La matrice extracellulaire est constituée d'un réseau tridimensionnel de protéines et de polysaccharides complexes, les glycosaminoglycanes. Elle apporte un support structural aux tissus et aux cellules dont elle est capable de moduler la prolifération, la migration et la différenciation. Nous avons créé une base de données d'interactions extracellulaires protéine-protéine et protéine-glycosaminoglycane, MatrixDB, qui est disponible sur le Web (http://matrixdb.ibcp.fr). Nous avons intégré des données expérimentales, des données issues de l’analyse de la littérature et des données issues de bases de données d'interactions publiquement disponibles. Nous avons respecté les standards de curation et d’échange de données du consortium IMEx dont fait partie MatrixDB. MatrixDB permet la construction et la visualisation de l'interactome extracellulaire entier et de plusieurs types de réseaux d'interactions, spécifiques d'une molécule, d'un tissu, d'une pathologie ou d'un processus biologique. Nous avons ainsi caractérisé le réseau d’interactions extracellulaire associé au vieillissement et mis en évidence le rôle important des glycosaminoglycanes et du calcium dans ce réseau. Nous avons construit le réseau d'interactions d'une matricryptine anti-angiogénique et anti-tumorale, l'endostatine, qui est issue du collagène XVIII. Les analyses structurales et fonctionnelles de ce réseau ont montré que les partenaires de l’endostatine sont majoritairement impliqués dans l’adhésion cellulaire et que les domaines EGF (Epidermal Growth Factor) sont surreprésentés. Cette propriété nous a permis d'identifier expérimentalement d'autres partenaires de l'endostatine possédant un ou plusieurs domaines EGF et de nouvelles fonctions de l’endostatine. Nous avons modélisé les complexes formés par l'endostatine avec deux de ses partenaires pour identifier les sites d'interactions. Ces prédictions, associées aux données expérimentales, ont permis de déterminer des interactions susceptibles d'être établies simultanément par l'endostatine. L'intégration de ces données et des paramètres cinétiques et d'affinité dans le réseau d'interactions de l'endostatine sera utilisée pour proposer un modèle de son mécanisme d'action qui reste mal connu / The extracellular matrix is composed of a tridimensional network of proteins and complex polysaccharides called glycosaminoglycans. It provides a structural support to tissues and modulates cell proliferation, migration and differenciation. We have created a database of protein-protein and proteinglycosaminoglycan extracellular interactions, MatrixDB (http://matrixdb.ibcp.fr). We have integrated experimental data, data issued of the literature curation and data from interaction databases publicly available. We have respected the curation and exchange standards of the IMEx consortium that includes MatrixDB. MatrixDB allows the construction and the visualization of the entire extracellular network and other types of interaction networks specific of a molecule, a tissue, a disease or a biological process. We have characterized the aging-related extracellular interaction network and underlined the important role of glycosaminoglycans and calcium in this network. We have constructed the interaction network of an antitumoral and anti-angiogenic matricryptin, endostatin, issued from collagen XVIII. Functional and structural analysis of their network showed that partners of endostatin are mostly involved in cell adhesion and that EGF domains are overrepresented. This has allowed us to to identify experimentally other partners of endostatin possessing one or more EGF domains and to propose new functions of endostatin. We have modelled complexes formed by endostatin with two of its partners to identify the binding sites.These predictions, associated with experimental data, allowed us to determine interactions able to be established simultaneously by endostatin. Integration of these data and of kinetics and affinity parameters in the interaction network of endostatin will be used to build a model of its mechanism of action that is not fully elucidated

Darwin a révélé au monde que les espèces vivantes ne cessent jamais d’évoluer, mais les mécanismes moléculaires de cette évolution restent le sujet de recherches intenses. La biologie systémique propose que les relations entre génotype, environnement et phénotype soient sous-tendues par un ensemble de réseaux moléculaires dynamiques au sein de la cellule, mais l’organisation de ces réseaux demeure mystérieuse. En combinant des concepts établis en biologie évolutive et systémique avec la cartographie d’interactions protéiques et l’étude des méthodologies d’annotation de génomes, j’ai développé de nouvelles approches bioinformatiques qui ont en partie dévoilé la composition et l’organisation des systèmes cellulaires de trois organismes eucaryotes : la levure de boulanger, le nématode Caenorhabditis elegans et la plante Arabidopsis thaliana. L’analyse de ces systèmes m’a conduit à proposer des hypothèses sur les principes évolutifs des systèmes biologiques. En premier lieu, je propose une théorie selon laquelle la traduction fortuite de régions intergéniques produirait des peptides sur lesquels la sélection naturelle agirait pour aboutir occasionnellement à la création de protéines de novo. De plus, je montre que l’évolution de protéines apparues par duplication de gènes est corrélée avec celle de leurs profils d’interactions. Enfin, j’ai mis en évidence des signatures de la co-évolution ancestrale hôte-pathogène dans l’organisation topologique du réseau d‘interactions entre protéines de l’hôte. Mes travaux confortent l’hypothèse que les systèmes moléculaires évoluent, eux aussi, de manière darwinienne. / Darwin exposed to the world that living species continuously evolve. Yet the molecular mechanisms of evolution remain under intense research. Systems biology proposes that dynamic molecular networks underlie relationships between genotype, environment and phenotype, but the organization of these networks is mysterious. Combining established concepts from evolutionary and systems biology with protein interaction mapping and the study of genome annotation methodologies, I have developed new bioinformatics approaches that partially unveiled the composition and organization of cellular systems for three eukaryotic organisms: the baker’s yeast, the nematode Caenorhabditis elegans and the plant Arabidopsis thaliana. My analyses led to insights into the evolution of biological systems. First, I propose that the translation of peptides from intergenic regions could lead to de novo birth of new protein-coding genes. Second, I show that the evolution of proteins originating from gene duplications and of their physical interaction repertoires are tightly interrelated. Lastly, I uncover signatures of the ancestral host-pathogen co-evolution in the topology of a host protein interaction network. My PhD work supports the thesis that molecular systems also evolve in a Darwinian fashion.

De nombreux et divers micro-organismes vivent dans les tissus interne et externe desfeuilles des plantes, la phyllosphère. Ils influencent de nombreux traits, les interactions biotiques,le flux d’énergie, la tolérance au stress de leur hôte et en fin de compte la valeur sélectivede leurs hôtes. Il a été montré que plusieurs traits quantitatifs de plantes structurentla communauté microbienne de la phyllosphère. Ainsi des Loci de ces traits quantitatifs(Quantitative Trait Loci QTL) liés à la structure de cette communauté étaient attendus.L’objectif principal de ce travail était de rechercher des régions génomiques chez le chêne(Quercus robur L.), dont l’effet se prolonge jusqu’au niveau de la communauté, influençantainsi le microbiote de la phyllosphère. Tout d’abord, nous avons étudié la composition etle réseau d’interactions du microbiote de la phyllosphère partant un intérêt particulier àErysiphe alphitoides, un agent pathogène majeur pour les chênes. Nous avons montré quel’infection par E. alphitoides est accompagnée par des changements dans la composition dela communauté fongique foliaire, mais pas dans le composition de la communauté bactérienne.Nous avons souligné certains partenaires d’interaction d’E. alphitoides et nous avonsmontré que le réseau d’interactions microbiennes, contrairement aux résultats précédents,été dominé par des interactions positives. Ensuite nous avons effectué une analyse QTLde descripteurs de la communauté microbienne dans une population de pleins frères. Nousavons trouvé 8 QTL correspondant à des traits de la communauté microbienne: compositionfongique et bactérienne, diversité fongique, pourcentage de Erysiphe alphitoides. Troisd’entre eux sont colocalisés avec un QTL de sensibilité à E. alphitoides, suggèrent un fortdéterminisme génétique de la résistance à l’oïdium chez Q. robur. Enfin, nous présentonsles résultats préliminaires d’une étude d’association génétique et discutons nos résultatsavec une perspective évolutive. / Numerous and various microorganisms inhabit inner and outer tissues of plant leaves, thephyllosphere. They influence many plant traits, biotic interactions, energy flux, host stresstolerance and ultimately the fitness of their hosts. Many plant quantitative traits wereshown to structure the phyllosphere microbial community. Hence quantitative trait loci(QTLs) linked to the structure of this community were expected. The main objective ofthis work was to search for genomic regions in oak (Quercus robur L.), whose effect extendsto the community level, influencing the phyllosphere microbiota. First, we studied thecomposition and the interaction network of oak phyllosphere microbiota with specific focuson Erysiphe alphitoides, a major biotrophic pathogen of oak. We showed that infection byE. alphitoides is accompanied by changes in the foliar fungal community composition butnot in the bacterial community composition. We highlighted likely interaction partners ofE. alphitoides and we showed that the complex microbial interaction network, in contrastto previous findings, was dominated by positive interactions. Next we performed QTLanalysis of microbial community descriptors in a full-sib mapping population of oak. Wefound 8 QTLs for microbial community traits: fungal and bacterial composition, fungaldiversity, and percentage of Erysiphe alphitoides reads. Three of these QTLs colocalizedwith a QTL for powdery mildew sensibility, suggesting for strong genetic determinism ofpowdery mildew resistance in Q. robur. Finally we present preliminary results of a geneticassociation study and discuss our findings within an evolutionary perspective.

Depuis des années, on observe un déclin des insectes pollinisateurs. La perte d’habitats naturels, en partie liée àl’urbanisation, est considérée comme l’une des causes majeures de ce déclin. Des populations d’abeilles(Hymenoptera : Anthophila) se maintiennent cependant en milieux urbains. La structure de leurs communautés,ainsi que leurs comportements de butinage et de nidification peuvent être affectés par les perturbations liées àl’urbanisation. Notre objectif était d’évaluer l’ampleur de ces modifications et de comprendre leurs mécanismes enutilisant 24 sites dans le Grand Lyon localisés selon un gradient d’urbanisation croissante (mesurée par laproportion de surfaces imperméables). Nous avons analysé les réseaux d’interactions pour étudier les relationsflore-abeilles et nous avons mis en place des aménagements pour la nidification (carrés de sol et hôtels à abeilles)sur 16 sites urbains ou périurbains pour étudier la dynamique de nidification et son impact sur les populations.Nous avons capturé 16352 spécimens appartenant à 293 espèces, soit près du tiers de la faune françaised’abeilles. Les sites périurbains (avec environ 50% de surface imperméable) avaient la plus grande richessespécifique. Les abeilles à langue longue et les abeilles cavicoles étaient plus présentes dans les milieux urbanisés,mais la spécialisation des interactions plantes-abeilles est restée stable le long du gradient d’urbanisation. Ladiversité spécifique des abeilles était associée de façon positive avec la diversité florale, la durée de floraison desespèces végétales et/ou leur floribondité. Les communautés d’abeilles étaient dépendantes de ces trois facteurs etaussi des plantes spontanées (natives ou naturalisées) plus que des plantes horticoles (ornementales ou exotiques).Enfin, les aménagements pour la nidification ont été colonisés par une faune d’abeilles diversifiée. Hormis Osmiabicornis, les abeilles ne présentaient aucune préférence quant aux substrats dans lesquels elles nidifiaient. Même sil’urbanisation change la structure des communautés d’abeilles, nos résultats confirment qu’une diversité importanted’abeilles sauvages peut perdurer dans des milieux moyennement, mais aussi fortement urbanisés.Dans un contexte d’urbanisation croissante et de déclin des abeilles, il semble indispensable de mettre en placedes plans de gestion en faveur de ces insectes pollinisateurs sauvages en agissant sur l’étendue des surfaces fleuries,les continuités écologiques entre ces surfaces, et une gestion plus appropriée des parcs, jardins et espaces vertsurbains. La présence d’une grande diversité d’espèces y compris dans des milieux très anthropisés fait vraiment desabeilles un groupe phare pour sensibiliser les citoyens à la biodiversité et aux services écosystémiques / Evidence has been accumulating for years that pollinator populations are declining. The loss of natural habitats,in part linked to urbanization, is considered to be one of the major causes of this decline. Some bee populationspersist nevertheless in urban environments. The structure of their communities, as well as their foraging and nestingbehaviors can be affected by urbanization. Our objective was to assess the magnitude of these changes and tounderstand their mechanisms by using 24 sites located in the Grand Lyon along a gradient of urbanization(measured by the proportion of impervious surface). We analyzed interaction networks to investigate plant-beerelations, and man-made nesting structures on urban sites (squares of soil and bee hotels) to study nesting dynamicsand its relevance for bee populations.We collected 16,352 specimens belonging to 293 species. Periurban environments (i.e., with ca. 50% ofimpervious surface) had the greatest diversity of bees. Long-tongued bees and cavity nesting bees were moreprevalent in urban environments, but the specialization of plant-bee interactions remained stable along the gradientof urbanization. The species richness of the bee community was positively associated with floral diversity, theduration of flowering of plant species and/or their floribundity. Bee communities depended on these three factorsand also spontaneous (native and naturalized) plant species more than on horticultural plants (ornamentals andexotics). Finally, man-made nesting sites were colonized by a diverse bee fauna. Apart from Osmia bicornis, beesshowed no preference for the substrates in which they nested. Our work confirms that, even if urbanization changesthe structure of the bee communities, an important diversity of bee species can persist in periurban, but also urbanenvironments.In a context of increasing urbanization and declining bee populations, it appears essential to create managementplans for these wild pollinators by acting on the surface of flowering areas, the ecological network linking them,and the appropriate management of parks, gardens, and recreational areas. The presence of a diverse array of beespecies even in the most urbanized area makes these pollinators worthy of being a flagship group to raise theawareness of citizens about biodiversity and ecosystemic services

La matrice extracellulaire est un réseau tridimensionnel complexe qui joue le rôle de support aux cellules ainsi que de réservoir de molécules bioactives régulant le comportement cellulaire. Elle est composée de 1027 protéines chez l’Homme (Naba et al., Matrix Biol. 2016), 274 protéines constituant le matrisome et 753 associées (facteurs de croissance et protéines régulatrices de la matrice extracellulaire) et de 6 glycosaminoglycanes dont 5 sulfatés. La matrice extracellulaire est impliquée dans de nombreuses pathologies (Bonnans et al., Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2014). La lysyl oxydase, responsable de la réticulation des collagènes et de l’élastine est impliquée dans de nombreux cancers. La matrice extracellulaire est un réservoir de fragments bioactifs, nommés matricryptines, qui sont libérés par protéolyse des biomolécules de la matrice et régulent de nombreux processus biologiques tels que l’angiogenèse et l’adipogenèse (Ricard-Blum et Vallet Matrix Biol. 2017). Nous avons exprimé en cellules humaines plusieurs matricryptines dont les ectodomaines des collagènes membranaires XIII, XVII, XXIII et XXV et identifié leurs partenaires extracellulaires. Nous avons caractérisé le propeptide de la lysyl oxydase par SEC-MALS, diffusion dynamique de la lumière et par SAXS et avons modélisé à partir des données de SAXS sa structure tridimensionnelle. Nous avons identifié 17 nouveaux partenaires de ce fragment et analysé le mutant Arg158Gln dépourvu d’activité biologique. Cette mutation identifiée chez l’Homme inhibe les activités anti-prolifératives du propeptide et est associée à un risque accru de cancer du sein (Min et al., Cancer Res. 2009). Nous avons exprimé la lysyl oxydase mature et modélisé sa structure tridimensionnelle en utilisant toutes les données disponibles. Les interactions identifiées au cours de ce travail ont été associées à celles obtenues par curation manuelle de la littérature pour construire la première version de l’interactome extracellulaire humain / The extracellular matrix is an intricate tridimensional network supporting cells and a bioactive molecule reservoir involved in the regulation of cell behavior. It is composed of 1027 proteins in humans (Naba et al., Matrix Biol. 2016), including 274 of the core matrisome and 753 associated proteins (growth factors and extracellular matrix regulators) and 6 glycosaminoglycans including 5 sulfated. The extracellular matrix is altered in numerous pathologies (Bonnans et al., Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2014). The lysyl oxidase is responsible for the cross-linking of collagens and elastin and is involved in many cancers. The extracellular matrix is a reservoir of bioactive fragments named matricryptins which are released by proteolysis of extracellular matrix proteins and regulate numerous biological processes like angiogenesis and adipogenesis (Ricard-Blum et Vallet, Matrix Biol. 2017). We have expressed under a recombinant form in human cells some matricryptins including the ectodomains of the membrane collagens XIII, XVII, XXIII and XXV and have identified their extracellular partners. We have characterized the propeptide of lysyl oxidase by SEC-MALS, dynamic light scattering, and SAXS and have built a coarse-grained 3D model by SAXS-derived constraints. We have identified 17 new partners of this fragment and analyzed the mutant Arg158Gln which has no biological activity. This mutation has been identified in humans and inhibits the propeptide anti-proliferative properties. It is associated to an increased risk of breast cancer (Min et al., Cancer Res. 2009). We have expressed the mature lysyl oxidase and modelled its tridimensional structure using available data. All the interactions identified in this study were associated to manually curated interactions described in the literature to build the first version of the human extracellular interactions network

Les biomolécules exercent leurs fonctions en interagissant avec d'autres molécules. Le recensement de l'ensemble des biomolécules et leurs interactions permet de construire leurs réseaux d'interactions et de les analyser sur le plan structural et fonctionnel par des outils bioinformatiques (BiNGO, DAVID). Cela permet d'identifier les biomolécules clés, de prédire de nouvelles fonctions des protéines et de comprendre et modéliser les mécanismes moléculaires d'un processus biologique ou pathologique donné. Les protéines ou régions intrinsèquement désordonnées, qui possèdent une grande plasticité structurale, sont susceptibles d'interagir avec de nombreux partenaires et d'être importantes dans les réseaux d'interactions. A l'aide du prédicteur IUPred, nous avons dans un premier temps cartographié le désordre intrinsèque des protéines dans le réseau d'interactions de la matrice extracellulaire et dans le réseau extracellulaire des protéoglycanes construits à partir de la base de données MatrixDB développée dans l'équipe. Nous avons montré que les protéines très connectées de ces deux réseaux ne sont pas enrichies en désordre. Les fonctions moléculaires surreprésentées dans le jeu de protéines extracellulaires contenant au moins 50% de désordre intrinsèque sont les interactions avec les facteurs de croissance ou les glycosaminoglycanes. Nous avons étudié un jeu de données d'interactions protéine-héparine comportant 118 valeurs de cinétique et nous avons montré une relation positive entre la vitesse d'association des protéines à l'héparine et le pourcentage de désordre de leurs sites de fixation à l'héparine. Nous avons également étudié les interactions de la matrice extracellulaire avec un pathogène, le parasite Leishmania. Nous avons montré que les protéines sécrétées par les Leishmania ne sont pas enrichies en désordre par rapport au protéome. Nous avons établi une liste de onze protéines parasitaires sécrétées possédant au moins trois motifs d'interaction et susceptibles d'interagir avec l'hôte / Biomolecules perform their functions by interacting with other molecules. The identification of all biomolecules and their interactions is required to build their interaction networks. Their structural and functional analysis with bioinformatics tools (BiNGO, DAVID) allow us to identify the key biomolecules, to predict new protein functions and to understand and model the molecular mechanisms of biological or pathological process. Intrinsically disordered proteins or regions, which are characterized by structural plasticity, may interact with many partners and may play a role in the interaction networks. Using the predictor IUPred we mapped the intrinsic disorder in protein interaction networks of the extracellular matrix and of the proteoglycans constructed from the MatrixDB database developed in the laboratory. We have shown that the highest connected proteins of these two networks are not enriched in disorder. The molecular functions overrepresented in the set of extracellular proteins containing at least 50% of intrinsically disordered residues are interactions with growth factors or glycosaminoglycans. We studied a dataset of heparin-protein interactions including 118 kinetic values and we have shown that the association rate of proteins with heparin is related to the intrinsic disorder of heparin-binding sites. We also studied the interactions of the extracellular matrix with a pathogen, the parasite Leishmania. We have shown that proteins secreted by Leishmania are not enriched in disorder compared to their proteome. We have selected eleven parasite proteins containing at least three interaction motifs, which may interact with the host

Au fil du temps, la vie a évolué pour produire des organismes remarquablement complexes. Pour faire face à cette complexité, les organismes ont développé une pléthore de mécanismes régulateurs. Par exemple, les mammifères transcrivent des milliers d'ARN longs non codants (ARNlnc), accroissant ainsi la capacité régulatrice de leurs cellules. Un concept émergent est que les ARNlnc peuvent servir d'échafaudages aux complexes protéiques, mais la prévalence de ce mécanisme n'a pas encore été démontrée. De plus, pour chaque ARN messager, plusieurs régions 3’ non traduites (3’UTRs) sont souvent présentes. Ces 3’UTRs pourraient réguler la fonction de la protéine en cours de traduction, en participant à la formation des complexes protéiques dans lesquels elle est impliquée. Néanmoins, la fréquence et l’importance ce mécanisme reste à aborder.Cette thèse a pour objectif de découvrir et comprendre systématiquement ces deux mécanismes de régulation méconnus. Concrètement, l'assemblage de complexes protéiques promus par les ARNlnc et les 3'UTRs est étudié avec des données d’interactions protéines-protéines et protéines-ARN à grande échelle. Ceci a permis (i) de prédire le rôle de plusieurs centaines d'ARNlnc comme molécules d'échafaudage pour plus de la moitié des complexes protéiques connus, ainsi que (ii) d’inférer plus d’un millier de complexes 3'UTR-protéines, dont certains cas pourraient réguler post-traductionnellement des protéines moonlighting aux fonctions multiples et distinctes. Ces résultats indiquent qu'une proportion élevée d'ARNlnc et de 3'UTRs pourrait réguler la fonction des protéines en augmentant ainsi la complexité du vivant. / Over time, life has evolved to produce remarkably complex organisms. To cope with this complexity, organisms have evolved a plethora of regulatory mechanisms. For instance, thousands of long non-coding RNAs (lncRNAs) are transcribed by mammalian genomes, presumably expanding their regulatory capacity. An emerging concept is that lncRNAs can serve as protein scaffolds, bringing proteins in proximity, but the prevalence of this mechanism is yet to be demonstrated. In addition, for every messenger RNA encoding a protein, regulatory 3’ untranslated regions (3’UTRs) are also present. Recently, 3’UTRs were shown to form protein complexes during translation, affecting the function of the protein under synthesis. However, the extent and importance of these 3’UTR-protein complexes in cells remains to be assessed.This thesis aims to systematically discover and provide insights into two ill-known regulatory mechanisms involving the non-coding portion of the human transcriptome. Concretely, the assembly of protein complexes promoted by lncRNAs and 3’UTRs is investigated using large-scale datasets of protein-protein and protein-RNA interactions. This enabled to (i) predict hundreds of lncRNAs as possible scaffolding molecules for more than half of the known protein complexes, as well as (ii) infer more than a thousand distinct 3’UTR-protein complexes, including cases likely to post-translationally regulate moonlighting proteins, proteins that perform multiple unrelated functions. These results indicate that a high proportion of lncRNAs and 3’UTRs may be employed in regulating protein function, potentially playing a role both as regulators and as components of complexity.

Les interactions font partie intégrante des écosystèmes. Que ce soit aux niveaux les plus fins, comme les protéines, ou les plus larges, comme les méta-communautés, il est possible de les regrouper en réseaux et d’en étudier la structure. Cela a permis de mettre en évidence que certaines structures sont observables à différents niveaux, c’est le cas par exemple des réseaux emboîtés. De plus, les réseaux d’interaction ont la spécificité de ne pas être fixes dans le temps et l’espace, ce qui leur confère un avantage de taille pour l’étude de l’évolution. Ils peuvent ainsi servir de support à l’études des mécanismes intervenants dans les processus évolutifs. Cependant, il n’existe pas encore de méthodologie ayant fait consensus sur l’utilisation des réseaux et leur analyse à différentes échelles d’organisation. Cette thèse se base sur l’hypothèse que les réseaux, de par leurs propriétés, sont pertinents à considérer pour comprendre l’évolution et ce à différentes échelles d’organisation, et offrent la possibilité de faire des liens entre chacune d’entre elles. L’approche basée sur les réseaux, combinée à l’utilisation de modèles théorique serait donc un outil méthodologique puissant dans l’élargissement des connaissances concernant les processus sous-jacents à l’évolution. La thèse qui suit composée de six chapitres dont le contenu est le suivant. Elle commence par un chapitre d’introduction aux concepts d’intérêts, notamment sur l’évolution et la coévolution. Le deuxième chapitre est une introduction à l’utilisation des réseaux en écologie, suivit par le troisième chapitre qui effectue une revue non exhaustive des méthodologies développées autour des réseaux d’interactions. Les chapitres suivants sont en quelque sorte une mise en pratique de ces méthodes et ce à différents niveaux d’organisation. Le quatrième chapitre revient sur une étape avortée de ce doctorat qui servira tout de même à la construction du modèle du chapitre suivant. Le cinquième chapitre se concentre sur la coévolution et son suivit au travers des réseaux d’interaction entre les bactéries et leurs virus. Enfin, le sixième chapitre traque l’évolution des communautés grâce à la structure des arbres phylogénétiques et structure des réseaux d’interactions au cours du temps. / Interactions are an integral part of ecosystems. Whether at the finest levels, such as proteins, or the broadest, such as meta-communities, it is possible to group them into networks and study their structure. This made it possible to demonstrate that certain structures can be observed at different levels, such as nested networks, for example. In addition, interaction networks have the property of not being fixed in time and space, which gives them a major advantage for the study of evolution. They can thus serve as a support for the study of the mechanisms involved in the evolutionary processes. However, there is not yet a methodology that has achieved consensus on the use of networks and their analysis at different organizational scales. This thesis is based on the hypothesis that networks, by virtue of their properties, are relevant to consider in order to understand evolution at different organizational scales, and offer the possibility of making links between each of them. The network-based approach, combined with the use of theoretical models, would therefore be a powerful methodological tool in expanding knowledge about the processes underlying evolution. The thesis which follows consists of six chapters whose content is as follows. It begins with an introductory chapter to the concepts of interest, in particular on evolution and coevolution. The second chapter is an introduction to the use of networks in ecology, followed by the third chapter which performs a non-exhaustive review of the methodologies developed around interaction networks. The following chapters are in a way a practical application of these methods at different levels of organization. The fourth chapter returns to an aborted stage of this doctorate which will nevertheless be used to construct the model of the following chapter. The fifth chapter focuses on coevolution and its follow-up through the interaction networks between bacteria and their viruses. Finally, the sixth chapter tracks the evolution of communities thanks to the structure of phylogenetic trees and the structure of interaction networks over time.