Anurans (frogs) are spectacularly diverse in their life histories, evolutionary trajectories, and morphological features. Advancement of next-generation sequencing techniques has improved knowledge of anuran genetics, but the functional genomic underpinnings of adaptation in most frog species remains uncharacterized. Transcriptomic approaches are some of the most powerful tools available to understand the molecular workings of adaptation among lineages and species. Because anurans face a multitude of anthropogenic threats and are unique in their biphasic life history, a question of particular interest is how gene expression profiles relate to phenotypic variation within and among species. In this dissertation, I tackle this question at multiple biological scales ranging from individuals to populations to species. I investigate transcriptome expression profiles and sequence data across the anuran tree of life, with an emphasis on non-model frog species native to the Americas. My overarching aim is to provide novel insights into how transcriptome elements recapitulate phenotypic adaptation in anurans. In Chapter 1, I identify unique signals of positive selection on putative adaptation genes related to high-elevation diversification in Pristimantis, a species-rich frog complex that undergoes direct development. I found prevalent relaxed purifying selection among single-copy genes, while intensified positive selection occurred more in duplicated genes. Overall, my results suggest that these genes possess distinct properties in Pristimantis species and are potential targets for future molecular studies of high-elevation adaptation and direct development. Chapter 2 features a fully factorial manipulation experiment using Rana pipiens tadpoles to explore the impact of environmental predator cues and exposure to the pathogenic fungus Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) on tadpole morphology and early development gene expression. Although significant effects of pathogen introduction on tadpole mortality were observed, no significant impacts on tadpole morphology resulted from Bd or predator cues. Negative Bd swab results at the end of the experiment may indicate that tadpoles’ ability to clear the pathogen can offset effects on tadpole mouthpart morphology during early development. While my experiment did not yield plasticity results suitable for gene expression analysis, methods and analyses may offer valuable context for future studies of plasticity gene expression. In Chapter 3, I analyze transcriptomic data from natural populations of Rana yavapaiensis frogs threatened by chytridiomycosis to discern individual and population-level differences in gene expression. I found that tolerant populations exhibit stronger suppression of genes that negatively regulate transcriptional responses to chytrid infection compared to susceptible populations. Altogether, my dissertation integrates molecular insights into species evolution, environmental challenges, and pathogen responses, illustrating the dynamic resilience of frogs in a changing world.

Les Hyménoptères parasitoïdes ont un développement larvaire s'effectuant au détriment d'un organisme hôte. Pour exploiter au mieux la ressource que représente un hôte arthropode dont la biologie peut présenter certains obstacles tels que la mobilité et le système immunitaire, les parasitoïdes ont développé une diversité modes de vie et de stratégies de virulence. Ce manuscrit replace les parasitoïdes dans leur contexte évolutif afin de mieux comprendre la diversité surprenante de leurs modes de vie. Ces modes de vie conditionnent la nature des interactions dans les systèmes hôte/parasitoïde. Nous verrons comment, par l'utilisation de nombreux facteurs de virulence tel que le venin, les polydnavirus et bien d'autres encore, les parasitoïdes manipulent la physiologie de leur hôte afin de le rendre adéquat à leur propre développement. Ce travail s'est intéressé au modèle endoparasitoïde Hyposoter didymator (Hym., Ichneumonidae). Nous avons ainsi caractérisé les protéines produites dans la glande à venin des femelles et identifié l'ensemble des gènes du polydnavirus associé (HdIV; H. didymator Ichnovirus), grâce à des techniques de protéomique, génomique et transcriptomique. Nous avons également suivi et quantifié les altérations de la physiologie de l'hôte Spodoptera frugiperda au cours du parasitisme et évalué le rôle relatif de différents facteurs dans ces perturbations et dans la réussite parasitaire. Nos résultats ont permis de montrer que seul le fluide du calice contenant HdIV est nécessaire au développement du parasitoïde. En parallèle, nous avons mis à jour une propriété immuno-évasive des œufs d'H. didymator liée à des protéines associées à l'exochorion. L'ensemble de ce travail a permis de dessiner un élégant schéma expliquant la complémentarité spatio-temporelle des facteurs de virulence durant le parasitisme. Finalement, nous avons cherché à mieux comprendre le déterminisme du spectre d'hôte d'H. didymator, ce qui nous a conduit à montrer que les deux stratégies de contournement de la réponse immunitaire (immuno-évasion et infection virale) se révèlent inefficaces chez les hôtes non-permissifs. / Parasitic wasps must deal with physiological features of their host such as mobility, an efficient immune system and a variable metabolism. To ensure successful parasitism in a large range of arthropod hosts, parasitoids display a huge diversity of lifestyle and rely in a variety of virulence factors. In this document, we introduce parasitoid lifestyle in an evolutionary context in order to better understand the parasitoid complexity. As the parasitoid lifestyle drives the host/parasitoid interaction outcome, we discuss for all how the virulence factors such as venom, polydnaviruses and many others are used to ensure successful development of the parasitoid. In this study, we focused on the endoparasitoid Hyposoter didymator (Hym., Ichneumonidae) virulence factors. We thus identified venom proteins and the genes from the associated polydnavirus, HdIV using proteomics, genomics and transcriptomics approaches. Studies on the effect of the venom and the calyx fluid containing the polydnavirus HdIV, reveal that only the calyx fluid is necessary for Spodoptera frugiperda host physiological alteration and parasitism success. Futhermore, this work presents the discovery of a local immune-evasive property of the H. didymator egg exochorion. All these data permitted us to design an effective spatio-temporal model of the virulence factor complementarity used by H. didymator during the parasitism time course. Finally, studies on the H. didymator host range reveals the inefficiency of the different virulence factors in non-permissive hosts, opening insights on the host permissiveness molecular mechanisms.

Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) est une bactérie à gram négatif causant le Cassava Bacterial Blight (CBB) sur Manihot esculenta Crantz. Le manioc représente une des sources les plus importantes de carbohydrates pour près d'un milliard de personnes sur terre et une source importante d'énergie du fait de sa forte concentration en amidon. Le CBB constitue une limitation importante à la production massive de manioc et nos connaissances sur cette maladie sont encore insuffisantes. La pathogénie de nombreuses phytobactéries dépend de l'injection d'effecteurs de type III via un système de sécrétion de type III dans la cellule eucaryote hôte Parmi tous les effecteurs référencés aujourd'hui, les effecteurs de type TAL pour Transcription Activator-Like sont particulièrement intéressant. Une fois injectés dans la cellule végétale, les effecteurs TAL sont importés au noyau et y modulent l'expression de gènes cibles au bénéfice de la bactérie. Chez Xam, TALE1Xam est le seul gène de cette famille qui a été étudié au niveau fonctionnel. Cette étude a pour objectif majeur d'identifier les gènes de manioc dont l'expression est modifiée en présence de TALE1Xam. Le transcriptome de plantes de manioc inoculées avec XamΔTALE1Xam vs. XamΔTALE1Xam (TALE1Xam) a été analysé par RNAseq. Les données obtenues confrontées à la recherche bioinformatique de promoteurs de gènes potentiellement directement activés par TALE1Xam ont permis d'établir une liste de gènes ciblés par TALE1Xam candidats. Un candidat majeur ressort de cette analyse comme étant particulièrement intéressant, il s'agit d'un gène codant un facteur de transcription de type B3 régulant l'activité de protéines de type "Heat Shock". L'analyse fonctionnelle de ce candidat permettra de valider sa fonction en tant que gène de sensibilité du manioc à Xam. / Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) is a gram negative bacteria causing the Cassava Bacterial Blight (CBB) in Manihot esculenta Crantz . Cassava represents one of the most important sources of carbohydrates for around one billion people around the world as well as a source of energy due to its high starch levels content. The CBB disease represents an important limitation for cassava massive production and little is known about this pathosystem. Bacterial pathogenicity often relies on the injection in eucaryotic host cells of effector proteins via a type III secretion system (TTSS). Between all the type III effectors described up to now, Transcription Activator-Like Type III effectors (TALE) appear as particularly interesting. Once injected into the plant cell, TAL effectors go into the nucleus cell and modulate the expression of target host genes to the benefit of the invading bacteria by interacting directly with plant DNA. In Xam, only one gene belonging to this family has been functionally studied so far. It consists on TALE1xam. This work aim to identify cassava genes whose expression will be modified upon the presence of TALE1xam. By means of cassava plants challenged with Xam Δ TALE1xam vs. Xam + TALE1xam together with the TAL effectors code, statistical analyses between RNAseq experiments and a microarray containing 5700 cassava genes, we seek out direct TALE1xam target genes. Hence, through transcriptomic, functional qRT validation and specific artificial TALEs design we proposed that TALE1xam is potentially interacting with a Heat Shock Transcription Factor B3. Moreover we argue that this gene is responsible of the susceptibility during Xam infection. Furthermore this work represents the first complete transcriptomic approach done in the cassava/Xam interaction and open enormous possibilities to understand and study CBB.

Un grand nombre de maladies cardiaques apparaissent à la suite de problèmes développementaux dus à des mutations dans des gènes très conservés durant l'évolution. Il est donc crucial d'identifier les acteurs intervenants dans la cardiogenèse. Durant ma thèse, j'ai étudié la différenciation cardiaque, en utilisant la Drosophile comme modèle, avec comme objectifs d'identifier des nouveaux intervenants grâce à l'acquisition de données globales par une approche génomique tissue spécifique. J'ai tout d'abord mis au point un protocole permettant d'acquérir des données génomique spécifiquement dans le tube cardiaque de la Drosophile lors de la différenciation des cardiomyocytes. Ce fut une étape primordiale pour le reste de ma thèse. Ce protocole me permet d'isoler spécifiquement les cellules du système cardiaque.A partir de là, j'ai réalisé une cinétique transcriptomique qui a permis de mettre en évidence environ 1000 gènes différenciellement exprimés au cours de la différenciation cardiaque. Ensuite, En collaboration avec Delphine Potier, une thésarde bio-informaticienne de l'équipe, des modules Cis-régulateur (CRM) pouvant conduire à l'expression dans le tube cardiaque ont été prédits, ainsi que des facteurs de transcription putatifs régulant ces CRM. Ces nouveaux acteurs du réseau de régulation génique cardiaque sont en cours de validation.Dans un second temps, je me suis intéressé à un facteur de transcription à homéoboîte clé de la cardiogenèse : Abdominal-A (AbdA). AbdA est essentiel pour la différenciation de la partie postérieure du tube cardiaque, le cœur proprement dit, et à l'acquisition de sa fonction. Cependant, ses cibles ainsi que son action tissue spécifique sont encore inconnu à ce jourAfin d'apporter un élément de réponse, j'ai analysé le transcriptome consécutif à un Gain de Fonction de AbdA spécifiquement dans le système cardiaque ce qui m'a permis de mettre en évidence plus de 1000 gènes dérégulés par AbdA lors de la différenciation cardiaque. / Cardiac diseases generally arise from developmental disorders caused by mutations in genes that are highly conserved during evolution. It is therefore of prime interest to identify actors which participate to cardiogenesis. During my thesis, I have analyzed cardiac differentiation, using Drosophila as a model. My objective was to identify news actors of the cardiac Gene Regulatory Network (GRN) using a genomic approach and starting from tissue specific whole data acquisition.First, I have set a protocol to allow tissue specific genomic data acquisition during cardiac differentiation. It was a critical step for my thesis. This protocol allowed me to isolate specifically cardiac system cells.Using this protocol, I analyzed the transcriptome dynamics and determined that 1000 genes are dynamically expressed during cardiac differentiation.Next, in collaboration with Delphine Potier, a PhD student in bio-informatic in the team, cis-regulatory modules (CRM), which can drive expression in the cardiac tube, have been predicted, and also putative transcription factors regulating these CRM. These new cardiac GRN actors are currently tested in vivo.In a second time, I have analyzed the function of Abdominal-A (AbdA) a homeobox transcription factor which plays a key role during cardiogenesis. :. AbdA is crucial for the differentiation of the posterior part of the organ, called heart My aim was to identify cardiac specific AbdA targets.

Yarrowia lipolytica appartient à un groupe de levures qui a divergé très tôt dans l'arbre des hémiascomycètes. Cette levure est capable d'utiliser, comme seule source de carbone, des substrats hydrophobes très variés et est capable de synthétiser de nouveaux acides gras libres à partir de composés non hydrophobes. Ces caractéristiques font de Y. lipolytica un modèle de levure hémiascomycète pour l'étude du métabolisme des lipides. Sa capacité oléagineuse est facilitée par l'expansion de familles de protéines ayant eu lieu au cours de l'évolution après la divergence du clade Yarrowia. En effet, parmi les 204 gènes impliqués dans le métabolisme des lipides dans Y. lipolytica, plus de 67% sont regroupés dans 30 familles multigéniques avec un maximum de 16 membres pour la famille de la lipase. Le récent séquençage de génomes 5 dans le clade Yarrowia a permis de comparer leur contenu génétique. L'étude des familles de gènes du métabolisme des lipides a permis de mettre en évidence les mécanismes impliqués dans l'évolution de ce clade. Toutes les fonctions nécessaires pour le métabolisme des lipides sont présentes dans toutes les espèces étudiées, avec au moins un gène par famille, même pour les espèces qui ont de 500 à 1000 moins de gènes que Y. lipolytica. Ces espèces se sont d'ailleurs révélées être toutes oléagineuses, grâce à des études physiologiques. Les familles de gènes observées proviennent de multiples duplications de gènes dont chaque exemplaire évolue indépendamment par différents processus de sub- ou neofonctionalisations, fixations, pseudogénisations ou pertes. Les contractions et expansions de familles de protéines, l'expression des gènes, la synténie et la localisation relative des gènes dans le génome ont été étudiés. Plus particulièrement, la pression de sélection agissant sur ces familles de gènes a été comparée à celles agissant sur le reste du génome. La combinaison de ces approches, physiologie, génomique et transcriptomique, a permis d'améliorer la compréhension du métabolisme lipidique, de son évolution et de la régulation des gènes dans un clade des levures oléagineuses. / Yarrowia lipolytica belongs to a group of yeasts that have diverged very early from most other hemiascomycetous yeasts. This yeast is able to use various hydrophobic substrates as unique carbon source and to synthesize new free fatty acid from non hydrophobic compounds. These characteristics make Y. lipolytica a known oleaginous model for the lipid metabolism survey of yeasts. Its oleaginous capacity is facilitated by protein family expansions that occurred across evolution after the divergence of the Yarrowia clade. Indeed, among 190 genes involved in the lipid metabolism in Y. lipolytica, more than 67% are grouped into 30 multigenic families with up to 16 members in the lipase family. The recent sequencing of 5 genomes within the Yarrowia clade enabled to compare their gene content. The study of gene families of the lipid metabolism allowed to highlight the evolutionary mechanisms involved in this clade. All the functions necessary to lipid metabolism are present in all species studied with at least one gene per family even for species that have 500 to 1,000 fewer genes than Y. lipolytica. These species are also found to be all oleaginous through physiological studies. The observed gene families derive from multiple gene duplications of which each copy evolves independently by different processes of sub- or neofunctionalisation, fixation, pseudogenization or loss. Contractions and expansions of protein families, gene expression, synteny and relative localisation of genes in the genome were investigated. More particularly, the selection pressure acting on these gene families was compared with those acting on the rest of the genome. The combination of these approaches, physiology, genomics and transcriptomics, has improved the comprehension of the lipid metabolism, its evolution and gene regulation within a clade of oleaginous yeasts.

Le but de notre étude était de mettre en place une méthode qui puisse nous permettre d’identifier, en aveugle, des perturbateurs de voies biologiques, et qui soit d’une part généralisable pour toute espèce de poissons et d’autre part applicable quel que soit le cours d’eau considéré. Nous nous sommes intéressés aux gènes différentiellement exprimés dans le foie, en utilisant la technologie du séquençage Illumina de banques ADNc. Nous avons étudié trois espèces de cyprinidae (C. nasus, P. toxostoma, S. cephalus) dans le bassin de la Durance, servant à l’alimentation en eau de plusieurs millions de personnes. Nous avons mis en place une suite logicielle pour inférer un transcriptome pour chacune des trois espèces étudiées, et effectué un travail en bioinformatique pour l’identification des spécimens hybrides. Cette méthode nous permet d’assigner les 596 millions de séquences générées (293 spécimens) à l’une des trois espèces et à 16606 gènes identifiés. Les résultats biologiques montrent des variations de l’expression de gènes touchant des voies biologiques associées à des réponses aux xénobiotiques le long de l’axe amont-aval de la rivière. Ils montrent aussi que les spécimens échantillonnés dans le canal EDF présentent des réponses atténuées aux xénobiotiques par rapport aux individus en rivière. Ce résultat peut s’expliquer par l’effet de dilution des polluants dans une masse d’eau plus importante. Cette étude met en évidence les capacités adaptatives des populations de poissons à court terme, via des modifications de l’expression des gènes à un ensemble de perturbateurs environnementaux. Ce travail permet d’envisager la mise en place d’un outil de gestion incontournable. / The aim of our study was to establish a method that allows the identification (in blind) of biologicalpathway disrupters, for all species of fish and applicable regardless of the watercourse considered. Wefocused on differentially expressed genes (and the biological pathways in which they act) in the liver,using the Illumina sequencing technology of cDNA libraries. We studied three species of cyprinidae (C.nasus, P. toxostoma, S. cephalus) in the Durance basin that constitutes water resource for several millionpeople. We have implemented a pipeline to infer the transcriptome for each of the three species studied,and developed a bioinformatics framework for the identification of hybrid specimens. This methodallows us to assign the 596 million sequences generated (representing 293 specimens) to one of the threespecies and to 16,606 identified genes. The biological results display variations in the expression of genesaffecting biological pathways associated with xenobiotic responses (estrogens, Hap, heavy metals) alongthe upstream-downstream axis of the river. They also yield that the specimens sampled in the EDFchannel displayed an attenuated responses to xenobiotics, in comparison to individuals that inhabitethe river, possibly a benefit of the dilution effect of pollutants in a larger body of water. This studyhighlights short-term adaptive capacities (acclimation) of fish populations to a set of environmentaldisrupters via changes in gene expression levels. It will open a way to an essential tool for managementpolicies.

La mycobactérie à croissance rapide Mycobacterium abscessus est un pathogène opportuniste de l’homme, particulièrement des poumons, capable de se multiplier au sein de macrophages (MФ) mais aussi d’amibes environnementales. Nous avons pu montrer que l’environnement amibien est propice à l’adaptation de M. abscessus à cette survie intramacrophagique. Par des analyses transcriptomiques comparant les adaptations de M. abscessus au sein d’amibes ou de MФ, nous observons des enrichissements de voies biologiques démontrant des adaptations au stress oxydatif et des adaptations métaboliques telle que la béta-oxydation des lipides et l’assimilation des sulfates. Ces adaptations ont également été observées chez Mycobacterium tuberculosis, mycobactérie pathogène pulmonaire stricte de l’homme responsable de la tuberculose. Parmi les gènes induits par M. abscessus au sein des amibes figurent des gènes impliqués dans le transport de polyamines, la biosynthèse du MoCo (molybdopterin cofactor) ainsi que l’assemblage des centres fer-soufre (Fe-S). L’induction de tels gènes, décrits comme des facteurs de virulence chez certaines bactéries intracellulaires, contribuerait à la virulence de M. abscessus en permettant sa survie intramacrophagique. Quarante-cinq gènes ont été identifiés comme fortement induits en amibes chez M. abscessus. Mycobacterium chelonae, appartenant au même complexe génomique que M. abscessus et responsable exclusivement d’infections cutanées, ne présente pas de telles inductions après analyse de son transcriptome intracellulaire, ce qui pourrait expliquer son absence de survie en MФ. Cinq opérons recouvrant 10 gènes ont été délétés au sein du génome de M. abscessus par recombinaison homologue. Ces gènes sont requis pour la survie de M. abscessus en amibes et en MФ. La surexpression chez M. chelonae de deux de ces gènes, MAB_1517c et MAB_2649, codant respectivement une protéine TcmP (tetracenomycin polyketide synthesis O-methyltransferase) et une MmpS (mycobacterial membrane protein small), a conféré une survie intra-macrophagique à M. chelonae, suggérant que l’induction de ces gènes en amibes favorise la survie intracellulaire de M. abscessus en MФ. Enfin, l’analyse du transcriptome de M. abscessus en MФ révèle des adaptations propres à la vie intramacrophagique. Différents gènes particulièrement induits sont impliqués dans le métabolisme de la proline, la sécrétion de protéine par le système de sécrétion de type II ou appartiennent la voie MEP (méthylérythritol phosphate), des voies biologiques contribuant à la virulence de pathogènes. De plus, parmi les gènes induits, certains correspondent à des activités de N-acétylation, d’oxydoréduction, de liaison à l’oxygène ou de détoxification de l’oxyde nitrique par des dioxygénases qui sont enrichies. Comparé à 5 autres opérons délétés, sélectionnés selon leur niveau d’induction et leur activité biologique, le gène eis2 (MAB_4532c), codant une N-acétyltransférase, est essentiel à la survie de M. abscessus en MФ.L’utilisation d’une approche complémentaire, le criblage d’une banque de mutants par transposition chez M. abscessus en amibes, a révélé le rôle essentiel du gène mmpl8 (mycobacterial membrane protein large 8) parmi la famille de protéines MmpL, impliquées dans le transport et/ou la synthèse de lipides mycobactériens. Chez M. abscessus, l’absence de production de cette protéine est corrélée à un défaut d’export d’un nouveau glycolipide (GDND, glycosyl diacetylated nonadecyl diol) et à un phénotype délétère pour la bactérie en MФ.En conclusion, notre travail a montré le rôle fondamental de l’amibe dans l’apprêtement de M. abscessus à la survie intramacrophagique. Trois gènes ayant fait l’objet d’études approfondies, mmpL8, eis2 ainsi que le gène eccB4 (MAB_3759c) mis en évidence par le crible amibien de la banque de mutants de transposition, participent à ce phénotype, confirmant le caractère pathogène de M. abscessus. / Mycobacterium abscessus is a rapidly growing mycobacterium, causing opportunistic infections in humans, and notably pulmonary infections. M. abscessus is able to multiply inside macrophages (MФ) and environmental amoebae. Here we demonstrate that M. abscessus undergoes adaptations in amoebae allowing its survival in MФ. Intracellular adaptations of M. abscessus to amoebae and MФ were assessed by RNAseq. We observed a significant enrichment of biological pathways reflecting adaptations to oxidative stress and metabolic adaptations illustrated by the consumption of fatty acids and activation of the sulfate assimilation pathway. These adaptations have been described in intramacrophagic Mycobacterium tuberculosis, a strictly pathogenic mycobacteria infecting the lung of humans and causing tuberculosis. Among the set of genes induced by M. abscessus during the amoebal co-culture are genes implicated in polyamine transport, MoCo (molybdopterin cofactor) biosynthesis and iron-sulfur (Fe-S) cluster assembly. The induction of such genes, described as virulence factors from intracellular bacteria, might enhance M. abscessus virulence and thus allow its survival in MФ. Forty-five genes are highly induced along the amoebal co-culture. In comparison, the amoebal co-culture with Mycobacterium chelonae, a mycobacterium that belongs to the same genomic complex as M. abscessus and causing solely extrapulmonary infections, does not elicit the same adaptations; potentially explaining M. chelonae inability to persist in macrophages. Five operons, representing a total of 10 genes, were deleted from M. abscessus genome by homologous recombineering. These genes are required for both M. abscessus survival in amoebae and MФ. Overexpression of two of these genes in M. chelonae, MAB_1517c and MAB_2649, encoding a TcmP (tetracenomycin polyketide synthesis O-methyltransferase) protein and an MmpS (mycobacterial membrane protein small) protein respectively, enhances M. chelonae survival in MФ, suggesting that the induction of these genes favors M. abscessus survival in MФ. Analyses of M. abscessus transcriptome in MФ also shed light on adaptations specific to the bacterium intramacrophagic life. Several genes highly induced in macrophages are implicated in biological pathways known to contribute to bacteria virulence, including proline metabolism, protein secretion by the type II secretion system and the MEP (methylerythritol phosphate) pathway. Among the set of induced genes selected according to their level of induction and their biological activity, N-acetylation and redox activities, bounding to oxygen and detoxification from nitric oxide by dioxygenases are significantly enriched. Among operons from this set of genes, it appears that M. abscessus eis2 gene (MAB_4542c), encoding a N-acetyltransferase, is essential for M. abscessus survival in MФ.In addition, a complementary approach to RNAseq, the screening of a transposon (Tn) mutant library of M. abscessus inside amoebae, revealed important roles of the mmpL8 gene encoding a mycobacterial membrane protein large belonging to a family of proteins implicated in lipid biosynthesis and export to the cell surface. When this protein was no longer produced by M. abscessus, a lower amount of a new glycolipd family (GDND, glycosyl diacetylated nonadecyl diol) was observed as well as a deleterious phenotype in MФ.To conclude, our work has shown a fundamental role of amoebae in triggering the virulence of M. abscessus, further allowing its survival in macrophages. Besides, three genes that have been studied more extensively – mmpL8, eis2 and eccB4 (revealed by the Tn library screening) – are required for M. abscessus survival in macrophages and confirmed its pathogenic behavior.

Chez les vertébrés, le processus de la spermatogénèse est directement contrôlé par deux hormones gonadotropes hypophysaires, Fsh et Lh. Chez les salmonidés, les profils de sécrétion des 2 hormones diffèrent et présentent des variations significatives au cours du cycle de développement spermatogénétique, suggérant que Fsh et Lh interviennent à des étapes différentes du processus. A la différence des mammifères, chez les poissons les 2 gonadotropines exercent une forte activité stéroïdogène, et par ailleurs il a été rapporté par plusieurs auteurs que leurs récepteurs seraient moins sélectifs vis-à-vis des 2 ligands. Ainsi, le périmètre des actions respectives de Fsh et de Lh n'est pas défini chez les poissons. D'autre part, les mécanismes de l'action de Fsh qui ne seraient pas relayés par les stéroïdes sont très mal connus. Chez la truite, nous avons déterminé que chaque gonadotropine agit essentiellement par l'intermédiaire de son récepteur respectif. L'analyse des variations du transcriptome testiculaire après un traitement in vitro par les hormones de la reproduction (Fsh, Lh, androgènes) a permis 1- de révéler des actions distinctes de Fsh et de Lh sur l'expression des gènes, 2- de mettre en évidence deux mécanismes d'action de la Fsh, l'un dépendant et l'autre indépendant de la production de stéroïdes et 3- d'identifier plusieurs acteurs d'interaction cellulaire régulés par Fsh, et probablement impliqués dans les étapes précoces de prolifération ou de différenciation des cellules germinales, tels que l'hormone antimüllérienne, la midkine, l'insulin-like growth factor1b, la follistatine-like 3 et l'activine, 4-de proposer une implication de Fsh dans les évènements tardifs de maturation et d'excrétion du sperme. Au-delà des acquis concernant les régulations endocriniennes et moléculaires chez la truite, ces travaux constituent un apport de connaissances qui peut être étendu à d'autres téléostéens pour décrypter l'action propre à Fsh dans le déclenchement de la maturation pubertaire. Enfin, nous montrons qu'une vaccination contre les récepteurs des gonadotropines constitue une voie potentielle de contrôle des maturations précoces en élevage. / In vertebrates, spermatogenesis is under the direct control of two pituitary gonadotropic hormones named Fsh and Lh. In salmonids, the 2 hormones are differentially secreted in the plasma through the reproductive cycle, suggesting that Fsh and Lh are involved in the regulation of different steps of the process. Unlike in mammals, both fish gonadotropins exert a strong steroidogenic activity and, besides, some authors reported for their receptors a much lower selectivity towards the two ligands. Yet, their respective roles are not established in fish. Furthermore, the mechanisms of Fsh action that would not be mediated by steroids are poorly investigated. In trout, we showed that each gonadotropin mainly acts through its cognate receptor. The analysis of the variations of testicular transcriptome following an in vitro treatment with reproductive hormones (Fsh, Lh and androgens) permitted 1- to reveal that Fsh and Lh have distinct effects on gene expression, 2- to highlight two mechanisms of Fsh action, one dependent on the steroid production and the second one independent of that production, 3- to identify several Fsh regulated factors involved in cellular interactions and particularly in the control of germ cell proliferation / differentiation (anti mullerian hormone, midkine, insulin-like growth factor 1b, follistatin-like 3 and activin), 4- to propose an involvement of Fsh in late events of sperm maturation and release. In addition to knowledge on endocrine and molecular regulations in trout, this work provides a fund of knowledge useful in other teleosts to decipher the action of Fsh in triggering puberty onset. Finally, we showed that an immunization against the gonadotropin receptors is a potential method to delay sexual maturation in farmed fish.

Depuis plusieurs années, le rôle joué par le cytomégalovirus humain (HCMV) dans le développement des maladies inflammatoires et du cancer a été étudié par plusieurs groupes de recherche. Divers tissus tumoraux, notamment dans le cancer du colon, du foie, de la prostate, du cerveau (glioblastome, médulloblastome) et du sein, ont montré la présence d’antigènes ou d’ADN du HCMV. Cette accumulation de preuves de l'implication de l'infection par le HCMV dans les maladies malignes de diverses entités cancéreuses a conduit au développement du concept d'«oncomodulation», qui est expliqué par la capacité du HCMV à contribuer au processus d’oncogenèse, sans toutefois aucun potentiel de transformation directe. HCMV-DB (KT959235) est un isolat clinique provenant d'un échantillon de col de l'utérus d'une femme enceinte de 30 ans, préalablement isolé dans notre laboratoire. Cette souche virale a montré sa capacité à infecter les macrophages primaires et a montré une réplication productive dans les cellules épithéliales mammaires humaines (HMECs). Les HMECs infectées entraînaient l’établissement d’un environnement cellulaire pro-oncogène avec une hyperphosphorylation de Rb et une activité fonctionnelle réduite de p53, une régulation positive de c-Myc, une surexpression de l'activité télomérase et de STAT3, et une régulation positive de la cycline D1, provoquant une prolifération cellulaire accrue. En outre, HCMV-DB a montré son potentiel pour transformer les HMECs primaires par test de formation de colonies sur gélose molle, un test connu pour l’observation de la transformation cellulaire. De manière intéressante, les HMECs infectées par HCMV-DB en culture ont montré l’émergence d’amas de cellules sphéroïdes, qui ont été désignées cellules CTH (HMECs transformées par le CMV). Dans notre thèse, nous avons caractérisé le profil génomique de la souche HCMV-DB et nous l’avons comparé à des souches soit cliniques soit de laboratoire. HCMV-DB a été caractérisée comme proche des génomes des souches Toledo et JP, et cette dernière est une souche clinique isolée à partir d’un tissu glandulaire, la prostate. Nous avons également comparé les gènes impliqués dans l’entrée virale par des analyses phylogénétiques et nous avons observé la proximité de HCMV-DB avec la souche prototypique du HCMV, Merlin. En étudiant le profil transcriptomique des HMECs infectées par HCMV-DB, nous avons trouvé qu’elles présentent un phénotype basal-like triple négatif, ER-/PR-/HER2-, ainsi que des caractéristiques oncogéniques, incluant une up-régulation de l’expression de plusieurs oncogènes, de gènes pro-survie (avec down-régulation de la caspase 8), et de marqueurs de la prolifération, du caractère souche des cellules et de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Le profil transcriptomique des HMECs infectées par HCMV-DB a également montré des modifications variées dans la signalisation cellulaire, l’angiogenèse et la protéolyse. Au niveau de la chromatine, les HMECs inféctées par HCMV-DB ont révélé une hypométhylation globale. En cherchant la présence du génome de HCMV-DB dans les cellules CTH formées, nous avons détecté une signature du génome de HCMV-DB, à savoir le lncRNA4.9. Globalement, nos données ont montré que le transcriptome des HMECs infectées par HCMV-DB révèle clairement des traits pro-oncogéniques et la détection d’une partie du génome de HCMV-DB suggère que cette partie du génome viral peut être responsable de la transformation cellulaire obtenue. / Since several years, the role played by human cytomegalovirus (HCMV) in the development of inflammatory diseases and cancer has been extensively studied and addressed by different research groups. Various tumor tissues originating from colon, liver, prostate, brain (glioblastoma, medulloblastoma) and breast cancer have shown to harbor either the antigen or the DNA of HCMV. These growing evidences about the implication of HCMV infection in malignant entities had led to the emergence of the concept of “Oncomodulation”. This is explained by the ability of the virus to contribute to the oncogenic processes, however without any direct transformatory potential. HCMV-DB (KT959235) is a clinical isolate obtained from a cervical swab specimen of a 30-year-old pregnant woman previously isolated in our laboratory. This viral strain had shown its ability to infect the primary macrophages and to replicate productively in the human mammary epithelial cells (HMECs). In fact, HMECs infected by HCMV-DB resulted in the establishment of a pro-oncogenic cellular environment characterized by retinoblastoma (Rb) hyperphosphorylation and a decreased p53 functional activity, enhanced telomerase activity, upregulation of c-Myc, activation of Akt and STAT3, and upregulation of cyclin D1 causing an enhanced cellular proliferation. Furthermore, HCMV-DB had shown its potential to transform the primary HMECs by colony formation on soft agar, a well know assay to perceive transformation. Interestingly, HCMV-DB infected HMECs in culture showed the emergence of clusters of spheroid cells that were named CTH cells (CMV Transformed HMECs). In our thesis we characterized the genomic profile of HCMV-DB strain and compared it to either clinical or laboratory strains. HCMV-DB was shown to be close to the genomes of Toledo and JP strains where the JP strain is a clinical strain that was isolated from a glandular tissue, the prostate. We also compared the genes that are involved in virus entry using phylogenetic analyses and we observed that HCMV-DB is close to the prototypic HCMV strain, Merlin. By studying the transcriptomic profile of HMECs infected with HCMV-DB, we found that it displays a triple negative basal-like phenotype, ER−/PR−/HER2−, and presents oncogenic characteristics with upregulated expression of several oncogenes, pro-survival genes (with a down-regulation of caspase 8), proliferation markers, stemcellness and epithelial mesenchymal transition (EMT). The transcriptomic profile of HMECs infected with HCMV-DB also displays variant modifications in cell signaling, angiogenesis and proteolysis. At the chromatin level, HMECs infected with HCMV-DB reveals a global hypomethylation state. By screening for the presence of HCMV-DB genome in the formed CTH cells, we detected a signature of the HCMV-DB genome, namely a lncRNA4.9. Taken together, our data showed that the transcriptome of HMECs infected with HCMV-DB clearly reveals a pro-oncogenic traits and the detection of part of the HCMV-DB genome suggests that this part of the viral genome might be responsible for the obtained cellular transformation.

Les nanoparticules (NP) sont de plus en plus utilisées en médecine (imagerie, vectorisation de médicaments). Au sein de l’EA 3452, des NP polymériques chargées en donneurs d’oxyde nitrique •NO (S-nitrosoglutathion GSNO) sont développées afin d’améliorer la stabilité et la biodisponibilité de •NO. Le travail de thèse comprend 2 parties : premièrement : évaluer les effets des NP polymériques d’Eudragit® RL vides avec deux lignées cellulaires humaine (THP-1) et de rat (NR8383). La modification de l’expression de certains gènes impliqués dans des voies de souffrance cellulaire a été étudiée par RT-qPCR après 4h d’exposition aux NP. L’expression d’ATG16L, BCL2 et TNFA est augmentée dans NR8383, ce qui est en faveur d’une induction des processus autophagiques et inflammatoires. La diminution de l’expression de NCF1, NFKB et IL1B dans THP-1 peut expliquer l'augmentation de la viabilité et de la croissance cellulaires. Deuxièmement : évaluer les effets des mêmes NP chargées ou non en GSNO sur les THP-1 par une analyse des transcriptomes ce qui a montré une variation significative de l’expression des gènes associés aux clusters « prolifération », « structure cellulaire » pour les NP vides et « mitochondrie », « processus métabolique » pour les NP chargées en GSNO. Ces résultats sont cohérents avec ceux des tests cellulaires. L’analyse du transcriptome obtenu avec le GSNO libre a permis de proposer un mécanisme d’activation de l’immunité non spécifique contre Leishmania au sein du macrophage. Ainsi, l’étude génomique devient un outil indispensable pour mieux comprendre les interactions entre les NP et les cellules et a ainsi toute sa place en toxicologie / Although nanoparticles (NP) are more and more used in medicine (diagnosis, imaging, drug targeting), few studies on their possible undesirable effects have been conducted. The aim of this work was to evaluate the effects of polymeric NP Eudragit® RL loaded or not with S-nitrosoglutathione (GSNO), a nitric oxide donor, using two different cell lines: monocytes/macrophages of rat (NR8383) and human (THP-1). First, our results show that exposure to blank NP Eudragit® induced an up-regulation of ATG16L, BCL2 and TNFA and a down-regulation of PDCD4 in rat cells, what are in favor of a repression of apoptosis and an induction of autophagy. On the other hand, NCF1, NFKB, and IL1B were down-regulated in human cells, which may contribute to explain the increase of cellular viability. Second, we evaluated the effects of these NP loaded or not with GSNO on THP-1 cells. The results show that NP Eudragit® were internalized by cells using likely the clathrine and caveoline endocytic pathways. Transcriptome analyses by microarray of THP-1, exposed to either GSNO-loaded or empty NP, have shown a significant dose and time-dependent variation of the expression of genes belonging to the clusters “proliferation”, “cell structure” for the empty NP and “mitochondria” and “metabolic processes” for the loaded ones. These results are consistent with those of cellular assays. Transcriptome analyses of free GSNO allowed to propose a mechanism of non-specific immunity activation against Leishmania in the macrophage. Thus, (i) the cytotoxicity of NP is cellular model dependent and (ii) mechanistic toxicology should be the corner stone for the evaluation of NP harmfulness