This diploma thesis focuses on the molecular characterization of selected PHA producers. Within this work, the PHA producing thermophilic isolates originating from the samples of activated sludge and compost were identified and characterized using molecular biological methods. By sequencing the 16S rRNA gene, the thermophilic isolates were identified and taxonomically classified into the Firmicutes bacterial phylum. In these bacterial isolates, the ability to produce PHA at the genotype level was determined by conventional PCR detection of the phaC gene encoding PHA synthase, which is a key enzyme in PHA biosynthesis. Class I, II and IV PHA synthases were detected in most of the isolated bacteria, wherein class I and II PHA synthases are not characteristic for these bacterial genera. The largest proportion of isolates was identified for the species of thermophilic bacterium Aneurinibacillus thermoaerophilus, in which class IV PHA synthase was detected. In the second part of the diploma thesis, the RT-qPCR method was implemented to study the expression of selected genes of the bacterium Cupriavidus necator H16 involved in PHA metabolism. As part of the implementation of this method, PCR-based detection of selected genes was optimized and quantification of genes using real-time PCR was performed. The tested method included steps of RNA isolation, cDNA synthesis and quantification of gene segments for which the critical points of the method were determined based on the obtained data.

[ES] El virus meridional del tomate (Southern tomato virus, STV) es un virus persistente (género Amalgavirus, familia Amalgaviridae) que se ha detectado en diversos países como España e Italia. Inicialmente, fue asociado a síntomas de decoloración y falta de maduración en el fruto de tomate. Sin embargo, la presencia frecuente de virus agudos en las plantas infectadas con el STV y la detección de éste en plantas asintomáticas, ponen en duda su patogenicidad y el impacto que puede tener en el cultivo. En esta tesis doctoral se puso a punto la RT-LAMP y la RT-qPCR para la detección específica y sensible del STV. La RT-LAMP permitió reducir costes y simplificar el procedimiento, siendo útil para la detección en campo. La RT-qPCR nos permitió detectar y cuantificar el STV en distintos tipos de tejidos de tomate, incluyendo semillas individuales. El virus se acumulaba principalmente en las raíces y hojas, y en las semillas se encontraba tanto en cubierta como en embrión, lo que dificulta las tareas de desinfección. La tasa de transmisión por semilla del virus, la incidencia en campo y en viveros era muy elevada, afectando más a variedades comerciales que locales. Los análisis filogenéticos mostraron que el STV tenía una baja diversidad genética con una fuerte presión de selección negativa. Además, no había una correlación entre distancia genética del virus y origen geográfico debido a una rápida dispersión de semillas infectadas y/o una fuerte presión de selección negativa. Se comprobó que el STV en condiciones de infección simple no inducía síntomas, no alteraba la producción, ni afectaba a parámetros fisiológicos como conductividad estomática, fotosíntesis y peso, en condiciones de estrés salino. Tampoco se observaron cambios a nivel tisular ni celular, ni se encontraron partículas virales. Sin embargo, el virus modificaba la expresión de algunos miRNAs con importantes funciones. Se detectaron muy poca cantidad de vsiRNAs derivados del STV, lo cual podría deberse a la supresión del silenciamiento génico de la planta por acción de un supresor codificado por el virus. Los ensayos de expresión transitoria en plantas de N. benthamiana 16C determinaron que la p42 del STV no tenía actividad supresora de silenciamiento génico. Finalmente, estudiamos el efecto del STV en infecciones múltiples con otros virus agudos como el CMV y el PepMV. Se observaron complejas interacciones entre los virus que implicaban variaciones en la severidad de síntomas, en los niveles de acumulación viral y en las poblaciones de siRNAs. El STV y el CMV establecían una interacción sinérgica que producía el adelanto y aumento de la severidad de los síntomas, y de la acumulación del CMV en las primeras fases de la infección. La presencia del STV en plantas infectadas con el PepMV también producía un adelanto de los síntomas sin cambios en la acumulación viral del PepMV. En las plantas coinfectadas con el CMV y PepMV se observó un efecto antagónico que disminuía la concentración del CMV y alteraba los síntomas. El STV era capaz de romper este efecto antagónico restableciendo la concentración del CMV y modificando los síntomas. Los análisis de siRNAs permitieron identificar un total de 78 miRNAs, 47 noveles, que se expresaban diferencialmente en los grupos de plantas infectadas con los diferentes virus respecto a las plantas sin infectar. Estos miRNAs estaban implicados en la regulación de importantes funciones y tanto su número como su nivel de expresión variaba dependiendo de la combinación viral. También se identificaron vsiRNAs de origen viral y se vio que su proporción variaba dependiendo de la combinación viral. La cantidad de vsiRNAs del STV se incrementaba notablemente con la presencia de otros virus. La frecuencia de acumulación de vsiRNAs en los genomas virales no era uniforme y no se veía influenciada por las combinaciones de virus. / [CA] El virus meridional de la tomaca (Southern tomato virus, STV) és un virus persistent (gènere Amalgavirus, família Amalgaviridae) que s'ha detectat en diversos països com Espanya i Itàlia. Inicialment, STV va ser associat a distints símptomes de decoloració i anomalies en la maduració del fruit. Però la presència freqüent de virus aguts en les plantes infectades amb STV i la detecció d'aqueste en plantes asimptomàtiques, posen en dubte la seua patogenicitat i l'impacte que pot tindre en el cultiu. En aquesta tesi doctoral es va realitzar la posada al punt de la RT-LAMP i la RT- qPCR per a la detecció específica i sensible de STV. La RT-LAMP va permetre reduir costos i simplificar el procediment, sent útil per a la detecció del virus en camp. La RT-qPCR és una tècnica molt sensible que ens va permetre detectar i quantificar STV en distints tipus de teixits, incloent-hi llavors individuals. El virus s'acumulava principalment en arrels i fulles, i en les llavors es trobava tant en la coberta com en l'embrió. Es va comprovar que les taxes de transmissió per llavor, la incidència en camp i en vivers era molt elevada, major en les varietats comercials que en les locals. Els estudis filogenètics realitzats van mostrar que el virus tenia una baixa diversitat genètica amb una forta pressió de selecció negativa. No hi havia una correlació entre distància genètica del virus i origen geogràfic, degut per una ràpida dispersió a traves de llavors infectades i/o a la forta pressió de selecció negativa. En aquest treball es van obtindre evidències de què STV en condicions d'infecció simple no induïa símptomes en la planta, no alterava la producció, ni afectava paràmetres fisiològics com a conductivitat estomacal, fotosíntesi i pes en condicions d'estrés salí. Tampoc, es van observar cap presència de partícules virals ni canvis a nivell tissular ni cel·lular. No obstant això, STV era capaç de modificar l'expressió d'alguns miRNAs amb importants funcions. Es van detectar molt poca quantitat de vsiRNAs derivats del STV, podria deure's a la supressió del mecanisme de silenciamient gènic per acció d'un supressor. Els assajos d'expressió transitòria en plantes de N. benthamiana 16C va determinar que la p42 de STV no va tindre capacitat supressora de silenciamient gènic. Per finalitzar, vam estudiar l'efecte que podia tindre STV en infeccions mixtes amb altres virus aguts com CMV i PepMV. Els resultats obtinguts d'un assaig amb diferents combinacions d'infeccions van mostrar interaccions complexes entre els virus que implicaven variacions en la severitat de símptomes, en els nivells d'acumulació viral i en les poblacions de siRNA. STV i CMV establien una interacció sinèrgica que produïa l'avanç i l'increment dels símptomes, i un augment de l'acumulació de CMV. D'altra banda, la presència de STV en plantes infectades amb PepMV també produïa un avanç dels símptomes, però no hi havia variacions en l'acumulació de PepMV. En el grup de plantes co-infectades amb CMV i PepMV es va observar un efecte antagònic que dificultava la replicació de CMV, alterant-se els símptomes de la planta. STV era capaç de trencar aquest efecte antagònic restaurant la concentració de CMV i modificant els símptomes. Els anàlisis de siRNAs van permetre identificar un total de 78 miRNAs, 47 corresponien a miRNAs novells, que s'expressaven de forma diferent als grups de plantes infectades amb els diversos virus, respecte a les plantes control sense infectar. Aquests miRNAs estaven implicats en la regulació d'importants funcions i tant el seu nombre com el seu nivell d'expressió variaven. També es van identificar vsiRNAs d'origen viral i es va observar que la seua proporció variava depenent de la combinació viral. La quantitat de vsiRNAs de STV s'incrementava notablement amb la presència d'altres virus. Les freqüències de vsiRNA en els genomes virals no eren uniformes, no obstant això, els pat / [EN] Southern tomato virus (STV) is a persistent virus (genus Amalgavirus, family Amalgaviridae) which was detected in several countries such Spain and Italy. STV was associated with symptoms of discoloration and maturation of tomato fruit. However, STV was frequently detected in mixed infections with acute viruses and in some asymptomatic tomato plants. For these reasons, it is not clear the STV pathogenic role and its real impact on tomato crops. In this PhD we improved the specific and sensitive detection of the virus by using the RT-LAMP and RT-qPCR. RT-LAMP is very useful for field STV detection since it is a simple and cheap technique. The high RT-qPCR sensitivity enabled this technique to detect and quantify STV from different plant tissues even individual sees. The highest STV concentrations were found in tomato leaves and roots. In the seeds, STV could be detected in both coat and embryo. The virus transmission by seed and the STV incidence in fields and seedlings was very high, being higher in commercial tomato varieties than in local ones. Phylogenetic analysis from different STV isolates showed a low genetic diversity with a high negative selection pressure. Moreover, there was no correlation between genetic diversity and geographic region. This could be explained by a quick dispersion of infected seeds and/or by the high negative selection pressure. It was shown that STV did not induce any apparent plant symptom and did not affect the plant production in single infection conditions. Also, physiological parameters related to stomatic conductivity, photosynthesis, and plant weight were no affected by STV infection in saline stress conditions. Optic and transmission electron microscopy did not reveal viral particles or structural changes in STV tomato tissues. However, the population analysis of miRNAs showed that STV was able to modify the expression of some miRNAs which modulated important plant functions. Low vsiRNAs were detected in STV tomato infected plants. It could be produced by the action of a suppressor which could suppress the gene silencing pathway in the plants. A transient expression assay of p42 in N. benthamiana 16C plants did not show suppressor activity of this STV protein. Finally, we studied the effect of STV in mixed infections with other acute viruses such as CMV and PepMV. The virus mixes infection assay in tomato plants showed complex interactions between viruses that modify the symptoms severity, the viral accumulation and the siRNA population. STV and CMV established a synergistic interaction in co-infected tomato plants producing the advancement of the symptoms and an increase in its severity. STV and CMV co-infection increased the CMV accumulation in the early stages of infection. On the other hand, the presence of STV in plants co-infected with PepMV also produced an advance of symptoms, but with no variation in the PepMV accumulation. In the group of plants co-infected with CMV and PepMV, it was observed an antagonistic effect that delayed the CMV accumulation, altering the symptoms of the plant with respect to the simple infections. STV was able to break this antagonistic effect by increasing the CMV viral concentration and changing the symptomatology. The siRNAs analysis allowed to identify a total of 78 miRNAs, 47 corresponding to novel miRNAs, that were expressed differentially in the plants infected respect to no infected plants. These miRNAs were involved in the regulation of important functions and their number and their level of expression varied depending on the virus combination. vsiRNAs of the different viruses were also identified and it was observed that rates varied depending on the virus combination. The number of vsiRNAs in STV single infected tomato plants was very small, but it increased with the presence of the other viruses. The frequencies of vsiRNAs in the viral genomes were not uniform and these frequencies were not influenced by other viruses in mixed infections. / Elvira González, L. (2021). Detección y caracterización del virus meridional del tomate (STV) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165207 / TESIS

Campylobacteriosis is a leading foodborne illness worldwide, primarily caused by Campylobacter jejuni (C. jejuni) which is associated with poultry consumption. The emergence of antibiotic resistance has emphasized the need for alternative strategies to control C. jejuni colonization in poultry. To assess the prevalence of C. jejuni in poultry, 270 cloacal swab samples were collected from broilers raised under No-Antibiotics Ever system. Among these samples, 16.3% were identified as C. jejuni positive. Notably, these isolates exhibited a diverse range of virulence factors and antimicrobial resistance genes, with 61.36% of isolates showing hyper-motile and 20.45% demonstrating multidrug resistance. Following isolation, whole genome sequencing was conducted on four selected strains using a hybrid sequencing approach. Subsequently, the complete genomes of these C. jejuni strains were analyzed to identify vaccine candidates using reverse vaccinology. Three conserved potential vaccine candidates were identified as suitable targets for vaccine development, namely phospholipase A (PldA), TonB dependent transporter (ChuA), and cytolethal distending toxin (CdtB). Furthermore, the gene expression of these candidates was examined in four C. jejuni strains during host-pathogen interactions using avian macrophage cell line HD11. Significant upregulation of all three candidate genes were observed in the four tested C. jejuni strains during interaction with host cells, indicating their crucial role in C. jejuni infection. Additionally, the expression of immune genes was evaluated in avian macrophage cells to understand the immune responses during C. jejuni infection. The infection resulted in the upregulation of toll-like receptor genes (TLR-4), pro-inflammatory genes (IL-1β, IFN-γ, IL-6, IL-8L1), anti-inflammatory gene (IL-10), and iNOS2 gene expression. The observed immune response demonstrates the potential of C. jejuni to induce host immunity for protection. In conclusion, our study identifies three conserved potential vaccine candidates and provides insights into the immune responses induced by C. jejuni infection in avian macrophage cells. These findings are crucial for the development of an effective vaccine against C. jejuni, aiming to reduce C. jejuni transmission through poultry consumption and the risk of human infection.

L'utilisation de molécules stimulatrices de défense des plantes (SDP), également appelées inducteurs de résistance, constitute une alternative possible aux traitements fongicides conventionnels pour contrôler les maladies dues aux chanpignons phytopathogènes. Dans cette étude, nous avons mis en évidence que trois produits à caractère SDP (FSOV2, FSOV7 et FSOV10) protègent le blé (Triticum aestivum L.) contre la septoriose (Mycosphaerella graminicola, anamorphe Zymoseptoria tritici) lorsqu'ils sont utilisés de façon préventive, mais cette protection dépend fortement du cultivar considéré. Les cultivars Alixan, Premio et Altigo testés ici présentaient au départ des niveaux de résistance distincts à la septoriose. Les protections obtenues ne sont pas liées à un effet direct sur la germination des spores du champignon, mais à l'induction des mécanismes de défense chez le blé qui réduisent la nécrose foliaire et la sporulation du champignon. Ainsi, l'observation des différents stades du processus infectieux de M. graminicola en microscopie et le dosage des activités enzymatiques fongiques de dégradation des parois (CWDE) in planta révèlent que le niveau de protection induite varie avec le SDP appliqué et avec le cultivar traité. L'expression de neuf gènes impliqués dans différentes voies de défense, suivi par RTqPCR, et les activités enzymatiques peroxydase et phénylalanine ammonia lyase ont été mesurée au cours du temps, depuis le traitement par les SDP jusqu'à 5 jours après infection. Les résultats obtenus montrent, que les mécanismes de défense sont induits différemment en fonction du cultivar et en fonction du SDP appliqué. Ces résultats suggèrent que la réussite au champ des SDP est conditionnée de façon déterminante par le choix du couple SDP-cultivar. / The use of resistance inducers (RI) is a potential alternative to conventional fungicide treatments against plant fungal diseases. In the present study, we revealed that preventive applications of three RI conferred protection efficacies against M. graminicola, with protection levels varying with the wheat cultivar. Alixan, Premio and Altigo cultivars were previously known to exhibit distinct resistance levels to M. graminicola. The observed protections did not result from a direct effect on spore germination, but were related to the induction of wheat defense mechanisms. The induced resistances reduced foliar necrosis, as well as the sporulation level of the fungus. Microscopic observations of the infection process of M. graminicola and cell wall degrading enzymes (CWDE) activities measured in planta showed that the applied RI as well as the considered treated wheat cultivar influences the impact on the infection process and the protection efficacy. We investigated from the time of treatment until 5 days after inoculation plant peroxidase and phenylalanine ammonia lyase activities and the expression of nine genes involved in distinct defense pathways. Our results indicated that defense mechanisms are differently induced according both to the wheat cultivar and the RI. Therefore, the successful use of RI at the field level strongly depends on the RI-cultivar combination.

O trigo (Triticum aestivum L.) é uma importante cultura no Brasil. Poucas cultivares são recomendadas para produção do tipo sequeiro no Bioma Cerrado onde a escassez de água limita o rendimento de grãos. Aqui reportamos uma análise de transcriptoma do MGS1 Aliança (cultivar de trigo adaptada ao Cerrado) sob estresse de seca. Um grupo de 4.422 transcritos diferencialmente expressos foi encontrado em raízes e folhas. O número de transcritos reprimidos em raiz (1.102) foi menor que os transcritos induzidos (1.706), enquanto o oposto ocorreu em folhas (1,017 induzidos e 647 reprimidos). O número de transcritos comuns entre ambos órgaõs foi 1.249, enquanto 2.124 foram específicos para raíz e 1.049 específicos para folhas. Análises de RT-qPCR de 35 transcritos selecionados ao acaso revelou uma correlação de 0,78 com os dados de transcriptoma. Os transcritos diferencialmente expressos foram distribuídos por todos os cromossomos e componentes do genoma. O número de transcritos no genoma B foi maior do que nos genomas A e D. Ainda, um grande número de transcritos relacionados à seca foi mapeado nos cromossomos 3B, 5B e 2B. Quando consideramos ambos órgãos, 116 diferentes rotas metabólicas foram alteradas. Uma rota em comum, entre as três mais alteradas em ambos órgãos, foi o metabolismo do amido e da sacarose. A comparação de transcritos derivados de raiz e de folha permite a identificação de transcritos importantes relacionados à respota ao estresse de seca em cada um destes órgãos. Os dados obtidos, também, abrem caminho para o desenvolvimento de futuros marcadores e seleção de genes candidatos ligados à característica. Estes resultados são úteis para o entendimento de rotas metabólicas envolvidas na tolerância à seca em trigo. A informação gerada será usada, a mais longo prazo, para propósitos de transgenia. Para isto, a metodologia de duplo-haploides é desejável e uma primeira investigação sobre a eficiência de protocolo se mostrou necessária. Micrósporos são células gaméticas com capacidade de dar origem a uma nova planta via embriogênese in vitro. Plantas duplo-haploides geradas pela cultura de micrósporos isolados são completamente homozigotas e representam uma importante ferramenta para estudos genéticos e melhoramento de plantas O processo androgenético é desencadeado por diferentes pré-tratamentos de estresse, os quais são empregados para mudar os micrósporos da rota gametofítica para a rota esporofítica. Embora a cultura de micrósporos isolados tenha inúmeras vantagens, importantes limitações tem impedido sua apliação em larga escala. Diferenças genotípicas na resposta androgenética e na formação de plantas albinas ainda constituem desafios. Embora o albinismo seja principalmente uma característica genética, pré-tratamentos e meios de cultura apropriados podem evitar este fenômeno até certo ponto. A resposta androgenética de cinco genótipos de trigo brasileiro foi avaliada no presente estudo. Dois pré-tratamentos foram testados: frio (4°C) e ácido 2-hidroxinicotinico (100 mg/L). O frio foi melhor que o pré-tratamento químico, produzindo mais plantas verdes em quatro de cinco genótipos. Somente dois genótipos brasileiros tratados com ácido 2-hidroxinicotinico produziram plantas, e um deles apenas uma única planta albina. Nossos reultados mostram, também, que o meio semilíquido (contendo 10% de Ficoll) promoveu uma maior resposta androgenética que o meio líquido, aumentando o número de embriões e plantas regeneradas. / Wheat (Triticum aestivum L.) is an important crop cultivated in Brazil. Few cultivars are recommended for rainfed production in the Cerrado Biome where water scarcity limits grain yield. Here we report a transcriptome analysis of MGS1 Aliança (a wheat cultivar adapted to the Cerrado) under drought stress. A set of 4,422 differentially expressed transcripts was found in roots and leaves. The number of down-regulated transcripts in roots (1,102) was lower than the up-regulated transcripts (1,706), while the opposite occurred in leaves (1,017 induced and 647 repressed). The number of common transcripts between the two tissues was 1,249, while 2,124 were specific to roots and 1,049 specific to leaves. Quantitative RT-PCR analysis of 35 randomly selected transcripts revealed a 0.78 correlation with the transcriptome data. The differentially expressed transcripts were distributed across all chromosomes and component genomes. The number of transcripts on the B genome was greater than on the A and D genomes. Additionally, a greater number of drought related transcripts was mapped on chromosomes 3B, 5B and 5D. When considering both tissues, 116 different metabolic pathways were changed. One common pathway, among the top three changed pathways in both tissues, was starch and sucrose metabolism. The comparison of root- and leaf-derived transcripts allows the identification of important transcripts related to water stress response in each of these tissues. It also paves the way for future marker development and selection of candidate genes linked to that trait. These results are useful for understanding the metabolic pathways involved in wheat drought response. The information generated will be used for transgenic wheat purposes. For this the doubled-haploid method is desirable and an investigation about the protocol eficiency is needed. Microspores are gametic cells with capacity to give rise to a new plant via in vitro embryogenesis. Doubled haploid plants generated by isolated microspore culture are completely homozygous and represent an important tool for plant genetics and breeding research. This process is triggered by different stress pretreatments, which are employed to switch microspores from gametophytic to a sporophytic pathway. Although isolated microspore culture has innumerous advantages, important limitations have prevented its application on a large scale. Genotypic differences in androgenic response and the formation of albino plants remain great challenges. Although albinism is a major genetic characteristic, appropriated pretreatments and culture medium can avoid this phenomenon to some extent. The androgenic response of five Brazilian wheat genotypes was evaluated in the present study. Two pretreatments were tested: cold (4°C) and 2-hydroxynicotinic acid (100 mg/L). Cold was better than chemical pretreatment, producing more green plants in four out of five genotypes. Only two Brazilian genotypes treated with 2-hydroxynicotinic acid produced plants, and one of them produced a single albino plant. Our results also show that semi-liquid medium (containing 10% Ficoll) promoted a higher androgenic response than did liquid medium, increasing the number of embryos and regenerated plants.

L'intensification de l'agriculture s'est accompagnée d'une utilisation importante de pesticides qui a généré une pollution généralisée des sols et des eaux, problème environnemental majeur et actuel. Sous la pression de sélection liée à l'usage régulier de pesticides (molécules xénobiotiques) des bactéries du sol se sont adaptées à ces molécules et ont acquis la capacité de les utiliser comme source nutritive et donc de les dégrader. La biodégradation constitue un service écologique majeur fournit par le sol, puisqu'elle est à la base des capacités épuratrices du sol et au-delà, de la résilience des écosystèmes. Le sol étant également un grand réservoir de biodiversité, ces bactéries dégradantes sont sous contrôle de différentes interactions biotiques et notamment celles impliquant les lombriciens, qualifiés d'organismes ingénieurs des sols de par leur action de bioturbation. Grâce à un développement méthodologique important et novateur (RT-qPCR, SIP-ARN), nous avons étudié l'impact de la bioturbation du sol par la macrofaune lombricienne sur les communautés bactériennes du sol intervenant dans la biodégradation de molécules xénobiotiques. L'atrazine a été utilisée comme molécule modèle à double titre : d'un point de vu fondamental, son utilisation pendant plus de 50 ans en France a permis aux bactéries du sol de s'adapter et au titre de l'actualité, bien qu'elle soit interdite en France depuis 2003, il s'agit toujours du principal polluant retrouvé dans les eaux souterraines et de surface. Nous avons analysé par une double approche quantitative et qualitative l'impact de la bioturbation du sol par les lombriciens sur l'abondance, l'activité et la diversité des bactéries indigènes du sol et sur celles dégradant l'atrazine. Nous avons mis en évidence que : (i) la digestion du sol par les lombriciens stimule l'activité d'une partie des bactéries du sol mais qu'une autre fraction ne résiste pas au passage dans le tube digestif des vers, (ii) la bioturbation du sol par les lombriciens génère des ‘hot spot' pour l'activité de dégradation de l'atrazine. Ainsi dans les parois de galeries les bactéries dégradantes sont sélectionnées, la dissipation de l'atrazine est rapide et les premiers acteurs du processus de dégradation ont été identifiés, (iii) la dégradation accélérée de l'atrazine dépend d'espèces bactériennes clés interagissant au sein de consortia dégradants, ainsi la diversité des bactéries dégradantes n'est pas corrélée à la fonction de dégradation. L'ensemble des résultats obtenus nous montre également que l'impact de la bioturbation par la macrofaune lombricienne sur l'activité de dégradation dépend des propriétés physico-chimiques et biologiques initiales du sol. L'ensemble de ces connaissances présente un intérêt dans un contexte de bioremédiation in situ des sols pollués puisque les lombriciens constituent une grande part de la macrofaune dans nos sols tempérés et qu'ils modifient significativement les bactéries dégradant l'atrazine au sein des microsites de sols qu'ils génèrent.

La symbiose constitue une force évolutive majeure permettant de nombreuses adaptations des partenaires, en particulier dans la réponse des hôtes aux agents pathogènes. La bactérie endosymbiotique Wolbachia ( -protéobactérie) confère ainsi à certains insectes une résistance aux agents pathogènes humains dont ils sont les vecteurs. Chez le crustacé isopode Armadillidium vulgare, la présence de Wolbachia altère l'immunocompétence de son hôte en diminuant le taux d'hémocytes circulants (THC) et en augmentant la septicémie naturelle. La présence de Wolbachia dans les hémocytes et les organes hématopoïétiques a soulevé de nombreuses questions quant aux conséquences que cela entraîne sur le fonctionnement du système immunitaire et sur l'immunocompétence d'A. vulgare. Nous avons donc étudié l'impact de cette symbiose sur les hémocytes, l'immunocompétence et l'expression de gènes de l'immunité. Ainsi Wolbachia est présente dans plus d'un tiers des hémocytes (hybridation in situ fluorescente) et sa présence diminue la proportion d'hémocytes granulaires circulants (cytométrie en flux) chez les animaux âgés d'un an, sans affecter le THC à cet âge. L'activité phénoloxydase diminue avec l'âge et le statut symbiotique. En revanche, la présence de Wolbachia semble protéger les hémocytes de l'apoptose et augmenter l'immunocompétence d'A. vulgare lors d'une infection par Listeria ivanovii. Enfin, la quantification de l'expression des gènes de l'immunité, identifié après l'établissement du premier transcriptome de référence d'isopode (projet ANR EndoSymbArt), a révélé une tendance à la sous-expression au niveau de l'animal entier et des ovaires mais à la sur-expression dans les tissus immunitaires. La présence deWolbachia modifie donc les caractéristiques du système immunitaire aux niveaux cellulaire et humoral ainsi que l'immunocompétence d'A. vulgare. L'étude de nouveaux paramètres permettra d'établir si la présence de Wolbachia constitue réellement un avantage pour son hôte ou si au contraire la bactérie présente un coût parasitaire important.

Le foisonnement filamenteux est un problème récurant dans de nombreuses stations d'épuration à boues activées. L'objectif de ces travaux est d'améliorer la compréhension des mécanismes physiologiques et moléculaires impliqués dans la filamentation des microorganismes, afin de pouvoir orienter de futures stratégies de lutte contre le phénomène de bulking. Sphaerotilus natans, qui peut croître réversiblement sous forme monocellulaire ou filamenteuse, a été utilisée comme bactérie modèle pour cette étude. Différents types de cultures, ainsi que des suivis par cytométrie en flux et marquage au cFDA/SE, ont montré que les diverses souches de S. natans adoptent des morphologies différentes et que les filaments croissent par divisions cellulaires successives et non par un chaînage des bactéries. Une analyse par RT-QPCR a mis en évidence que l'expression du gène sthA augmente fortement après induction de la filamentation et reste ensuite à un niveau élevé. Une comparaison de l'expression protéique des formes monocellulaire et filamenteuse, par LC-MS-MS, a permis d'identifier des protéines impliquées dans la filamentation, et notamment dans la synthèse de la gaine. La concentration intracellulaire en ARNr, mesurée par RT-QPCR, varie durant la croissance de S. natans et d'autres microorganismes, entraînant une diminution importante de l'intensité du marquage FISH, mesurée par cytométrie en flux. L'utilisation de la technique FISH pour quantifier des microorganismes est donc remise en question, d'autant plus dans des matrices aussi complexes que les boues activées. Ces observations mettent également en doute l'hypothèse, émise en utilisant ce mode de quantification, d'une déstructuration des filaments consécutive à un retour à des conditions de culture plus favorables.

La qPCR est actuellement la technique de référence en matière de quantification d'ADN. Elle peut être définie comme une amplification exponentielle, cyclique et ciblée de la séquence d'ADN cible. Le caractère exponentiel de la qPCR est à la fois à l'origine de la sensibilité de la méthode mais aussi d'une potentielle variabilité inter-échantillons. Cette variabilité est compensée par le caractère cyclique de la méthode qui entraine une synchronisation de la réaction pour tous les échantillons à chaque cycle. L'amplification ciblée de la séquence choisie traduit quand à elle la spécificité de la méthode. Néanmoins, cette dernière propriété de la PCR reste la moins vérifiée. La spécificité de la qPCR est indiscutable lorsque la cible à détecter se trouve en quantité suffisante (>100 copies environ). En revanche, pour des quantités plus faibles ou en présence d'inhibiteurs, la spécificité diminue ou disparaît (limites de détection et de quantification). Cette perte de spécificité retentit de façon significative sur la précision et la reproductibilité du dosage à réaliser. Cependant, si l'hybridation non spécifique est inéluctable dans ces conditions, l'amplification non spécifique consécutive peut être limitée, voire supprimée au moyen d'amorces de PCR soit plus spécifiques, soit moins susceptibles de générer des différences inter-échantillons. La RT-qPCR, grâce à une étape initiale de transcription inverse (conversion d'un ARN en un ADN complémentaire) permet la quantification des ARN. Cependant, la transcription inverse reste moins reproductible que la PCR, générant des différences inter-échantillons délétères en diagnostic comme en recherche. Au cours de ces travaux, je propose des méthodes originales améliorant de façon significative différentes étapes de ces techniques. Premièrement, je propose une amélioration de la standardisation de l'étape de transcription inverse capable de diminuer de façon significative la variabilité inter-échantillons ; l'utilisation d'un volume constant d'extrait d'ARN pour chaque échantillon améliore considérablement la précision de la quantification d'ARN messagers. Deuxièmement, je propose une modification des amorces par incorporation de résidus d'acides nucléiques bloqués (LNA) ; cette modification permet d'augmenter la spécificité des amorces aux limites de la détection. Enfin, je propose une méthode simple et économique permettant la mesure directe de la température de fusion (Tm) dans les conditions réelles de la PCR. Ce paramètre, considéré comme capital pour la réalisation des dosages par qPCR, est généralement obtenu par des méthodes prédictives peu précises. De plus, cette méthode doit permettre de déterminer précisément les paramètres thermodynamiques des amorces (∆G, ∆H et ∆S) et ainsi avoir accès d'une part au pourcentage réel d'amorces hybridées en fonction de la température et d'autre part d'identifier la susceptibilité des amorces aux inhibiteurs.

Les nématodes à kystes sont l'un des bioagresseurs causant le plus de dégâts sur les cultures de pommes de terre. La résistance trouvée chez l'accession spl88S.329.18, issue de l'espèce Solanum sparsipilum est caractérisée par un déterminisme oligogénique avec un QTL à localisé sur le chromosome V (GpaVspl) et un QTL mineur localisé sur le chromosome XI(GpaXIspl). Pour obtenir une résistance de haut niveau, l'effet du QTL GpaVspl, doit êtrecomplémenté par celui du QTL à effet faible GpaXIspl. Par génomique comparative, le locusGpaV a été localisé dans un intervalle compris entre 16 et 60 kb sur les génomes de la tomateet des espèces apparentées à la pomme de terre, Solanum demissum et Solanum phureja. Deuxgènes ont été annotés dans cet intervalle sur les génomes de la tomate et de S. demissum : lepremier appartient à la famille des TIR-NBS-LRR (TNL), famille de gènes de résistanceclassiques, et le second appartient à la famille des " mitochondrial, transcription terminationfactor " (mTERF), dont l'implication dans des mécanismes de résistance n'a jamais étédémontrée.Les objectifs de ma thèse étaient d'identifier le(s) gène(s) responsable(s) de la résistance àG. pallida, conférée par le locus GpaVspl, et d'étudier sa régulation. Suite à la publication de laséquence du génome de S. phureja, en 2011, nous avons mis en évidence que le locus GpaVétait dupliqué chez S. phureja et que cette duplication était également présente chezS. sparsipilum. Les quatre gènes annotés au locus GpaVspl ont été nommésSpl_mTERF18430, Spl_TNL18429, Spl_mTERF18453 et Spl_TNL18428.L'effet des deux gènes Spl_mTERF18430 et Spl_TNL18428 sur la résistance à G. pallida aété analysé via des expériences de transformation génétique suivies par des tests de résistancesur les plantes transformées. Un effet partiel du gène Spl_TNL18428 sur la résistance àG. pallida a été mis en évidence par complémentation de plantes sensibles. Aucun effetsignificatif n'a été détecté pour le gène Spl_mTERF18430. Des expériences d'extinctiongénique suggèrent que le deuxième gène TIR-NBS-LRR, Spl_TNL18429, qui est égalementexprimé dans les racines et qui présente un fort pourcentage d'identité de séquence avec legène Spl_TNL18428, pourrait également être impliqué dans la résistance à G. pallida.L'expression du gène rapporteur GFP, placé sous le contrôle du promoteur du gèneSpl_TNL18428, est fortement induite dans les cellules situées autour du syncytium. Cecirenforce l'hypothèse d'une implication du gène Spl_TNL18428 dans la résistance à G. pallida,car la localisation de l'expression de la GFP est similaire à celle de la nécrose, qui estcaractéristique de la réaction développée par les plantes résistantes autour du syncytium induitpar les nématodes.En tenant compte des données bibliographiques récentes, montrant que plusieurs gènes NBSLRRpeuvent être indispensables à l'expression d'une résistance, nos résultats suggèrent queles deux gènes Spl_TNL18428 et Spl_TNL18429 sont nécessaires à l'expression de larésistance à G. pallida