de masse est une techniqueparticulièrement bien adaptée à l’analyse multiplexée requise pour la recherche de biomarqueurs dansle diagnostic moderne. L’objectif a été de contribuer aux développements technologiques etméthodologiques d’une plateforme d’analyse baptisée SUPRA-MS (Imagerie par Résonance desPlasmons de Surface en array combinée à la Spectrométrie de Masse). Des puces d’or compatiblesavec la SPRi et la MS ont été conçues et réalisées à l’aide des techniques de dépôt sous vide. Uneétude originale couplant la SPRi avec l’AFM a permis d’établir une relation entre le signal SPRmesuré et la quantité réelle de protéines fixées sur des puces nanostructurées. Nous avons ensuitedéveloppé une procédure d’immobilisation en format array (16 à λ6 spots) par liaison covalente enmonocouche des anticorps spécifiques, dirigés contre un biomarqueur du cancer du sein (LAG3) pourune analyse multiplexée d’échantillons biologiques. Du plasma humain contenant 300 ng/mL deLAGγ est injecté à la surface de la puce. L’injection est suivie en temps réel par SPRi et conduit à unecapture du biomarqueur à l’échelle de la femtomole par spots. Un traitement collectif des spots parspray pour la digestion in situ des protéines et le dépôt de matrice en vue d’une interrogation MS enMALDI-TOF a été mis au point par l’équipe du Dr Patrick Ducoroy (CLIPP-CHU Dijon). Lesrésultats MS obtenues ont permis 100 % d’identification du biomarqueur. Cette technologie sansmarquages spécifiques est particulièrement bien adaptée à la caractérisation fine des biomarqueurs et àla discrimination de variants protéiques. / The analytic approach of interrogation on chip by mass spectrometry is a suitable technique tomultiplexed analysis required for biomarker research in modern diagnosis. The aim was to contributeto the technological and methodological developments of analysis platform called SUPRA-MS(Surface Plasmon Resonance in Array coupled to Mass Spectrometry) whose goal is to provideadditional data to assay on the target protein by mass spectrometry. At first, gold chips compatiblewith SPRi and MS were designed and fabricated using vacuum deposition techniques. An originalstudy coupling SPRi with AFM has established a relationship between the SPR signal measured andthe real amount of proteins bound to nanostructured chips. We developed an immobilization procedurein array format (spots 16-96) by covalent monolayer of specific antibodies directed against the proteinLAG3, a biomarker of breast cancer for multiplex analysis of human biological samples (plasma).Human plasma containing 300 ng/mL of LAG3 is injected to the chip surface. The injection ismonitored in real time by SPRi and leads to the biomarker capture at the femtomole scale. After thebiosensing step, a collective treatment of spots by spray for in situ protein digestion and matrixdeposition in view of a MS analysis was developed by Dr. Patrick Ducoroy's team (CLIPP-CHUDijon). The MS and MS-MS analysis by MALDI-TOF was developed to analyze all spotsautomatically and determine their peptide mapping leading to 100% of the biomarker identification.This technology does not require the use of specific markers, is suitable to the biomarkerscharacterization and discrimination of protein variants.

In order to improve our knowledge of the mechanisms of ageing in animals, the main objective of the thesis was to understand the modulation of such mechanisms by the individual social role, within different social organisations. This objective thus addresses two main questions: i) describing the covariation of the degree of social complexity with ageing patterns; ii) highlighting the underlying cellular and molecular processes. Thanks to complementary and diversified studies (behavioural observations, dosage of the oxidative balance, qPCR measurement of telomere length, proteomics, metabolomics), the present thesis showed that sociality plays a role on ageing at many levels. In the zebra finch, social stress caused by aggression of the conspecifics induces oxidative stress and reduces telomere length in adults. In the sociable weaver, the social environment is of crucial importance during pre- and post-hatch development on the medium term survival of the chicks. Finally, in ants, we were able to show a positive relationship between the degree of sociality and maximum potential life span: this link was caste specific, being only significant for the most social queens. This is inline with a recent review by Lucas and Keller (2020) which concluded that the benefits of sociality are most sensitive for high levels of sociality and particularly in reproductive individuals. With regard to the molecular mechanisms of ageing,we were able to establish a causal chain between social stress, oxidative response and telomere erosion in zebra finches.The role of telomeres as a predictor of offspring survival has been confirmed (over at least 5 years) in the sociable weaver,a cooperative breeder bird. However, this link was not true in queen ants where the longest lived were those with the shortest telomeres. The co-evolution of anti-cancer mechanisms and longevity seems to be conserved since similar strategies are found in taxa as diverse as ants and rodents. On the other hand, and contrary to previous studies conducted on ants, we found that oxidative stress might be a marker of individual ageing. We suggest that the proxies of oxidative stress used so far in ants have been misleading or at least incomplete. Thus, understanding the physiological ageing particularities of ants and other social insects might require finding new relevant and specific markers. Finally, the sirtuins and mTOR signalling pathways, key precursors of which we have detected in ants, are molecular crossroads capable of activating or inhibiting cellular metabolism depending on the cell energy state. According to the studies carried out to date, these signalling pathways are among the first to be able to slow down the effects of ageing and extend life expectancy.However, specific studies need to be carried out to understand their fine regulation and thus assess the universality of these mechanisms in animal ageing. Based on our findings, we propose three points to be further addressed to better understand the mechanisms of ageing in social insects: i) the setup of experiments testing the effectiveness of energy trade-offs involving immunity or digestion metabolism; ii) measuring the telomerase activity among castes of various species in order to explore the telomere and telomere independent roles played by this enzyme in ageing; iii) the need to think about individual longitudinal follow-up and to study wild populations, after the first necessary stages in laboratory. / Doctorat en Sciences / Un résumé grand public en français est disponible au début du manuscrit, juste après les remerciements. / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Acinetobacter baumanii fait aujourd’hui partie des bactéries les plus problématiques dans le monde. Responsable de nombreux pics épidémiques d’infections nosocomiales auxquelles sont associés de forts taux de mortalité, cette bactérie puise sa pathogénie dans de multiples caractéristiques qui lui permettent ainsi d’échapper au système immunitaire de l’hôte et à la plupart des traitements actuels. Capable d’adhérer à de multiples surfaces, A. baumanii persiste dans l’environnement hospitalier à travers un mode de vie communautaire au sein duquel ses capacités de survie sont exacerbées. Chez les espèces du genre Acinetobacter, le mode de vie communautaire peut prendre deux formes distinctes : le biofilm et la pellicule. Dans la première partie de cette thèse, nous avons cherché à discriminer ces deux modes de vie, chez la souche ATCC 17978, par une analyse protéomique à large échelle. Nous avons confirmé la présence de nombreux marqueurs communs aux deux communautés (transporteurs, systèmes de sécrétion, d’acquisition d’ions, adhésines et pili) et mis en exergue des systèmes spécifiquement reliés à la formation du biofilm (pilus Fim, T2SS, T1SS/pompe A1S_0535-38, LPS/LOS, motif capsulaire) et à celle de la pellicule (Gac). Grâce à l’étude de la souche A. baumannii SDF en mode biofilm, qui présente un génome plus compact, nous montrons que très peu de mécanismes moléculaires sont partagés par les deux souches étudiées. Ce résultat témoigne de la difficulté quant au développement d’un traitement dirigé contre les biofilms A. baumannii. Dans une deuxième partie, nous avons testé deux approches pour prévenir et éradiquer les biofilms à A. baumannii. La première a ciblé le Quorum Sensing (QS), système de communication essentielle à la coordination des cellules. Nous avons pu montrer que les acides gras mono-insaturés (acide palmitoléique et acide myristoléique), au même titre que la virstatine, limitait la formation de communautés à A. baumannii en inhibant l’expression du régulateur abaR nécessaire au QS. Dans une seconde stratégie, nous avons finalement évalué l’action antibactérienne et antibiofilm d’un nouveau composé d’origine naturelle : la squalamine. Dans cette étude, nous montrons pour la première fois qu’A. baumannii est capable d’entrer dans un état de dormance (persistant/VBNC) pour survivre à de fortes doses de ciprofloxacine, mais que la squalamine est capable d’éradiquer ces cellules persistantes grâce à des concentrations inférieures à la concentration hémolytique. / Today, Acinetobacter baumannii is one of the most problematic pathogens in the world. This bacterium is responsible for worldwide epidemic outbreaks associated with dramatic mortality rates. It possesses high capacities to evade the immune host system and to resist to numerous available antibacterial agents. A. baumannii is also able to persist into hospital environment due to high adhesion abilities which induce community development. This process is also associated to an enhanced survival rate. In Acinetobacter genus, community modes of lif can take two forms : biofilm and pellicle. In this study on the strain ATCC 17978, we tried to discriminate these two lifestyles by a large scale proteomic analysis. We have confirmed the presence of many common community markers (transporters, ion acquisition secretion systems, adhesins and pili) and highlighted systems specifically related to biofilm (pilus Fim, T2SS, T1SS / pump A1S_0535-38, LPS / LOS, capsular pattern) and pellicle communities. Furthermore the proteomic analysis of an avirulent A. baumannii strain, SDF, in biofilm allowed to highlight peculiar metabolic pathways, specific adhesion determinants but very few markers shared by ATCC 17978. This demonstrated the difficulty in developing a treatment directed against A. baumannii biofilm. Then, we tested different approaches to prevent and eradicate biofilms. The first one targeted the Quorum Sensing system (QS), an essential communication system for cell coordination. We have showed that monounsaturated fatty acids (palmitoleic acid and myristoleic acid), like virstatin prevent the community formation of A. baumannii by inhibiting the expression of the abaR regulator required for QS. In a second strategy, we have evaluated the antibacterial and antibiofilm activity of a new natural compound : the squalamine. We showed for the first time that if ciprofloxacin treatment was able to induce a dormancy population (persistent/VBNCs) in A. baumannii, squalamine was able to eradicate this population of dormant cells.

La résilience des agricultures subsahariennes face aux perturbations environnementales et socio-économiques repose en partie sur le maintien des diversités spécifique, variétale et génétique présentes au sein des agrosystèmes, mais aussi sur la préservation du droit pour les cultivateurs de reproduire et d'échanger librement les semences et les savoirs relatifs aux variétés. Pourtant, peu de données sont réellement disponibles sur la circulation effective des semences et les mécanismes modulant les flux de gènes et les introgressions génétiques entre variétés cultivées dans les agrosystèmes sahéliens. Chez le mil en particulier, il n’existe que des données très parcellaires sur les relations entre la diversité de la plante d’une part et la diversité socio-culturelle des agriculteurs d'autre part. Dans la première partie je me suis intéressé aux interactions entre l’organisation en groupes socio-culturels des agriculteurs et la structure génétique des populations de mil dans le bassin du lac Tchad. Les analyses de la diversité génétique suggèrent l’existence d’une barrière sociale à la diffusion des gènes sur l’ensemble de cette région. Néanmoins ces barrières ne sont pas suffisantes pour empêcher les introgressions génétiques entre populations cultivées par des agriculteurs appartenant à des groupes ethnolinguistiques différents. Dans le deuxième chapitre, je me suis intéressé au rôle des processus d’adaptation locale sur la circulation des gènes. Les résultats m’ont conduit à proposer l’hypothèse selon laquelle les flux de gènes entre types nommés précoces et tardifs sont plus importants dans les régions du nord où la pluviométrie est faible. Enfin dans le troisième chapitre j’ai quantifié la diversité biochimique des grains de mil de plusieurs variétés de mil, dont les usages culinaires varient selon les groupes ethnolinguistiques ou dont les qualités gustatives sont appréciées différemment. J’ai utilisé pour cela une approche combinée de protéomique et de métabolique. Parmi les 1072 spots protéiques quantifiés seulement 7 permettent de distinguer les types nommés photopériodiques des types nommés non ou peu photopériodiques. Les données de métabolomique suggèrent la présence de champignons, qui pourraient être des endophytes, dans certains des échantillons analysés. / The resilience of sub-Saharan farming systems to environmental and socioeconomic disturbances is partly based on the maintenance of agro-biodiversity, but also on preserving the right for farmers to reproduce and freely exchange seeds and related knowledge. However, few data are actually available on effective seed flow and on mechanisms modulating gene flow and genetic introgression between landraces grown in Sahelian farming systems. For pearl millet especially, there are only very few data on the relationship between diversity of this crop on the one hand and the socio-cultural diversity of farmers on the other hand. In the first part of my thesis, I was interested in assessing a potential relationship between ethnolinguistic diversity and population genetic structure of pearl millet in the Lake Chad Basin. Analysis of molecular polymorphisms suggests the existence of social barrier to seed flow among ethnolinguistic groups. However, these barriers are not sufficient to prevent genetic introgression between pearl millet populations cultivated by farmers belonging to different ethno-linguistic groups. In the second chapter, I focused on the role of local adaptation on gene flow. The results led me to propose the hypothesis that gene flow between early and late landraces are higher in the northern regions where rainfall is weak. Finally in the third part, I have quantified the biochemical compound of pearl millet seeds belonging to different varieties that show different uses or culinary preferences among farmers belonging to different ethnolingiuistic groups. I used a combined approach of proteomics and metabolics. Among the 1072 protein spots quantified only 7 distinguish the very photoperiodic non photoperiodic landrace. Metabolomics data suggest the presence of fungi, possibly endophytes, in some of the samples analyzed.

Les Streptomyces sont des bactéries filamenteuses du sol à Gram +. Elles sont connues pour leur capacité à produire des métabolites secondaires utiles en médecine et en agriculture. S. coelicolor et S. lividans sont des souches modèles phylogénétiquement proches. Elles ont cependant des capacités contrastées à accumuler des lipides de réserve de la famille des triacylglycérol (TAG) et produire des métabolites secondaires alors qu’elles possèdent des voies de biosynthèse similaires pour ces deux types de molécules. En présence de glucose, S. coelicolor produit des niveaux élevés de métabolites secondaires spécifiques et son contenu en TAG est faible alors que c'est le contraire chez S. lividans. En revanche, en présence de glycérol, les deux souches accumulent une quantité de TAG similaire mais S. coelicolor produit aussi des métabolites secondaires. Le but de la présente thèse était de déterminer les caractéristiques métaboliques différentielles qui sous-tendent les différentes capacités biosynthétiques de ces deux souches modèles. Pour ce faire, une analyse protéomique comparative sans marquage des souches cultivées en milieu R2YE liquide ou solide en présence de glucose ou de glycérol comme principales sources de carbone a été réalisée en utilisant la technique de chromatographie liquide couplée à de la Spectrométrie de Masse en tandem (LC-MS / MS). Au total, 2024 et 4372 protéines ont été identifiées à partir des cultures liquides et solides, représentant 24% et 50% du protéome théorique. Les études en liquide ont révélé que le métabolisme de S. lividans était principalement glycolytique alors que le métabolisme de S. coelicolor était principalement oxydatif. Elles ont également indiqué que ces caractéristiques pourraient être liées au catabolisme préférentiel des acides aminés par rapport au glucose chez S. coelicolor par rapport à S. lividans. De plus, cette thèse constitue la première analyse protéomique du métabolisme de ces deux souches modèles en présence de glycérol. / Streptomyces are filamentous Gram+ soil bacteria well known for their ability to produce secondary metabolites useful in medicine and agriculture. S. coelicolor and S. lividans are phylogenetically closely-related model strains but they have contrasted abilities to accumulate storage lipids of the TriAcylGlycerol (TAG) family and to produce secondary metabolites whereas they possess similar pathways for the biosynthesis of these molecules. In the presence of glucose, S. coelicolor produces high levels of specific secondary metabolites and its TAG content is low whereas it is the opposite for S. lividans. In contrast, in the presence of glycerol, the two strains accumulated similar amount of TAG but S. coelicolor still produces secondary metabolites. The aim of the present thesis was to determine the differential metabolic features supporting such different biosynthetic abilities. To do so, a comparative label-free shotgun proteomic analysis of the strains grown in liquid or solid R2YE media with glucose or glycerol as main carbon sources was carried out using Liquid chromatography−tandem mass spectrometry (LC−MS/MS). A total of 2024 and 4372 proteins were identified in liquid and solid cultures, representing 24% and 50% of the theoretical proteome, respectively. These studies revealed that S. lividans metabolism was mainly glycolytic whereas S. coelicolor metabolism was mainly oxidative. They also suggested that these features might be related to the preferential catabolism of amino acids over glucose of S. coelicolor compared to S. lividans. Furthermore, this thesis constituted the first proteomic analysis of the metabolism of these two model strains in the presence of glycerol. / Streptomyces es un género de bacterias filamentosas Gram+ provenientes del suelo que son conocidas por su capacidad para producir metabolitos secundarios útiles en la medicina y agricultura. S. coelicolor y S. lividans son cepas modelo filogenéticamente próximas que presentan capacidades opuestas para acumular lípidos de reserva de la familia de los triglicéridos (TAG) y para producir metabolitos secundarios en tanto que ambas cepas poseen rutas metabólicas idénticas para la biosíntesis de éstas moléculas. En presencia de glucosa, S. coelicolor produce altos niveles de metabolitos secundarios específicos y su contenido de TAG es bajo mientras que en S. lividans el comportamiento es opuesto. Sin embargo, en presencia de glicerol, ambas cepas acumulan cantidades similares de TAG y S. coelicolor produce metabolitos secundarios. El objetivo de ésta tesis fue de determinar las características metabólicas que distinguen las diferentes capacidades biosintéticas mencionadas previamente. Por esto, un análisis protéomico comparativo sin marcaje de tipo “shotgun” fue realizado con las dos cepas cultivadas en medio R2YE líquido y sólido usando glucosa o glicerol como fuentes principales de carbono mediante Cromatografía Líquida en “tándem” acoplada a Espectrometría de Masas (LC-MS/MS). Un total de 2024 y 4372 proteínas fueron identificadas en cultivos en medio líquido y sólido, representando 24% y 50% del proteoma teórico, respectivamente. El presente estudio demostró que el metabolismo de S. lividans fue principalmente glicolítico mientras que el metabolismo de S. coelicolor fue principalmente oxidativo. También se sugiere que éstas características pueden estar relacionadas con la preferencia catabólica de aminoácidos sobre el catabolismo de glucosa de S. coelicolor comparada con S. lividans. Además, la presente tesis constituye el primer análisis proteómico del metabolismo de éstas dos cepas modelo en presencia de glicerol.

Les gènes et les protéines n’agissent pas de manière isolée dans les cellules, mais interagissent plutôt pour faire leurs fonctions dans les processus biologiques. Ces interactions peuvent être représentées sous forme de grands réseaux dans lesquels les nœuds sont des gènes ou des protéines et les arêtes représentent leurs interactions. Diverses approches basées sur la théorie des graphes ont été développées pour extraire la connaissance fonctionnelle contenue dans ces réseaux. Néanmoins, ces méthodes ont été principalement appliquées à des réseaux individuels, en ignorant la diversité des interactions biologiques. Nous déclarons que ces différents types d’interactions peuvent être représentés sous la forme de réseaux multiplexes, c’est-à-dire des ensembles de réseaux partageant les mêmes nœuds, ce qui permet une description plus précise des systèmes biologiques. Cette thèse est focalisée sur le développement de nouveaux algorithmes étendant aux réseaux multiplexes certaines méthodes populaires de la théorie des graphes en biologie computationnelle, ainsi que sur leur application à l’étude des maladies humaines. Du côté des applications, nous nous concentrons sur les maladies liées au vieillissement prématuré, un groupe de maladies génétiques ressemblant à certains aspects du vieillissement physiologique à un âge précoce. Nous avons appliqué nos algorithmes pour détecter les modules associés à plus de 70 syndromes annotés avec un phénotype lié au vieillissement prématuré. Les résultats ont révélé le paysage des processus moléculaires perturbés dans ces maladies, qui peuvent être mis en parallèle avec les caractéristiques du vieillissement physiologique. / Genes and proteins do not act isolated in cells but rather interact to perform their functions in signaling pathways, molecular complexes, or, more generally, biological processes. These interactions can be represented as large networks in which nodes are genes or proteins and edges represent their interactions. Various graph-theory based approaches have been developed to extract the functional knowledge contained in biological networks. Nevertheless, these methods have been mainly applied to individual networks, ignoring the diversity of biological interactions. We state here that these different types of interactions can be represented as multiplex networks, i.e. collections of networks sharing the same nodes, leading to a more accurate description of biological systems. This thesis focuses on the extension from individual to multiplex networks of some of the state-of-the-art guilt-by-association methods in computational biology, and on their application to the study of human diseases. On the application side, we concentrate on premature aging diseases, a group of rare genetic disorders that resemble some aspects of physiological aging at an early age. In this framework, we applied our algorithms to detect the modules associated to more than 70 disorders annotated with at least one premature aging related phenotype. The results revealed the landscape of perturbed molecular processes in premature aging diseases, which can be paralleled with the hallmarks of physiological aging to help identifying common and specific features.