Le rôle des communautés de bactéries est essentiel dans les écosystèmes, mais aussi dans l’industrie, l’agriculture ou le secteur de la santé. La structure de ces communautés accroit leurs applications potentielles par rapport aux bactéries isolées. Si manipuler et faire évoluer une souche bactérienne est devenu courant, il n’existe pourtant pas de technologie permettant de cultiver, manipuler, sélectionner et en faire évoluer des communautés. Ce travail de thèse concerne la conception, le développement et la caractérisation d’un outil pouvant y aboutir en millifluidique digitale. Avec cet outil nous manipulons un millier de cultures de bactéries sous la forme de gouttes incubées et analysées en continu, et dont nous souhaiterions diriger l’évolution. La dérive génétique, les flux géniques, la diversification et la sélection sont les quatre agents de l’Évolution qui fixèrent les quatre axes de ce travail. La conservation des diversités spécifiques à une culture et entre elles conditionne la conception de notre outil. Son utilisation implique des échanges entre cultures que nous avons caractérisés. Nous avons créé un protocole permettant d’évaluer la diversité de ces cultures, et donc de les discriminer pour mieux les sélectionner. Nous avons finalement conçu un système permettant d’automatiser leur sélection artificielle : leur évolution dirigée est à portée de main. / The role of bacterial communities is essential in ecosystems, but also in the industry, agriculture and human health. Communities’ structure increases their potential applications unlike isolated bacteria. While the culture and engineering of a bacterial strain has become common, currently no technology exists to allow cultivation, handling, selection and evolution of bacterial communities. This work focuses on the design, development and characterization of a tool which can perform evolution of communities using digital millifluidics. With this tool, we handle one thousand cultures of bacteria in drops incubated and analyzed continuously, and the evolution of which we would like to manage. The genetic drift, the genic flows, the diversification and the selection are the four agents of the Evolution which fixes the four axes of this work. The preservation of the diversities, specific to a culture and between them, affect the design of our tool. Its use involves exchanges between cultures which we characterized. We created a protocol allowing to estimate the diversity of these cultures, and thus to discriminate them for robust selection. We finally conceived a system automating their artificial selection: their directed evolution is within easy reach.

L'espèce canine est la plus ancienne espèce domestiquée, il y a environ 15.000 ans, et se compose aujourd'hui de plus de 350 races issues d'une sélection artificielle drastique et de croisements consanguins pratiqués durant les derniers siècles. Mon travail de thèse a pour objectif l'étude de la période dominée par la sélection naturelle au cours de l'évolution des canidés et la période récente de la création des races par une sélection artificielle intense. Nous avons identifié le catalogue des gènes sous sélection positive dans 10 espèces (chien, Homme, ouistiti, macaque, orang-outan, chimpanzé, souris, rat, cheval et vache) à partir de 10.730 gènes en relation d'orthologie de type 1:1. L'espèce canine présente plus de gènes sous sélection positive en commun avec les Laurasatheria et les rongeurs qu'à l'attendu. Nous avons ensuite identifié le catalogue des régions de différenciation alléliques entre races de chien à partir de données de génotypage de 170.000 SNPs de 456 chiens de 30 races, en collaboration avec l'équipe du Dr Matthew Webster (Université d'Uppsala en Suède) dans le cadre du consortium européen de génétique du chien LUPA. Ces régions sont candidates pour être les cibles de la sélection artificielle. Ce projet se poursuit actuellement afin de comparer les sélections naturelles et artificielles et de déterminer s'il existe des régions du génome qui sont constamment affectés par la sélection ; et de déterminer si l'espèce canine peut-elle être considérée comme une simulation réduite, mais accélérée de la radiation des mammifères.

Depuis leur domestication, les équidés sont étroitement associés aux activités humaines et ont, au fil des siècles, été façonnés au gré d’exigences morphologiques, esthétiques, d’allure ou de performance. Cette sélection artificielle a fortement impacté leurs traits phénotypiques et fonctionnels, produisant le large panel des races actuelles. Les sources historiques ont abondamment décrit l’importance des équidés et la diversité de leurs usages dans les sociétés passées. Ceci interroge donc sur la potentielle existence de types morphologiques spécialisés à des périodes antérieures à l’émergence des races. Dans ce contexte, les os présentent un intérêt particulier en tant que reflet des caractéristiques morphologiques et fonctionnelles des animaux du passé. En outre, les équidés étant fréquemment retrouvés sous la forme de squelettes complets en contexte archéologique,leurs restes offrent la possibilité d’étudier l’intégralité de la morphologie squelettique et notamment les interactions entre les os. Pourtant, les restes osseux d’équidés restent relativement peu exploités, probablement en raison des limites inhérentes aux méthodes d’étude actuelles. L’objectif de ce travail est de mieux comprendre la diversité phénotypique et fonctionnelle des équidés domestiques par des approches en morphométriegéométrique. La question de leur identification spécifique est tout d’abord abordée via la recherche de critères discriminants, qualitatifs et quantitatifs, applicables à du matériel archéologique. Les patterns de covariation entre les os sont ensuite explorés afin d’aborder des questions fonctionnelles. Les résultats révèlent une forte intégration morphologique entre les os des membres chez les équidés domestiques et mettent en évidence des différences entre les races selon un axe de covariation principalement porté par des interactions fonctionnelles. Ceci tend à montrer que la sélection artificielle, considérée comme le principal acteur de la diversification morphologique chez le cheval domestique, n’influence pas seulement le phénotype mais aussi les facteurs biologiques qui le sous-tendent. Enfin, une première application à des spécimens archéologiques permet dediscuter l’impact de potentielles formes de sélection artificielle et de standardisation morphologique sur des chevaux anciens. Les résultats démontrent l’intérêt d’étudier non seulement les variations de forme des os, mais aussi leurs covariations, afin d’enrichir nos connaissances concernant les traits morphologiques et fonctionnels des animaux passés, ainsi que les pratiques d’élevage qui y sont associées. L’étude des covariations contribueégalement à accroitre notre compréhension des processus micro-évolutifs, tels que la sélection artificielle, et à travers cela, permet de mieux documenter la manière dont la diversité phénotypique est produite. / Equids and humans share a long history of interaction from the first domestication to the standardization of modern breeds. In order to suit human activities, they have been molded through selection for conformation, harmony, gaits, or performance. This artificial selection is known to have largely impacted morphological and functional traits, producing the large range of current breeds. Historical sources extensively described the widepanel of equid usage in different human civilizations, raising the issue of the potential existence of specialized morphological types in the past, prior to the emergence of modern breeds. In this respect, bones prove to be of particular interest, as an image of the phenotypic and functional characteristics of past animals. Moreover, horses being often found as complete skeletons in archaeological contexts, their remains allow for the study of the complete skeletal morphology, especially concerning the interactions between bones. However, equid bone remains are largely under-explored, probably due to the recurrent limitations inherent to existing study methods. The objective of this work is to describe and understand the phenotypic and functional diversity of domestic equids, using geometric morphometrics approaches. Identification issues are firstly addressed through the research of qualitative and quantitative discrimination criteria, applicable to archaeological samples. Next, morphological and functional questions are addressed, especially investigating bone shape covariation. The obtained results reveal strong morphological integration within equid limb bones and evidenced breed specific differences along a covariation axis largely produced by functional interactions between bones. They show thatartificial selection, regarded as responsible of most of the modern diversification of horse breeds, not only targets the phenotype but also impacts the biological factors which underlie it. Finally, a first application to archaeological skeletons allows to question the influence of potential artificial selection and morphological standardization on past horses. The results demonstrate the interest of not only exploring bone shape variation,but also covariation, to increase our knowledge about the morphological and functional traits of past equids and about the related breeding practices. The study of morphological integration may also contribute to enhance our understanding of micro-evolutionary processes, such as artificial selection on domestic taxa, and through that, gain insights into how phenotypic diversity is produced.