Soutenue par le renouveau de la phagothérapie, la découverte de nouveaux bactériophages (phages) nous a permis de définir deux nouveaux genres de virus dénommés Kpp10virus et Pakpunavirus dont les mécanismes infectieux sont inconnus. Il est admis que le succès d’un cycle infectieux est notamment assuré par une réappropriation efficace des ressources de la cellule hôte, conduisant à sa transformation en « virocellule », c’est-à-dire, un organisme cellulaire exclusivement dédié à la production de particules virales. Ce travail de thèse a pour objectif d’apporter une vision globale des stratégies moléculaires utilisées par les virus appartenant aux genres Kpp10virus et Pakpunavirus (respectivement représentés par les phages PAK_P3 et PAK_P4) pour infecter le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa. Dans un premier temps, nous avons évalué leurs propriétés intrinsèques en analysant le contenu de leurs génomes, leurs spectres d’hôtes, leurs paramètres de croissance ainsi qu’en identifiant leur récepteur bactérien. Dans un second temps, une combinaison d’approches transcriptomiques et métabolomiques a permis de montrer que ces deux virus ont des programmes transcriptionnels similaires, incluant notamment une régulation temporelle de leur expression génétique et la production de transcrits antisens. De plus, ils provoquent tous deux la dégradation rapide de 90% des ARNm de l’hôte, qui sont alors remplacés par des ARNm viraux. Malgré cette dégradation, nous avons constaté que ces deux phages redirigent les voies de biosynthèse bactériennes plutôt que de provoquer une extinction totale du métabolisme cellulaire, en utilisant cependant des mécanismes différents. De plus, nous avons détecté l’activation, par l’hôte, d’une réponse commune en réponse à une infection par PAK_P3 ou PAK_P4 et avons émis l’hypothèse qu’il s’agit d’une tentative de réparation des importants dommages ARN induits par l’infection virale. Enfin, nous avons étudié les fonctions d’une protéine virale (Gp92), largement conservée chez les virus appartenant à ces deux genres et qui est produite au stade précoce du cycle infectieux. Lorsqu’elle est produite seule chez l’hôte, cette protéine altère la morphologie cellulaire et interagit avec un complexe de régulation bactérien de type sigma/anti-sigma impliqué dans la réponse au stress (appelé AlgU-MucA). Notre étude suggère un rôle potentiel de Gp92 dans l’atténuation du stress provoqué par l’infection virale. Ce manuscrit fournit un modèle de transformation d’une cellule de P. aeruginosa en « virocellule » au cours de l’infection par PAK_P3 ou PAK_P4. De plus, la comparaison des stratégies de ces deux virus, vraisemblablement issus d’un ancêtre commun, nous a permis de discuter l’évolution des mécanismes infectieux chez les phages virulents / Previous investigations in the field of phage therapy led to the discovery of two new genera of bacteriophages (phages), namely Kpp10virus and Pakpunavirus whose infection mechanisms are unknown. It is acknowledged that a successful infection is notably ensured by an effective takeover of host cell resources, leading to its transformation into a virocell, a cellular organism exclusively dedicated to the production of progeny phages.This PhD work aims to provide a comprehensive view of molecular strategies set up by Kpp10virus and Pakpunavirus (represented by phages PAK_P3 and PAK_P4, respectively) to infect the opportunist pathogen Pseudomonas aeruginosa.First, we assessed phage intrinsic properties by analyzing their genomic content, evaluating their host range and growth parameters and identifying their bacterial receptor.Then, by coupling transcriptomics and metabolomics approaches, we found that both viruses have similar transcriptional programs, with a temporal regulation of their gene expression and production of antisense transcripts. They both strikingly prompt a rapid degradation of 90% of host mRNAs, which are eventually replaced by viral RNAs. Despite this extensive degradation, we found that both phages do not shutoff host metabolism but redirect biosynthesis pathways, however through different mechanisms. In addition, we found that a common host response is elicited upon both PAK_P3 and PAK_P4 infections and hypothesized it represents an attempt of the host to repair extensive RNA damage.Finally, we investigated the functions of an early produced phage protein (Gp92), broadly conserved in both phage genera, in order to identify particular mechanisms of host subversion used by these phages. When expressed alone in the host, Gp92 alters cell morphology and interacts with the bacterial regulatory complex sigma/anti-sigma involved in stress response (namely AlgU- MucA). Our study suggests a potential role of Gp92 in alleviating the stress caused by phage infection.This manuscript provides a model of virocell transformation upon infection of P. aeruginosa by PAK_P3 or PAK_P4. In addition, by comparing their reproductive strategies, it addresses the evolution of infection mechanisms in virulent phages deriving from a common ancestor

Les tumeurs gliales du cerveau et en particulier les glioblastomes sont des tumeurs de très mauvais pronostic. Les paramètres qui contrôlent des phénotypes comme l'agressivité, la migration, ou la chimio-résistance de ces tumeurs sont mal connus. Dans ce contexte tumoral, il est envisagé que les microARN (ARN non-codants d'une vingtaine de bases) soient des acteurs essentiels des phénomènes de modification phénotypique parce qu'ils sont capables d'orchestrer l'expression de nombreux gènes. Nous avons montré que les microARN sont des marqueurs tissulaires précieux pour le diagnostic permettant de différencier les deux types principaux de gliomes à partir de prélèvements tumoraux. Nous avons aussi observé que plusieurs microARN sont, en outre, sécrétés par les cellules gliales saines ou cancéreuses au sein de microvésicules appelées exosomes. Le contenu en ARN de ces exosomes a été caractérisé par analyse moléculaire transcriptomique (ARN messagers et microARN) par techniques d'hybridation sur puces à ADN Affymetrix. Les profils ARN exosomaux sains et cancéreux sont distincts, mais ils ne reflètent pas intégralement le profil ARN des cellules dont ils sont issus. Des conditions de stress hypoxique ou l'utilisation de composés pharmacologiques (GW4869 et 5-aza-2'-désoxycitidine) n'affectent pas la quantité d'exosomes produite par la lignée de glioblastome (U87) en culture. Les profils ARN sont cependant modifiés, et le contenu des exosomes produits semble donc être un mécanisme actif et régulé. Enfin, des exosomes cancéreux incubés avec des cellules saines ont très peu d'effet sur le phénotype de celles-ci. Les microARN tissulaires et exosomaux seraient donc des acteurs importants de la physiopathologie du gliome et de sa progression, dont les rôles restent encore à préciser. / Brain glial tumors, and particularly glioblastomas, are tumors with a very bad prognosis. Nowadays, parameters that control aggressiveness, migration or chemo-resistance are poorly known. In this tumor context microRNAs (20 base-long non-coding RNAs) are thought to be essential actors of phenotypic-modification phenomenons as they are able to control the expression of numerous genes. We showed that microRNAs are precious diagnosis tissular markers helping in differentiating two principal tumor types from tissular samples. We also observed that several microRNAs are secreted by glial cells in microvesicles called exosomes. The exosomes RNA content was characterized by molecular transcriptomic analysis (messenger RNAs and microRNAs) using Affymetrix hybridization techniques. The healthy and cancerous exosomal RNA profiles are distinct but do not reflect the RNA profile of the cells they are derived from. Oxygen stress conditions, or use of chemical drugs (GW4869 or 5-Aza-2'-deoxycitidine), do not affect the quantity of exosomes produced by the culture cell line of glioblastoma U87. Nevertheless, the RNA profiles are modified and contents of exosomes produced seem to be controled by an active and regulated mechanism. Finally, cancerous exosomes incubated with healthy cells have a very restrain effect on their phenotypes. Thus tissular and exosomal microRNAs might be important actors of the glioma physiopathology and progression, which roles remain to be defined in detail.

Les composés organiques hydrophobes (HOCs), lipides et hydrocarbures, représentent une part significative de la matière organique dans l’environnement marin. Leur faible solubilité dans l’eau exige de la part des bactéries qui les dégradent des adaptations physiologiques permettant de stimuler leur transfert de masse de la phase organique vers la phase aqueuse où ils sont assimilés. La formation de biofilm à l’interface HOC-eau est l’une de ces adaptations. La bactérie marine Marinobacter hydrocarbonoclasticus (Mh), qui est capable d’utiliser un catalogue assez large de HOCs comme les alcanes, les alcools gras et les triglycérides, a été utilisée comme modèle d’étude de la formation de biofilms aux interfaces HOCs-eau. Le but de mes recherches était de : (i) mener la caractérisation fonctionnelle des gènes aupA et aupB, qui sont surexprimés en condition de biofilm sur hexadécane et (ii) dresser, par une étude de transcriptomique, une liste de gènes potentiellement impliqués dans l’adhésion et la formation de biofilm aux interfaces HOCs-eau dans le but d’appréhender les mécanismes moléculaires mis en jeu. L’étude fonctionnelle de aupA et aupB a révélé que ces deux gènes forment un opéron dont l’expression est activée par divers types de HOCs. Il a aussi été démontré qu’ils sont impliqués dans le transport de l’hexadécane et dans la formation de biofilm sur alcanes. La protéine AupA est localisée dans la membrane externe de Mh et AupB, une lipoprotéine présumée, est située dans la membrane interne. AupA appartient à une sous-famille de transporteurs FadL-like, spécifique des bactéries marines hydrocarbonoclastes (HCB). La distribution phylogénétique de l'opéron aupAB limitée aux bactéries marines ayant la capacité de dégrader les alcanes et sa présence en nombreuses copies chez certaines souches d’Alcanivorax sp. suggèrent fortement que les protéines Aup joueraient un rôle primordial dans l’adaptation des HCB à l’utilisation d’alcanes comme sources de carbone et d’énergie. L’analyse transcriptomique des cellules de Mh adhérées (après 15 min ou 3 h de contact) ou formant un biofilm aux interfaces HOCs-eau a révélé une modification importante et précoce de leur transcriptome. De nombreux gènes intervenant dans le métabolisme des HOCs, la production de polysaccharides, la synthèse d’acides aminés et de protéines ribosomales présentent une expression modulée dès 15 min d’adhésion. La surexpression des gènes de flagelle et du chimiotactisme conjointement avec celle de gènes de pili en condition d’adhésion évoquent une possible mobilité des cellules de Mh à l’interface dans les étapes précoces du développement du biofilm. De plus, il semblerait que le facteur de transcription RpoN soit impliqué dans la régulation de la formation de biofilm chez Mh et que les prophages puissent intervenir dans la structure et/ou la dispersion du biofilm. Enfin, le rôle potentiel d’un îlot génomique dans la formation de biofilm sur trioléine a été suggéré. / Hydrophobic organic compounds (HOCs), such as lipids and hydrocarbons, represent a significant part of the organic matter in the marine environment. Their low solubility in water requires from bacteria that degrade them physiological adaptations to stimulate their mass transfer from the organic to the aqueous phase where they are assimilated. Biofilm formation at the HOC-water interface is one of those adaptations. The marine bacterium Marinobacter hydrocarbonoclasticus (Mh) which is able to use a broad range of HOCs such as alkanes, fatty alcohols and triglycerides, was used as a model to study the biofilm formation at HOCs-water interfaces. The aim of my research was to (i) conduct the functional characterization of aupA and aupB genes which are overexpressed in biofilm on hexadecane, (ii) draw up a list of genes, through a transcriptomic study, that are potentially involved in adhesion and biofilm formation at HOCs-water interfaces in order to understand the molecular mechanisms involved.Functional study of aupA and aupB revealed that these two genes form an operon whose expression is activated by various types of HOCs. They have also been shown to be involved in the transport of hexadecane and in biofilm formation on alkanes. The AupA protein is localized in the outer membrane and the predicted lipoprotein AupB is located at the inner membrane. AupA belongs to a subfamily of the FadL-like transporters, specific to marine hydrocarbonoclastic bacteria (HCB). The phylogenetic distribution of the aupAB operon restricted to marine bacteria having the ability to degrade alkanes and its presence in multiple copies in somestrains of Alcanivorax sp. strongly suggest that Aup proteins play a key role in the adaptation of HCB to use alkanes as carbon and energy sources. The transcriptomic analysis of Mh cells adhering (after 15 min or 3 h of contact) or forming a biofilm at HOCs-water interfaces revealed significant and early changes in their transcriptome. The expression of many genes involved in the metabolism of HOCs, polysaccharides production, amino acids and ribosomal proteins synthesis is modulated as early as 15 min of adhesion. The overexpression of flagella and chemotaxis genes together with that of pili in adhesion condition suggest a possible motility at the interface during the early stages of biofilm development. In addition, it appears that the transcription factor RpoN is involved in the regulation of biofilm formation in Mh and that prophages could play a role in the structure and/or dispersal of the biofilm. Finally, a potential role of a genomic island in biofilm formation ontriolein was suggested

The green peach aphid (GPA; Myzus persicae Sülzer) is a damaging pest that has a broad host range that includes plants in the Brassicaceae, Solanaceae, Cucurbitaceae, and Rosaceae families. It also vectors several important viral diseases. However, how plants perceive GPA to limit infestation is poorly understood. This study demonstrates an important role for the HOMOLOG OF RPW8 4 (HR4), which encodes a protein that contains the RESISTANCE TO POWDERY MILDEW 8 (RPW8) motif that is found in some intracellular receptor proteins that are involved in defense against pathogens. In the accession Moscow of Arabidopsis thaliana, a Brassicaceae family plant, located at the RPW8 locus on chromosome 3 are RPW8.1 and RPW8.2, which confer resistance against a broad spectrum of powdery mildew pathogens. In comparison, in the powdery mildew-susceptible accession Columbia (Col-0), RPW8.1 and RPW8.2 are replaced by the homologous HR4Col-0. HR4Col-0, but not its homologs, was found to be involved in limiting GPA infestation. The presence of HR4Col-0 adversely impacted GPA fecundity, feeding from the phloem, and host selection. Transcriptomic analysis revealed that HR4Col-0 influences biological processes such as response to chitin, amino acid metabolism, and lipid metabolism. The resistance-enhancement ability of HR4Col-0 towards GPA infestation could be transferred to the Arabidopsis accession Wassilewskija and the oil-seed crop Camelina sativa, both of which naturally lack HR4. These findings position HR4Col-0 as a promising candidate for enhancing resistance to the GPA in plants other than Arabidopsis. This research significantly advances our understanding of plant immune mechanisms against an important agricultural pest.