Genetic engineering is important to enhance crop characteristics and certain traits. Genetically engineered crop cultivation brings environmental and ecological concerns with the potential of unwanted transgene escape and introgression. Transgene escape has been considered as a major environmental and regulatory concern. This concern could be alleviated by appropriate biocontainment strategies. Therefore, it is important to develop efficient and reliable biocontainment strategies. Removing transgenes from pollen has been known to be the most environmentally friendly biocontainment strategy. A transgene excision vector containing a codon optimized serine resolvase CinH recombinase (CinH) and its recognition sites RS2 were constructed and transformed into tobacco (Nicotiana tabacum cv. Xanthi). In this system, the pollen-specific LAT52 promoter from tomato was employed to control the expression of CinH recombinase. Loss of expression of a green fluorescent protein (GFP) gene under the control of the LAT59 promoter from tomato was used as an indicator of transgene excision. Efficiency of transgene excision from pollen was determined by flow cytometry (FCM)-based pollen screening. While a transgenic event in the absence of CinH recombinase contained about 70% of GFP-synthesizing pollen, three single-copy transgene events contained less than 1% of GFP-synthesizing pollen based on 30,000 pollen grains analyzed per event. This suggests that CinH-RS2 recombination system could be effectively utilized for transgene biocontainment. A novel approach for selective male sterility in pollen was developed and evaluated as a biocontainment strategy. Overexpression of the EcoRI restriction endonuclease caused pollen ablation and/or infertility in tobacco, but exhibited normal phenotypes when compared to non-transgenic tobacco. Three EcoRI contained 0% GFP positive pollen, while GFP control plants contained 64% GFP positive pollen based on 9,000 pollen grains analyzed by flow cytometry-based transgenic pollen screening method. However, seven EcoRI events appeared to have 100% efficiency on selective male sterility based on the test-crosses. The results suggested that this selective male sterility could be used as a highly efficient and reliable biocontainment strategy for genetically engineered crop cultivation.

Plasmodium falciparum est un parasite protozoaire responsable de la forme la plus sévère de la malaria. Depuis quelques années, les cas de résistance aux antipaludiques sont devenus de plus en plus fréquents et de plus en plus répandus. En plus de sa résistance aux drogues actuellement disponibles, ce parasite reste jusqu' à aujourd'hui réfractaire aux vaccinations. L’identification de nouvelles approches basées sur l`inhibition spécifique de certaines de ses cibles moléculaires vitales est devenue une nécessité. La recombinase à site spécifique de P. falciparum (Pf-Int) est un enzyme qui a été récemment identifié dans le laboratoire à partir de PlasmoDB. Cette recombinase à site spécifique joue potentiellement un rôle clé dans le système de recombinaison nécessaire à la viabilité du parasite. Cette protéine de 490 acides aminés, soit ~57 kDa, contient une région C-terminale qui porte les résidus conservés du site catalytique des recombinases à tyrosine R-H-K-R-(H/W)-Y. La prédiction montre une région N-terminale qui ressemble à celle de l’intégrase du phage lambda avec un mélange de structures secondaires α et β.Lors de ces travaux, nous avons d’abord montré par RT-PCR que le gène (MAL13P1.42) qui code pour PF-Int est transcrit pendant le cycle intra-érythrocytaire avec un maximum pendant la phase schizont. Nous avons ensuite essayé de montrer l`implication de Pf-Int dans le cycle parasitaire. Ceci a été réalisé grâce à un parasite (KO: knock-out) dont le gène Pf-Int a été invalidé. Ces analyses montrent que Pf-Int n'a aucun impact apparent sur le cycle de développement intra-érythrocytaire du parasite, en particulier sur la durée du cycle et le taux de croissance. Au niveau moléculaire, nous avons également procédé à la production d'anticorps anti-Pf-Int en utilisant le fragment C-162 (Résidus 162-490). La comparaison des profils de marquage, par cet anticorps, des extraits protéiques du KO et du parasite sauvage par la technique de Western blot n'a pas permis d'identifier la protéine endogène dans le parasite sauvage. Dans le but de déterminer la localisation sub-cellulaire de Pf-Int, nous avons réalisé des essais de sur-expression de différentes protéines de fusion dans le parasite. Nous avons essayé de déterminer l’impact de trois codons d’initiation différents ainsi que l’impact de la présence de la région N-terminale (1-190aa) de Pf-Int sur sa localisation subcellulaire en utilisant une chimère entre la partie N-terminale et la protéine GFP. Lors de ces travaux, nous avons réussi à sur-exprimer différentes régions de Pf-Int sous forme recombinante dans E. coli. Nous l’avons d’abord caractérisé par des études biophysiques. Ainsi nous avons pu déterminer, par dichroïsme circulaire (CD), le contenu en structures secondaires de Pf-Int, qui est proche de celui des autres membres de la même famille. Nous avons également démontré sa stabilité par CD couplé à la dénaturation thermique. Le spectre RMN-1D a aussi pu être enregistré. La troisième partie de nos travaux a concerné l’identification des cibles ADN de Pf-Int. Deux stratégies de recherche de cibles par affinité ont été utilisées au laboratoire en utilisant une première bibliothèque de séquences synthétisées chimiquement et une deuxième bibliothèque formée de fragments d’ADN génomique de P. falciparum. Ces deux approches ont permis l’identification de deux séries de cibles ADN. Grace aux cibles ADN identifiées, nous avons pu démontrer l’interaction de différents fragments de Pf-Int avec ces cibles par des expériences de retard sur gel natif (EMSA). Nous avons aussi pu démontrer que les protéines recombinantes sont actives in vitro. En effet, ces dernières sont capables de former des complexes covalents en présence de l’ADN cible. La conservation de la protéine, ainsi que son expression différentielle nous laisse à penser que son rôle est certes loin d’être élucidé, mais que Pf-Int reste une cible potentielle pour P. falciparum. / Plasmodium falciparum is a protozoan parasite responsible for the most severe form of malaria. In recent years, cases of resistance to antimalarial drugs have become increasingly frequent and common. In addition to its resistance to drugs currently available, there is no vaccine available against this parasite till now. The identification of new approaches based on the specific inhibition of some of its molecular targets has become vital.The identification of the Pf-Int site specific recombinase in Plasmodium falciparum by analysis of PlasmoDB is a new opportunity to study the role of genetic variation in this parasite as it needs to adapt to its hosts. This ~ 57 kDa protein contains a C-terminal domain carrying the putative tyrosine recombinase conserved active site residues R-H-K-R-(H/W)-Y, an N-terminus with a predicted alpha-helical bundle and a mixed alpha-beta domain resembling Lambda-Int. Here, we show that the sequence is highly conserved among members of the Plasmodia. It is expressed differentially during distinct life stages as estimated by RT-PCR, namely with a peak in the schizont phase. We then tried to show the involvement of Pf-Int in the parasitic cycle. We were able to create a parasite where the Pf-Int gene was knocked-out. The comparison test showed that Pf-Int has apparently no impact on the intraerythrocytic developmental cycle of the parasite, particularly in the cycle length and the growth rate.At the molecular level, we produced two sets of anti-Pf-Int antibodies using the purified recombinant fragment C-162 (residues 162-490). Comparison of protein extracts from KO and wild parasite by Western blot technique using our antibody has failed to identify the endogenous protein in the wild type parasite.We also tried to determine the subcellular localization of Pf-Int and the role of possible alternate initiation codons by over-expressing different constructs in the parasite Plasmodium falciparum. In order to determine the impact of the N-terminal region (1-190aa) of Pf-Int on its subcellular localization, we also created a chimeric protein using a fusion of Pf-Int(1-190aa) with the GFP. We successfully expressed a variety of the recombinant form of Pf-Int in E. coli. We have first determined its secondary structure content by circular dichroism (CD) and its solution stability by thermal denaturation-CD. An 1-D NMR spectrum was also recorded. The third part of our work has involved the identification of the DNA targets of Pf-Int. Two search strategies conducted in the laboratory using a library of chemically synthesized sequences and a second library made of fragments of genomic DNA of P. falciparum. Both approaches have allowed the identification of two sets of target DNA. Secondly, electrophoretic mobility shift assays (EMSA) were used to show its affinity and specificity for DNA. The recombinant proteins were shown to be functional as they form a covalent complex with DNA. Thus Pf-Int could be a potential agent that binds to and alters DNA, either in a specific or in random fashion. Its conservation and differential expression leads us to conclude that although its role is far from being understood, Pf-Int remains a key target for P. falciparum.

Streptococcus thermophilus est la bactérie lactique la plus utilisée après Lactococcus lactis dans l'industrie laitière pour la fabrication de yaourts et de fromages à pâte cuite (Emmental, gruyère), filée (Mozarella) ou pressée (Cheddar). Il s'agit du seul streptocoque à avoir le statut de bactérie GRAS (Generally Recognized As Safe). Dans un premier temps le potentiel probiotique de 30 souches de S. thermophilus de différentes origines a été testé par l'étude de leurs capacités à résister aux différentes conditions de stress rencontrées pendant leur passage dans le tractus gastro-intestinal (bas pH, sels biliaires et stress oxydant), de leur capacité à adhérer aux cellules épithéliales intestinales et de leurs propriétés immunomodulatrices. La majorité des souches réduit la production d'interleukine IL-8 (pro-inflammatoire) alors qu'elles induisent la production d'interleukine IL-10 (anti-inflammatoire) et l'IL-12 (pro-inflammatoire). Sur la base du rapport IL-10/IL-12, qui permet d'apprécier le potentiel anti-inflammatoire d'une souche, nous avons observé que certaines d'entre-elles pourraient avoir un fort potentiel anti-inflammatoire. L'Analyse en Composantes Principales (ACP) nous a permis de séparer les souches en 6 catégories différentes présentant des propriétés distinctes. A l'intérieur de chaque classe, une variabilité entre les souches a été observée et des caractéristiques intéressantes identifiées. Cependant, aucune des classes ne peut être considérée comme contenant le probiotique « parfait ». Suite à cette étude et sur la base de sa résistance aux stress gastriques et de ses capacités d'adhésion, et sachant que la séquence de son génome est disponible, la souche LMD-9 a été sélectionnée pour la deuxième partie de ce travail, à savoir la construction d'un outil basé sur la technologie R-IVET pour étudier l'état physiologique de S. thermophilus dans le tractus digestif. L'outil R-IVET mis au point se compose de deux éléments: un vecteur plasmidique portant le gène cre codant une recombinase spécifique dépourvu de son promoteur et une cassette chromosomique composée d'un gène de résistance à la spectinomycine flanqué par des sites loxP, reconnus par la recombinase Cre. La fonctionnalité de l'outil R-IVET a ensuite été testée par le clonage de trois promoteurs différents de S. thermophilus (PprtS, Pshsp and Plac) en amont de cre. Le système a été valide in vitro avec les trois promoteurs et in vivo avec le promoteur Plac / Streptococcus thermophilus is a lactic acid bacterium used after Lactococcus lactis in the dairy industry for the production of yogurt and cheeses like Emmental, Gruyere, Mozarella and Cheddar. It is the only streptococcus to have the GRAS (Generally Recognized As Safe) status. In this work, the probiotic potential of 30 S. thermophilus strains from different origins was tested by studying their ability to resist different stress conditions encountered during their passage through the GIT (low pH, bile salts and oxidative stress), their ability to adhere to intestinal epithelial cells and their immunomodulatory properties. Majority of the strains reduced the production of interleukin IL-8 (pro-inflammatory) and induced the production of interleukin IL-10 (anti-inflammatory) and IL-12 (pro-inflammatory). On the basis of the ratio IL-10/IL-12 which allows to evaluate the anti-inflammatory potential of a probiotic, several strains appeared to have a high the anti-inflammatory potential. Principal Component Analysis (PCA) allowed us to classify strains in 6 different categories with different properties. Within each class, variability and interesting features were observed, but none of the classes could be considered as containing the perfect probiotic. Following this study and on the basis of its resistance to gastric stress and its adhesion capacity and knowing that its genome sequence is available, the strain LMD-9 was selected for the second part of this work, namely the construction of a tool based on R-IVET to study the physiological state of S. thermophilus in the digestive tract. This tool is composed of two elements: a plasmid vector (pULNcreB), carrying the gene cre encoding a site-specific recombinase without its promoter and a chromosomal cassette composed of a gene of resistance to spectinomycin flanked by loxP sites which are recognized by the recombinase Cre. The functionality of the tool R-IVET was then tested by cloning three different promoters of S. thermophilus (PprtS, Pshsp and Plac) upstream of cre. System was valid in vitro with all the three promoters and in vivo by using the lactose operon promoter Plac