Amoebozoa is the eukaryotic supergroup sister to Obazoa, the lineage that contains the animals (including us humans) and Fungi. Amoebozoa is extraordinarily diverse, encompassing important model organisms and significant pathogens. Although amoebozoans are integral to global nutrient cycles and present in nearly all environments, they remain vastly understudied. Here we have isolated a naked eukaryotic amoeba with filose subpseudopodia, and a simple life cycle consisting of a trophic amoeba and a cyst stage. Using a wholistic approach including light, electron, fluorescence microscopy and SSU rDNA, we find that this amoeboid organism fails to match any previously described eukaryote genus. Our isolate amoebae are most similar to some variosean amoebae which also possess acutely pointed filose subpseudopodia. Maximum likelihood and Bayesian tree of the SSU-rDNA gene places our isolate in Variosea of Amoebozoa as a novel lineage with high statistical support closely related to the highly diverse protosteloid amoebae Protostelium. This novel variosean is herein named “Hodorica filosa” n. g. n. sp. We present a robust phylogeny of Amoebozoa based on a broad representative set of taxa in a phylogenomic framework (325 genes). By sampling 61 taxa using culture-based and single-cell transcriptomics, our analyses show two major clades of Amoebozoa, Discosea and Tevosa. Overall, the main macroevolutionary patterns in Amoebozoa appear to result from the parallel losses of homologous characters of a multiphase life cycle that included flagella, sex, and sporocarps rather than independent acquisition of convergent features Integrins are transmembrane receptors that activate signal transduction pathways upon extracellular matrix binding. The Integrin Mediated Adhesion Complex (IMAC), mediates various cell physiological processes and are key elements that are associated animal multicellularity. The IMAC was thought to be specific to animals. Over the last decade however, the IMAC complexes were discovered throughout Obazoa. We show the presence of an ancestral complex of integrin adhesion proteins that predate the evolution of the Amoebozoa. Co-option of an ancient protein complex was key to the emergence of animal multicellularity. The role of the IMAC in a unicellular context is unknown but must also play a critical role for at least some unicellular organisms.

Selon une vision populaire, l’évolution serait un processus de « progrès » qui s’accompagnerait d’un accroissement de la complexité moléculaire des êtres vivants. Cependant, les programmes de séquençage des génomes ont révélé l’existence d’espèces dont les lignées ont, au contraire, subi une réduction massive de leur génome. Ainsi, chez les cyanobactéries Prochlorococcus et Pelagibacter ubique, certaines lignées ont subi une réduction de 30% de leur génome. Une telle évolution « à rebours », dite évolution réductive, avait déjà été observée pour des bactéries endosymbiotiques, pour lesquelles la sélection naturelle n’est pas assez efficace pour éliminer les mutations délétères comme les pertes de gènes. Cela vient notamment du fait que ces bactéries endosymbiotiques subissent, à chaque reproduction de leur hôte, une réduction drastique de leur taille de population. Cette explication semble peu plausible pour des cyanobactéries marines comme Prochlorococcus et Pelagibacter, qui ont un mode de vie libre et qui font partie des bactéries les plus abondantes des océans. D’autres hypothèses ont ainsi été proposées pour expliquer l’évolution réductive comme l’adaptation à un environnement stable et pauvre en nutriments, des forts taux de mutation, mais aucun de ces hypothèses ne semble capable d’expliquer toutes les caractéristiques génomiques observées. Dans cette thèse, nous nous intéressons au cas de l’évolution réductive chez Prochlorococcus, pour laquelle de nombreuses séquences et données sont disponibles. Deux approches sont utilisées pour cette étude : une analyse phylogénétique des génomes de Prochlorococcus, et une approche théorique de simulation où nous testons différents scénarios évolutifs pouvant conduire à une évolution réductive. La combinaison de ces deux approches permet finalement de proposer un scénario plausible pour expliquer l'évolution réductive chez Prochlorococcus. / Given a popular view, evolution is an incremental process based on an increase of molecular complexity of organisms. However, some organisms have undergo massive genome reduction like the endosymbionts. In this case the reduction can be explained by the Muller’s ratchet due to the endosymbiont lifestyle with small population and lack of recombination. However, in some marine bacteria, like Prochlorococcus et Pelagibacter, lineage have undergo up to 30% of genome reduction. Their lifestyle is almost the opposite to the one of the endosymbionts and reductive genome evolution can not be easily explicable by the Muller’s ratchet. Some other hypothesis has been proposed but none can explain all the observed genomic characteristics. In the thesis, I am interested in the reductive evolution of Prochlorococcus. I used two approaches: a theoretical one using simulation where different scenarios are tested and an analysis of Prochlorococcus genomes in a phylogenetic framework to determine the causes and characteristics of genome reduction. The combination of these two approaches allows to propose an hypothetical evolutive history for the reductive genome evolution of Prochlorococcus.