Les syndromes oro-facio-digitaux (OFD) sont caractérisés par la présence d'une atteinte orale, faciale et digitale et classés en 13 sous-types. Pendant longtemps seul le gène OFD1, responsable du type I et codant pour une protéine centrosomale et du corps basal, était principalement connu, faisant suspecter l’implication du cil primaire dans les syndromes OFD. Des mutations ont été rapportées plus récemment dans les gènes TMEM216, DDX59, SCLT1, TBC1D32 et TCTN3 chez un ou deux patients. Dans le but d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans ces syndromes, nous avons réalisé une stratégie de séquençage haut débit d’exome chez 24 patients. Cette stratégie a permis d’identifier 5 nouveaux gènes (C2CD3, TMEM107, INTU, KIAA0753, IFT57), d'étendre aux syndromes OFD le spectre clinique de 3 gènes déjà connus dans d'autres ciliopathies (C5orf42, TMEM138, TMEM231) et de confirmer l'implication de 3 gènes déjà connus comme responsable de syndrome OFD (OFD1, DDX59, WDPCP). Les analyses fonctionnelles ont montré l’implication de la croissance centriolaire, de la zone de transition et du transport intraflagellaire, avec notamment la caractérisation de 3 complexes protéiques principaux : le complexe ternaire KIAA0753/OFD1/FOPNL, régulant la croissance centriolaire, le complexe MKS (TMEM107, TMEM231, TMEM216) constituant majeur de la zone de transition et le complexe CPLANE (INTU/FUZ/WDPCP), favorisant l’assemblage des protéines périphériques du complexe de transport intraflagellaire IFT-A. En conclusion, cette étude, la plus importante consacrée aux syndromes OFD, démontre la très grande hétérogénéité clinique et génétique de ces syndromes, de même que de nombreux allélismes avec d’autres ciliopathies. Elle étend à 15 le nombre de gènes causaux, rendant la classification clinique initiale totalement obsolète et permettant de considérer les syndromes OFD comme un nouveau sous-groupe de ciliopathies à part entière. / Oral-facial-digital syndromes (OFDS) are characterized by the association of oral, facial and digital anomalies. The different modes of inheritance and additional features lead to clinically delineate 13 subtypes. For a long time, only the OFD1 gene, responsible for OFDI subtype and coding for a centrosomal protein, has been known, suggesting the involvement of the primary cilium in OFDS. Mutations have recently been reported in the TMEM216, DDX59, SCLT1, TBC1D32 and TCTN3 genes in anecdotic cases. To identify new genes involved in OFDS, we performed whole-exome sequencing in 24 patients. In 14/24 cases, we identified 5 novel genes (C2CD3, TMEM107, INTU, KIAA0753, IFT57), enlarged the clinical spectrum of OFDS of 3 known genes responsible for other ciliopathies (C5orf42, TMEM138, TMEM231) and confirmed the involvement of 3 known genes in OFDS (OFD1, DDX59, WDPCP). Functional studies demonstrated the involvement of the centriolar growth, the transition zone and the intraflagellar transport, through the characterization of 3 major protein complexes: the KIAA0753/OFD1/FOPNL complex controlling the centriole elongation, the MKS module (TMEM107/TMEM231/TMEM216), an essential component of the transition zone, and the CPLANE complex (INTU/FUZ/WDPCP) enabling in the IFT-A assembly. We demonstrated the large clinical and genetic heterogeneity of OFDS, yielding the initial classification in 13 subtypes obsolete, extending the number of 15 causal genes, and confirming OFDS as a new full subgroup of ciliopathies.

Le génome humain est largement transcrit en milliers d’ARN non traduits en protéines. Les longs ARN non-codants (ARNlnc) ont un rôle majeur dans la régulation du génome, au cours du développement et lors de la progression de nombreuses maladies, dont les cancers. La transition épithélio-mésenchymateuse (TEM), donnant à une cellule la capacité de former des métastases, semble être un processus crucial transformant une tumeur bénigne en maladie mortelle. Certains ARNlnc ont été associés à ce phénomène, mais leur fonction reste à définir.Un modèle in vitro de TEM et des approches de séquençage d’ARN à très haut débit, nous ont permis de définir un catalogue d’ARNlnc dérégulés entre cellules épithéliales et mésenchymateuses. Parmi eux, nous avons identifié HOTAIR, étudié pour son expression aberrante dans les tumeurs métastasées et son interaction avec les complexes PRC2 et LSD1/CoREST/REST. Par des approches de perte et de gain de fonction, nous avons montré que HOTAIR n’est pas impliqué dans l’initiation de la TEM mais est un régulateur majeur de la prolifération cellulaire ainsi que des capacités de migration et d’invasion des cellules. Nous avons généré des lignées cellulaires sur-exprimant HOTAIR privé de son domaine d’interaction avec PRC2 ou LSD1. L’étude de leur phénotype et l’établissement de leur transcriptome ont permis de montrer que le domaine d’interaction avec le complexe LSD1/CoREST/REST est crucial pour la régulation de nombreux gènes par HOTAIR. Ces résultats permettent une meilleure compréhension du rôle des ARNlnc dans la TEM, et de la fonction cruciale de HOTAIR dans l’acquisition d’un phénotype métastatique par des cellules cancéreuses épithéliales. / The human genome is pervasively transcribed into thousands of non-coding transcripts. Numerous studies underline the diversity and importance of long non-coding RNAs (lncRNAs) in genome regulation and their impact on development and diseases. Processes of cancer progression are extensively studied, in particular the Epithelial-to-Mesenchymal Transition (EMT) that enables epithelial cancer cells to invade other tissues to form metastases. If several lncRNAs have been associated with EMT, their molecular function is not clearly defined. Using a well-established in vitro cell model of EMT and high-throughput RNA sequencing approaches, we defined a catalogue of annotated and novel lncRNAs significantly deregulated between epithelial and mesenchymal states of HEK cells. Among them, we identified HOTAIR, linked to cancer metastasis and described as a scaffold RNA guiding chromatin-modifying complexes PRC2 and LSD1/CoREST/REST. Using loss- and gain-of-function approaches, we showed that HOTAIR is not an inducer of the EMT per se but a major regulator of cell proliferation rate, migratory and invasive capacities. We generated stable cell-lines over expressing HOTAIR transcripts lacking PRC2- or LSD1-interacting domains. Transcriptome analysis and phenotypic studies showed that LSD1-binding domain is crucial for HOTAIR-mediated gene regulation. Altogether, our results give new insights into lncRNAs role in EMT, with a better understanding of HOTAIR-mediated gene regulation mechanism and its role in the acquisition of a metastatic phenotype by cancer cells. Further studies will be performed to deeper investigate lncRNAs role in EMT, particularly for previously unannotated lncRNAs.

L'acquisition des données moléculaires a été bouleversée par le développement des techniques de séquençage haut-débit. Celles-ci ont augmenté la quantité des données et ont fait diminuer le coût de manière considérable. Ces nouvelles approches ont également redonné accès à des sources de matériel biologique qui étaient auparavant inutilisables en raison de la faible quantité et la forte dégradation de l'ADN qu'elles fournissent, notamment des tissus anciens, des échantillons de musée voire du matériel fossile. Un avantage supplémentaire c'est la possibilité de multiplexer les échantillons, c'est-à-dire, les mélanger et les séquencer simultanément grâce à l'utilisation de « tags » ou étiquettes permettant de les séparer après avec des outils bioinformatiques. Un marqueur qui a grandement bénéficié de ces technologies est le génome mitochondrial. En effet, nous montrons que grâce au ratio élevé entre l'ADN mitochondrial et l'ADN nucléaire par cellule, il est possible l'obtention de mitogénomes entiers, avec de couvertures adéquates, sans qu'un enrichissement préalable de l'échantillon soit nécessaire. Ceci permet d'envisager la réalisation de projets de mitogénomique comparative pour de groupes riches en espèces, requérant un échantillonnage taxonomique exhaustif et dont les divergences génétiques rendrait difficile l'usage du séquençage classique. C'est dans ce contexte que cette thèse aborde la systématique, la phylogénie et l'évolution moléculaires d'une famille de chauves-souris néotropicales : les Phyllostomidae. Cette famille est riche en espèces, avec plus de 160 taxons mais aussi en traits d'histoire de vie contrastés notamment le régime alimentaire. Cette diversité résulte en des morphologies convergentes dont les caractères sont en conséquence peu appropriés pour reconstruire l'histoire évolutive de ce groupe. La mitogénomique a prouvé être un outil efficace dans ce dessein, mais à présent aucune étude de ce type a été conduite pour cette famille. Nous avons d'abord réussi à séquencer les mitogénomes de représentants de toutes les lignées majeures couvrant également la diversité de traits d'histoire de vie. Nous montrons ensuite que l'utilisation de ces mitogénomes permet de résoudre les relations de parenté au niveau intrafamilial avec une résolution similaire à celle d'une concaténation de marqueurs mitochondriaux et nucléaires avec un soutien statistique robuste pour la plupart des nœuds de la phylogénie. Ceci nous a permis de clarifier plusieurs relations qui restaient controversées dans des études précédentes et confirmer plusieurs des clades proposés par celles-ci. Ensuite, nous abordons l'évolution du mitogénome en relation avec les traits d'histoire de vie en utilisant comme exemple le clade des vampires, les seules Mammifères hématophages, dont le génome mitochondrial semble avoir été touché par une accélération du taux d'évolution comme conséquence de l'action combinée de forces neutres et sélectives pour répondre aux contraintes imposées par ce régime alimentaire. Finalement, le cadre phylogénétique robuste proportionné par les 100 mitogénomes que nous avons séquencés pourra être utilisé comme référence pour étudier la diversification des Phyllostomidae. / New sequencing technologies have revolutionized the acquisition of molecular data by increasing the amount of sequences at a considerably lower cost. These new technologies have also given access to samples previously neglected because they resulted in low-quantity and degraded DNA yields, as for example, old tissues, museum specimens and even fossil rests. An additional advantage comes from the possibility of multiplexing; this is, mixing several taxa in a single sample thanks to the use of tags or labels allowing late separating the sequences using bioinformatic tools. A molecular marker that has greatly benefited from these technologies is the mitochondrial genome. Indeed, we show that, thanks to the high per-cell ratio of mitochondrial to nuclear DNA, it's possible to obtain whole well-covered mitochondrial genomes without previous sample enrichment. This allows the accomplishment of projects of comparative mitogenomics for species-rich groups needing exhaustive taxon sampling and for which strong genetic divergences would difficult the use of classical sequencing.It is in this context that this thesis tackles the molecular systematics, phylogenetics and evolution of a Neotropical family of bats: the Phyllostomidae. This species-rich family, accounting for more than 160 species, is also the family of Mammals with the highest diversity of life history traits, for example, feeding on almost every possible source of food. This diversity results in convergent morphologies that make this kind of characters inadequate for reconstructing the evolutionary history of this group. Mitogenomics has proven useful in similar cases but no study of this kind has been conducted for this family. We got to sequence whole mitogenomes for representatives of all major lineages and covering the diversity of life history traits. We then show that using these mitogenomes allows solving intrafamilial relationships with a resolution similar to that resulting from a concatenation of mitochondrial and nuclear markers and with solid statistical support for most of the nodes of the phylogeny. This allowed clarifying several controversial relationships and confirming several clades proposed in previous studies. Next, we illustrate the evolution of mitogenomes and the influence of life history traits using the clade of vampire bats, the only hematophagous Mammals, whose mitogenome seem to have undergone an acceleration of evolutionary rate as a consequence of the combined action of neutral and selective forces in order to counter the constraints imposed by this feeding habit. Finally, the robust phylogenetic frame provided by the 100 mitogenomes that we sequenced, will be used for future studies about, for exemple, the diversification process of Phyllostomids.

Introduction : Les dyschromies cutanées en mosaïque ont fait suspecter de longue date l’implication d’un mosaïcisme génétique sous-jacent. Ces évènements post-zygotiques sont cependant difficilement détectables par les techniques conventionnelles. Ainsi, les bases génétiques des dyschromies en mosaïque étaient restées mal connues. Matériel et méthodes : la cohorte M.U.S.T.A.R.D rassemble des échantillons d’ADN de biopsies cutanées de patients porteurs d’un mosaïcisme pigmentaire. Après une analyse phénotypique spécialisée, ces échantillons sont étudiés en séquençage à forte profondeur, d’exome (ES) en trio, ou ciblé. Les données sont analysées à l’aide d’un pipeline dédié, permettant la détection de variations ponctuelles en mosaïque (mSNV) mais également de diverses anomalies chromosomiques en mosaïque. Résultats : De 2013 à 2019, 101 patients ont été inclus. Un ES a été réalisé pour 56 patients, identifiant un mSNV chez 12 patients, dans 7 gènes dont 4 nouveaux (RHOA, DOCK1, GNA13, TFE3), et une anomalie chromosomique chez 17 patients. Une étude ciblée de ces gènes chez 40 autres patients était positive pour 17, soit un rendement diagnostique global à 55% (46/84). Conclusion : Ce travail illustre l’importance d’une approche bioinformatique polyvalente, combinée à une expertise clinique, pour la détermination des causes génétiques des dyschromies cutanées en mosaïque. Il a également mis en évidence le rôle de la voie de signalisation dépendant des Rho GTPases, faisant progresser notre compréhension de la physiopathologie des dyschromies en mosaïque, une étape nécessaire à l’amélioration de la prise en charge de ces patients porteurs de maladies rares et complexes. / Introduction: Mosaic cutaneous dyschromia is strongly evocative of an underlying genetic mosaicism. These post-zygotic events are challenging for conventional diagnostic tools. Thus, genetic basis of mosaic cutaneous dyschromia still remained poorly understood. Materials and Methods: The M.U.S.T.A.R.D. cohort gathers DNA from skin biopsies of patients with mosaic cutaneous dyschromia. After a specialised phenotype analysis, they are referred to either trio exome sequencing (ES) at 200X, or targeted ultra-deep sequencing (60,000X) of candidate genes. Data are analysed with a tailored pipeline, allowing detection of both low-rate nucleotidic variations or chromosomal events. Results: From 2013 to 2019, 101 patients were included. ES was performed for 56, with identification of mosaic SNV in 12 patients in 7 new genes, including 4 new genes (RHOA, DOCK1, GNA13, TFE3), and mosaic chromosomal anomalies in 17 patients. A targeted sequencing of these genes was performed for 40 more patients, with a confirmed mosaic SNV in 17, and a global diagnostic yield of 55% (46/84). Conclusion: This work highlights the importance of a versatile bioinformatic approach combined to a clinical expertise, to decipher the chromosomal and molecular aetiologies of developmental anomalies with mosaic cutaneous dyschromia. It also pinpoints the role of the Rho GTPase pathway, which will help enhancing our understanding of mosaic cutaneous dyschromia, and may ultimately result in better patients’ care.

Les technologies de séquençage jouent un rôle croissant dans l'analyse de l'expression des transcrits . La méthode la plus courante de séquençage du transcriptome, RNA-Seq est une méthode d'investigation d'une population de transcrits par cisaillement aléatoire, amplification et séquençage à haut débit. Les données issues du RNA-Seq peuvent être utilisées pour la quantification des niveaux d'expression des transcrits et pour la détection des régions transcrites et demandent des approches bioinformatiques.Nous avons développé des approches statistiques pour l'estimation des niveaux de transcription et l'identification des frontières de transcription sans faire usage de l'annotation existante et pour l'analyse des différences dans l'expression entre deux conditions. La reconstruction du paysage transcriptionel est faite dans un cadre probabiliste (Chaînes de Markov Caché - HMM) ou les variations du niveau de la transcription sont prises en compte en termes de changements brusques et de dérives. Le HMM est complété par une loi d'émission qui capture la variance des comptages dans un transcrit, l'auto-corrélation de courte portée et la fraction des positions avec zéro comptages. L'estimation repose sur un algorithme de Monte Carlo Séquentiel (SMC), le Particle Gibbs, dont le temps d'exécution est plus adapté aux génomes microbiennes. L'analyse des différences dans l'expression (DE) est réalisée sans faire usage de l'annotation existante. L'estimation de DE est premièrement faite à la résolution de position et en suite les régions avec un signal DE continu sont agrégés. Deux programmes nommés Parseq et Pardiff sont disponibles à http://www.lgm.upmc.fr/parseq/. / In this thesis we address the problem of reconstructing the transcription profile from RNA-Seq reads in cases where the reference genome is available but without making use of existing annotation. In the first two chapters consist of an introduction to the biological context, high-throughput sequencing and the statistical methods that can be used in the analysis of series of counts. Then we present our contribution for the RNA-Seq read count model, the inference transcription profile by using Particle Gibbs and the reconstruction of DE regions. The analysis of several data-sets proved that using Negative Binomial distributions to model the read count emission is not generally valid. We develop a mechanistic model which accounts for the randomness generated within all RNA-Seq protocol steps. Such a model is particularly important for the assessment of the credibility intervals associated with the transcription level and coverage changes. Next, we describe a State Space Model accounting for the read count profile for observations and transcription profile for the latent variable. For the transition kernel we design a mixture model combining the possibility of making, between two adjacent positions, no move, a drift move or a shift move. We detail our approach for the reconstruction of the transcription profile and the estimation of parameters using the Particle Gibbs algorithm. In the fifth chapter we complete the results by presenting an approach for analysing differences in expression without making use of existing annotation. The proposed method first approximates these differences for each base-pair and then aggregates continuous DE regions.

Les Spartines jouent un rôle écologique majeur sur les marais salés. Elles représentent un excellent modèle pour appréhender les conséquences écologiques de la spéciation par hybridation et polyploïdie dans le contexte d'invasion biologique. On s'intéresse plus particulièrement, à l'hybridation récente entre une espèce hexaploïde d'origine américaine Spartina alterniflora et une espèce hexaploïde européenne S. maritima ayant donnés deux hybrides F1 (S. x townsendii et S. x neyrautii) et la nouvelle espèce envahissante allododécaploïde (S. anglica). Les nouvelles technologies de séquençage haut-débit facilitent l'exploration de ces génomes peu connus. L'assemblage et l'annotation d'un transcriptome de référence ont permis d'annoter 16 753 gènes chez les spartines hexaploïdes et d'identifier des gènes d'intérêts écologique et évolutif. Une sélection de ces gènes a ensuite été analysée à travers une étude d'expression par PCR quantitative sur les populations naturelles des 5 espèces du complexe. Les résultats ont permis de mettre en évidence une expression homogène intra-populations mais une grande variabilité entre les espèces. L'analyse du génome des Spartines a ciblé prioritairement le développement de ressources génomiques concernant l'espèce S. maritima pour l'analyse des compartiments codant et répété à l'aide de séquençage d'une banque BAC et d'un run de pyroséquençage d'ADN génomique. Les analyses ont permis d'évaluer une proportion d'éléments répétés représentant près de 30% du génome. Les données générées ont alors été comparées avec les génomes séquencés phylogénétiquement proches et ont permis de premières comparaisons entre les spartines et les autres Poaceae. / Spartina species play an important ecological role on salt marshes. They represent an excellent system to study the ecological consequences of hybrid and polyploid speciation in biological invasion contexts. In this study, we examined the effects of hybridization between the hexaploid American-native species Spartina alterniflora and the European species S. maritima, that gave rise to two F1 hybrids (S. x townsendii in England et S. x neyrautii in France) and the new invasive allododecaploid species (S. anglica). Next-generation sequencing technologies offer new perspectives to explore these previously poorly known genomes. The assembly of a reference transcriptome (from 454 Roche pyrosequencing) allowed annotation of 16,753 genes in hexaploid Spartina and identification of ecologically and evolutionary important genes. Expression levels of a subset of these genes were analyzed by quantitative PCR in Spartina natural populations. The results indicate intrapopulation homogenous expression but extreme variability between species. The European S. maritima beneficiated from genomic resource development through a BAC library and one pyrosequencing run. Our analyses estimated the relative proportions of repetitive sequences as about 30% and have identified the main transposable element families Data generated were also compared to closely related sequenced species and provided the first insights into the evolution of Spartina genomes in the Poaceae family.

Les ARN (Acide RiboNucléique) remplissent de nombreuses fonctions clés dans le vivant. Ils peuvent être support de l'information génétique, régulateurs de celle-ci. Visualiser ces molécules au sein d'une cellule représenterait une étape importante vers une meilleure compréhension de la régulation de l'expression des gènes. Les ARN fluorogènes tels que Spinach et Mango sont des outils extrêmement prometteurs pour atteindre cet objectif. Cependant ces deux ARN fluorogènes présentent une brillance limitée. La Compartimentation in vitro assistée par microfluidique (µCIV) est un outil très prometteur dont notre groupe a démontré l’efficacité pour l’évolution d’ARN. Dans le cadre de cette thèse, la µCIV a été adaptée à la sélection d'aptamères d'ARN fluorogènes pour en améliorer les propriétés (surtout la brillance). De plus, l’utilisation conjointe du séquençage haut débit a permis l’optimisation très rapide et semi-automatisée à la fois d’aptamères mais aussi de biosenseurs fluorogènes. Ainsi, cette thèse a permis de mettre en place et d’exploiter des technologies de criblage robustes pour la découverte de nouveaux aptamères d'ARN et de biosenseurs. / RNA is a key molecule in gene expression and its regulation. Therefore, being able to monitor RNA through live-cell imaging would represent an important step toward a better understanding of gene expression regulation. RNA-based fluorogenic modules are extremely promising tools to reach this goal. To this end, two light-up RNA aptamers (Spinach and Mango) display attractive properties but they suffer from a limited brightness. Since previous work in the group demonstrated the possibility to evolve RNA using microfluidic-assisted in vitro compartmentalization (µIVC), this technology appeared to be well suited to improve light-up aptamers properties by an evolution strategy. Therefore, the µIVC procedure was adapted to fluorogenic RNA aptamers to improve their properties (especially the brightness). Finally, using µIVC in tandem with high-throughput sequencing (NGS) allowed further developing the technology into a more integrated and semi-automatized approach in which RNAs and biosensors are selected by µIVC screening and the best variants identified by a bioinformatics process upon NGS analysis. To summarize, this thesis allowed establishing robust µIVC screening workflows for the discovery of novel efficient light-up RNA aptamers as well as metabolites biosensors.

Le campagnol terrestre, Arvicola terrestris, occasionne en France, lors de ses pullulations cycliques interannuelles, d’importants dégâts aux prairies de montagne. Un groupe de travail constitué des équipes de recherche de l’Université de Franche-Comté (UFC), de l’INRA (Centre de Biologie et de Gestion des Populations) et d’organismes agricoles (Fédération Régionale de Défense contre les Organismes Nuisibles de Franche-Comté, FREDON), ont privilégié une approche « systémique » dans laquelle les interactions entre les campagnols, leur habitat (paysage, prédateurs) et les pratiques agricoles sont analysées de façon hiérarchisées (spatialement et temporellement). Un des objectifs est de mettre en évidence le plus grand nombre possible de facteurs de contrôle sur lesquels il est possible d’agir, et l'échelle à laquelle ces actions sont pertinentes. Ces études ont permis d’initier une stratégie, expérimentée avec succès, notamment en Franche-Comté et en Auvergne, et qui privilégie la lutte raisonnée. Il subsiste néanmoins des zones d’ombre relatives à la compréhension du cycle, notamment concernant les déterminants de la phase de déclin. Le rôle du cortège de pathogènes (parmi lesquels certains peuvent être transmis à l’homme) reste pour l’instant sujet de débat dans la littérature scientifique. La compréhension des facteurs clés déterminant cette phase devrait permettre aux éleveurs de mieux anticiper les impacts économiques et adopter les stratégies de contrôles des population les plus adéquates. Objectifs de la thèse (1) Tester les hypothèses des pathogènes et de la sénescence pour expliquer le déclin démographique. (2) Rechercher des indicateurs biologiques (diversité des pathogènes et/ou indicateurs immunitaires) qui permettent de prédire les phases de déclin et d’anticiper des mesures agricoles appropriées pour restaurer les prairies. (3) Evaluer le rôle de la transition entre la phase de forte densité et de déclin démographique pour l’émergence de pathogènes circulants par les populations de campagnols et responsables de maladies humaines. Méthodologie générale Des suivis de populations avec des prélèvements réguliers (mensuels) seront réalisés sur plusieurs populations (répliquats) dans la période qui encadre le déclin démographique. Des méthodes fondées sur le séquençage à haut débit (NGS : Next Generation Sequencing) pour l’épidémiologie permettent d’établir des catalogues complets des pathogènes (virus, bactéries, parasites) hébergées par les populations, et d’en mesurer les prévalences. / Context In France, during cyclic population surges, water voles, Arvicola terrestri, cause extensive damage to mountain grassland. A working group consisting of researchers from the University of Franche-Comté (UFC), INRA (Centre de Biologie et de Gestion des Populations) agricultural organizations (Fédération Régionale de Défense contre les Organismes Nuisibles de Franche-Comté, FREDON) are working on systems approach in which interactions between voles, their habitat (landscape, predators) and agricultural practices are analysed hierarchically (in space and time). One of the objectives is to highlight the largest possible number of control factors on which it is possible to act, and the scale at which these actions are relevant. These studies have helped initiate a strategy, successfully tested in Franche-Comté and in Auvergne, which promotes the integrated control of water vole populations. Nevertheless, there are still grey areas in the understanding of the cycle, particularly on the determinants of the decline phase. The role of pathogen communities (some species may even be transmitted to humans) so far remains the subject of debate in the scientific literature. The understanding of the key factors determining this phase should allow farmers to better anticipate economic impacts and to adopt optimal strategies for vole population control Objectives: (1) To test the pathogens and senescence hypotheses in order to explain the population decline. (2) To look for biological indicators (diversity of pathogens and / or immune indicators) that may predict the decline phase in order to anticipate appropriate measures to restore grasslands. (3) To assess the role of the transition between high population density phase and the decline phase for the emergence of pathogens in vole populations that may cause human diseases.General Methodology Population monitoring with regular (monthly) sampling will be made on several populations (replicates) in the period that brackets the vole population declines. Methods based on Next Generation Sequencing (NGS) makes it possible to establish extensive catalogues of pathogens (viruses, bacteria, other parasites) hosted by vole populations and to measure the prevalence.

L’hépatite B chronique touche environ 257 millions de personnes dans le monde. La perte de l’antigène HBs (AgHBs), marqueur de guérison fonctionnelle, n’est que très rarement observée, même sous traitement antiviral (3-16 %). Les protéines d’enveloppe du virus de l’hépatite B (VHB), formant l’AgHBs, sont très variables et cruciales pour le pouvoir infectieux du virus de l’hépatite B (VHB) et la physiopathologie. Nous avons émis l’hypothèse que cette variabilité pourrait expliquer, au moins partiellement, l’évolution de l’infection par le VHB, évaluée par la clairance de l’AgHBs, chez des patients traités ou non par analogues nucléos(t)idiques anti-VHB. Chez 29 patients infectés par différents génotypes du VHB (A, C et D), présentant différents profils cliniques (infection aigüe ou chronique, co-infection VHB/VIH) et thérapeutiques, une très grande variabilité des protéines d’enveloppe du VHB a été mise en évidence. Chez ces patients, la persistance de l’AgHBs était corrélée avec la présence de mutations et délétions localisées dans des régions des protéines d’enveloppe virale jouant un rôle important dans la reconnaissance du virus par le système immunitaire. Ces résultats renforcent l’hypothèse que l’étude des protéines d’enveloppe du VHB pourrait mettre en évidence des signatures moléculaires influençant le fitness du VHB et par conséquent l’évolution clinique de la maladie liée à l’infection par le VHB / Chronic hepatitis B affects about 257 million people worldwide. The loss of HBS antigen (HBsAg), a marker of the functional cure, is very rarely observed, even on anti-HBV treatment (3-16%). The hepatitis B virus (HBV) envelope proteins (HBsAg) are highly variable and crucial for the viral infectivity and pathogeny. We hypothesized that the HBV variability in the envelope proteins could explain, at least partially, the evolution of HBV infection, evaluated by HBsAg clearance, in patients treated or not by anti-HBV nucleos(t)idic analogues. For 29 patients infected with different HBV genotypes (A, C and D), presenting different clinical profiles (acute or chronic infection, HBV/HIV co-infection) and therapies, a very high variability of HBV envelope proteins was observed. In these patients, the persistence of HBsAg was correlated with the presence of mutations and deletions located in areas that play a key role in the viral recognition by the immune system. These results reinforce the hypothesis that the study of HBV envelope proteins could highlight molecular signatures influencing HBV fitness which would subsequently modify the clinical evolution of HBV-related disease

Anticiper l’impact de fluctuations environnementales de nature climatique ou alimentaire est un enjeu crucial dans les systèmes de productions animales, et plus particulièrement sur la volaille. Cette influence de l’environnement sur les phénotypes passe en partie par des phénomènes épigénétiques, notamment la méthylation de l’ADN, et qui peuvent intervenir dans la régulation de l'expression des gènes. Ce sont des mécanismes qui n'affectent pas la séquence d'ADN mais qui peuvent être transmis par la mitose ou la méiose. Ces interactions entre épigénomes et expression des gènes sont de plus en plus étudiées dans les modèles animaux et chez les plantes. Cependant, les mécanismes de régulation de l'expression du génome par la méthylation de l’ADN sont assez peu connus chez les oiseaux. Ce travail de thèse repose sur deux dispositifs expérimentaux réalisés chez la poule, le but étant de caractériser le méthylome par séquençage haut-débit. Les profils de méthylation le long du génome, et le lien avec l’expression, sont établis d’abord par un séquençage tout-génome (WGBS) au sein d’embryons entiers, puis par un séquençage d'une sous-représentation du génome (RRBS) au sein d’hypothalamus d’individus adultes. À ce jour, aucune étude d'analyses de méthylome par RRBS chez la poule n'a été publiée. Ces deux analyses sont réalisées grâce au développement d'un pipeline bioinformatique, optimisé, disponible à la communauté scientifique. Globalement, le profil de méthylation chez la poule est similaire à ce qui est connu chez les mammifères : les îlots CpG - régions riches en dinucléotides CG, souvent peu méthylées, qui ponctuent le génome principalement dans les régions promotrices des gènes - sont globalement peu méthylés dans les promoteurs sur les données WGBS et RRBS. Les analyses du méthylome des embryons ont confirmé l'absence d'un phénomène de compensation de dose sur les chromosomes sexuels, ou la présence sur le chromosome Z d'une région hyperméthylée. Les analyses des données RRBS révèlent une hyperméthylation globale des CG sur le génome, suggérant une réponse de la méthylation à un stress environnemental. Sur les données WGBS, le niveau de méthylation dans le promoteur est négativement corrélé à l'expression du gène associé. Une méthylation allèle spécifique est également détectée entre les lignées, phénomène mis en évidence pour la première fois chez la poule et dont la fréquence est comparable à ce qui a été observé chez l'Homme. Sur les données RRBS, des résultats préliminaires de la réponse du méthylome aux stress environnementaux montrent le caractère complexe de cette relation. L’utilisation d’aliments moins énergétiques entraînerait une plus grande mobilisation des réserves lipidiques, tandis que les individus soumis à un stress à la chaleur ont un poids corporel plus léger. Une intégration de ces données à des mesures phénotypiques permettrait de faire le lien entre méthylation et environnement. Au-delà de l'aspect fondamental de cette thèse, l'application plus concrète de ces connaissances peut s'appliquer aux systèmes d'élevage pour obtenir des animaux mieux adaptés à l’environnement, en améliorant les caractères de production / Anticipating the impact of environmental changes (on climate and feed) is a crucial issue for livestock production systems, including poultry. The influence of the environment on phenotypes is partly mediated by epigenetic phenomena, including DNA methylation, which may be involved in the regulation of gene expression. These mechanisms do not affect the DNA sequence but can be inherited by mitosis or meiosis. The interactions between epigenomes and gene expression are increasingly being studied in animal models and in plants. However, the mechanisms of regulation of genome expression through DNA methylation are relatively unknown in birds. This thesis work is based on two experimental devices realized in chicken aiming to characterize the methylome by high-throughput sequencing. The methylation patterns across the genome, and their link with expression, were first established by whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) in whole embryos, following a reduced representation bisulfite sequencing (RRBS) from hypothalamus of adults. To date, no specific chicken RRBS study has been published. These two analyses were carried out by developing an optimized bioinformatics pipeline, available for scientific community. Overall, the pattern of methylation in chicken is like those in mammals: CpG islands - dinucleotides CG-rich regions which are often poorly methylated, and which are found mainly in the promoter regions of the genome - are generally poorly methylated in promoters on WGBS and RRBS data. Embryo methylome analyses confirmed the absence of a dose-compensation phenomenon on sex chromosomes, or the presence of a hypermethylated region on the Z chromosome. The analyses of RRBS data revealed an overall hypermethylation of CGs across the genome, suggesting a methylation response to environmental stress. From the analysis of WGBS data, we found that the level of methylation in promoters was negatively correlated with the expression of the associated gene. For the first time, a specific allele methylation was also detected between chicken lines whose frequency is comparable to that observed in humans. On the RRBS data, preliminary results of the methylome response to environmental stresses showed the complex nature of this relationship. The use of a low-energy diet would led to greater mobilization of body fat, while individuals with heat stress had a lighter body weight. Integrating these data with phenotypic measurements would allow to link methylation and environment. Beyond the fundamental aspect of this thesis, the method developed in this work could be applied to livestock systems to breed animals better adapted to a changing environment, by improving production traits.