La conversion par les thymidylate synthases du désoxyuridine 5'-monophosphate (dUMP) en désoxythymidine 5'-monophosphate (dTMP) est une des étapes clés de la biosynthèse des désoxyribonucléotides pyrimidiques. Chez les procaryotes (bactéries et archées), il existe deux familles de thymidylate synthases non homologues : ThyA et ThyX. La distribution phylogénétique quasi-exclusive des deux familles est complexe et ne suit pas les relations phylogéniques entre les organismes. Les protéines de ces deux familles ne présentent aucune similarité de séquence, de structure et leurs mécanismes et efficacités catalytiques diffèrent. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de montrer que l'activité de ThyX est essentielle à la survie de la bactérie Rhodobacter capsulatus en absence de thymidine exogène. A partir des résultats de tests de complémentation génétique et de la modélisation mathématique du métabolisme des folates nous avons pu mettre en évidence que seulement une faible activité dihydrofolate réductase était nécessaire à la survie des organismes utilisant ThyX. D'autre part, j'ai pu montrer par des approches génétiques et par l'étude statistique de plus de 400 génomes procaryotes que les organismes utilisant ThyX ont une réplication et un taux de croissance lents, et possèdent majoritairement un petit génome. Je propose un modèle dans lequel la faible activité catalytique de ThyX limite la réplication de l'ADN e! t par conséquent l'expansion du génome. Enfin, j'ai étudié le métabolisme des pyrimidines chez la bactérie pathogène humaine, Helicobacter pylori. J'ai pu en particulier mettre en évidence qu'en absence de voie de récupération de l'uracile, cette bactérie est capable de métaboliser un analogue toxique le 5-fluorouracile (5FU), utilisé comme anticancéreux. J'ai par ailleurs montré que l'orotate phosphoribosyltransférase de H. pylori était capable de restaurer l'auxotrophie pour l'uracile d'une souche d'Escherichia coli indiquant que cette enzyme pourrait être responsable de la sensibilité de H. pylori au 5FU. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis une meilleure compréhension des conséquences physiologiques de l'utilisation de la thymidylate synthase ThyX. Ils ont notamment permis d'expliquer la distribution apparemment sporadique des deux familles de thymidylate synthases dans le monde procaryote.