La mammite bovine (inflammation des glandes mammaires), est la maladie la plus fréquente chez les vaches laitières et la plus coûteuse pour les producteurs laitiers. Plusieurs microorganismes peuvent causer la mammite mais Staphylococcus aureus en est le plus souvent responsable. En exprimant une panoplie de gènes de virulence, la bactérie est capable d’éviter l’action du système immunitaire. Sa capacité à résister au traitement antibiotique, soit en exprimant des gènes de résistance ou en se localisant à l’intérieur des cellules hôtes, est également documentée. Toutes ses raisons font que S. aureus peut causer des mammites chroniques et que le besoin de trouver de nouvelles stratégies thérapeutiques est bien réel. Beaucoup d’études ont été menées pour trouver de nouvelles molécules ou des vaccins pour traiter cette pathologie. La plupart d’entre elles ont été réalisées in vitro ou dans des modèles murins, lesquels ne représentent pas exactement la réalité d’une infection de glande mammaire de vache laitière. Le présent projet de doctorat a proposé une approche davantage reliée à la réalité de cette infection. Nous avons donc voulu identifier les gènes exprimés par S. aureus durant la mammite bovine afin de mieux orienter la recherche de cibles thérapeutiques. Pour y parvenir, nous avons effectué des infections expérimentales de vaches laitières, développé une méthode d’isolement des bactéries du lait, procédé aux analyses transcriptomiques et identifié des gènes exprimés par la bactérie lors de l’infection. Cette approche n’avait encore jamais été tentée dans le contexte de la mammite bovine à cause des nombreux défis techniques que nous avons relevés. Les gènes de S. aureus identifiés lors du présent projet ont mené à différentes découvertes. D’abord, nous avons pu vérifier l’importance de deux de ces gènes pour la virulence de la bactérie lors de l’infection. Ensuite, c’est cette analyse transcriptomique qui est à la base du développement d’un vaccin dont l’efficacité est en cours d’analyse, et du développement d'une nouvelle classe d’antibiotique qui vise un gène exprimé lors de la mammite. Ces deux dernières percées font chacune l’objet d’un brevet d’invention. Nous sommes donc partis de l’hypoThèse que les gènes exprimés par S. aureus lors de la mammite bovine sont essentiels ou importants pour sa virulence ou sa survie et que ceux-ci représentent de bons candidats au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. Cette Thèse rapporte précisément un tel constat.

La chicorée produit et accumule une panoplie originale d’esters d’acide caféique : les acides caftarique (CTA), chicorique (diCTA), isochlorogénique (diCQA) et chlorogénique (CQA). En plus de leurs multiples rôles physiologiques et écologiques pour la plante, ces composés phénoliques sont dotés de nombreuses propriétés nutritionnelles et thérapeutiques. La valorisation de ces composés nécessite, au préalable, une connaissance approfondie de leur métabolisme. Si la biosynthèse du CQA est bien documentée, celles des autres molécules ne sont que partiellement décrites. L’objectif de ce travail de thèse consistait en la caractérisation de la voie de biosynthèse du CQA et du diCQA. L’analyse détaillée des contenus en polyphénols a révélé une distribution tissulaire originale. Le CTA et le diCTA sont les composés majeurs dans les feuilles alors que le diCQA est le composé majeur dans les racines. Les contenus en CQA ne permettent pas de différencier ces organes. En vue d’une analyse transcriptomique, plusieurs systèmes expérimentaux ont été testés de manière à induire la production et l’accumulation des composés ciblés. Par une approche de génétique inverse, deux gènes codant des HCTs et trois des HQTs ont été identifiés et caractérisés. Ces protéines interviennent dans la synthèse du CQA. Une approche de biochimie a permis d’identifier une séquence protéique potentiellement impliquée dans la synthèse de diCQA chez la patate douce. Par homologie de séquence, un gène candidat a été identifié chez la chicorée. Les travaux présentés dans ce mémoire constituent une contribution significative au décryptage des voies de biosynthèse de ces molécules au fort potentiel. / Chicory synthesizes and accumulates an original combination of caffeic acid i.e. caftaric (CTA), chicoric (diCTA), isochlorogenic (diCQA) and chlorogenic (CQA) acids. In addition to their multiple physiological and ecological roles in plants, these compounds have many pharmaceutical and nutritional properties. A complete understanding of their biochemical pathways is required for optimization of their production. If CQA biosynthesis is well documented, the pathways involved in the synthesis of the other molecules are far to be fully understood. The goal of this PhD thesis was to characterize the pathways involved in CQA and diCQA synthesis.Detailed analysis of phenolic contents revealed an original tissue distribution. CTA and diCTA are mainly accumulated in shoots whereas diCQA was the main compound in roots. CQA is uniformly distributed. To anticipate a transcriptomic analysis, several experimental models have been used in order to modulate the synthesis and the accumulation of the compounds of interest. Through a reverse genetic approach we identified and characterized 2 genes encoding HCTs and 3 genes encoding HQTs. These proteins are involved in the synthesis of CQA. By a biochemical approach, we identify a peptide sequence putatively involved in diCQA synthesis in sweet potato. An homologous gene has been identified in chicory. Data reported here contribute to a better understanding of the biosynthesis of these high-value compounds.

Les algorithmes d'alignement sont au coeur de l'analyse de séquences en bio-informatique. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur le problème de l'alignement de lectures, des millions de courtes séquences produites par les séquenceurs de nouvelle génération (NGS) en particulier pour l'analyse de données de métatranscriptome et de métagénome en biodiversité. Pour cela, il y a deux types de difficulté. Le premier est que toutes les technologies NGS entrainent des erreurs de séquençage, telles que substitutions, insertions et suppressions de nucléotides. Le second est que les échantillons métagénomique peuvent contenir des centaines d'organismes inconnus et que leur analyse demande de procéder à des alignements avec des d'espèces possiblement distantes. Pour résoudre ces problèmes, nous avons développé un nouvel algorithme d'alignement reposant sur des graines avec erreurs. Cela amène un gain en sensibilité par rapport aux logiciels existants optimisés pour le problème du reséquençage, avec des similarités élevées et qui se fondent sur des graines exactes. Nous proposons également une nouvelle méthode d'indexation basée sur le Burst trie qui permet d'optimiser la recherche avec les graines avec erreurs. Nous montrons l'efficacité de nos méthodes dans deux nouveaux outils, SortMeRNA pour l'identification d'ARN ribosomiques dans des données de métatranscriptome, et SortMeDNA pour l'alignement de lectures en génomique et métagénomique. / Sequence alignment algorithms are at the heart of bioinformatic sequence analysis. In this thesis we focus on the alignment of millions of short sequences produced by Next-Generation Sequencing (NGS) technologies in particular for the analysis of metagenomic and metatranscriptomic data, that is the DNA and RNA directly extracted for an environment. Two major challenges were confronted in our developed algorithms. First, all NGS technologies today are susceptible to sequencing errors in the form of nucleotide substitutions, insertions and deletions. Second, metagenomic samples can contain hundreds of unknown organisms and the standard approach to identifying them is to align against known closely related species. To overcome these challenges we designed a new approximate matching technique based on the universal Levenshtein automaton which quickly locates short regions of similarity (seeds) between two sequences allowing 1 error of any type. Using seeds to detect possible high scoring alignments is a widely used heuristic for rapid sequence alignment, although most existing software are optimized for performing high similarity searches and apply exact seeds. Furthermore, we describe a new indexing data structure based on the Burst trie which optimizes the search for approximate seeds. We demonstrate the efficacy of our method in two implemented software, SortMeRNA and SortMeDNA. The former can quickly filter ribosomal RNA fragments from metatranscriptomic data and the latter performs full alignment for genomic and metagenomic data.

L'adaptation des micro-organismes à leur environnement dépend à la fois de leurs aptitudes à faire face aux paramètres physico-chimiques propre au fromage et à dégrader les substrats présents dans le milieu, tout en étant en interaction avec d'autres espèces microbiennes. La maîtrise de la dynamique des populations reste un enjeu majeur dans le but de maîtriser les étapes de la fabrication du fromage. Cela permettrait, une fois la flore sélectionnée, de raccourcir le temps d'affinage de manière significative, tout en conservant, voire en améliorant les qualités organoleptiques et sanitaires du fromage. De nombreux travaux ont mis en évidence l'incapacité d'adaptation de la flore inoculée, qui se retrouve en compétition avec la flore indigène de l'environnement fromager. L'objectif de ce travail était de mieux comprendre le métabolisme adaptatif de la levure ubiquitaire du fromage Yarrowia lipolytica. Dans un premier temps, nous avons choisi d'étudier le métabolisme de la levure en mono-culture en se focalisant sur des voies métaboliques clés de l'affinage, le catabolisme du lactate et des acides aminés. La combinaison des techniques moléculaires, microbiologiques, biochimiques et protéomiques a permis de confirmer une réelle préférence de la levure pour les acides aminés, l'absence de ces derniers pouvant provoquer un état de stress oxydant chez Y. lipolytica. De plus, une corrélation entre la consommation d'acides aminés et la production/accumulation d'ammoniac par la levure a été mise en évidence. L'ammoniac aurait un rôle i) dans l'alcalinisation du milieu, une étape essentielle dans la fabrication du fromage pour l'implantation de la flore d'affinage acido-sensible ; ii) de molécule signal entre les levures. Dans un second temps, l'étude de la levure en interaction avec deux bactéries Lactococcus lactis et Staphylococcus xylosus a été réalisée. Une première étape a consisté à comprendre les phénomènes d'interactions dans un milieu chimiquement défini, par une approche ciblée (RT-PCR quantitative) sur des gènes impliqués dans des voies de dégradation du lactate, du pyruvate et des acides aminés. L'étude en culture mixte a permis de mettre en évidence des phénomènes d'interactions entre micro-organismes en termes de croissance, mais également de complémentarité métabolique. En effet, les principaux gènes impliqués dans le catabolisme des acides aminés sont réprimés chez la levure en présence de S. xylosus. De plus, l'expression de la lactate déshydrogénase de la levure est induite par la production de lactate par les deux bactéries. Dans une seconde étape, l'étude de la levure en co-culture a été réalisée dans un milieu modèle fromager, le rétentat. Afin d'obtenir une information complète de l'adaptation métabolique de la levure aux différentes associations, une approche globale par puce à ADN à été retenue. On observe un état de stress oxydatif chez la levure en présence de S. xylosus, ainsi qu'une modification du fonctionnement mitochondriale et de l'expression des gènes de la chaîne respiratoire.

Depuis plusieurs années, des projets d'intégration de données omiques se sont développés, notamment avec objectif de participer à la description fine de caractères complexes d'intérêt socio-économique. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de combiner différentes données omiques hétérogènes afin de mieux décrire et comprendre le dernier tiers de gestation chez le porc, période influençant la mortinatalité porcine. Durant cette thèse, nous avons identifié les bases moléculaires et cellulaires sous-jacentes de la fin de gestation, en particulier au niveau du muscle squelettique. Ce tissu est en effet déterminant à la naissance car impliqué dans l'efficacité de plusieurs fonctions physiologiques comme la thermorégulation et la capacité à se déplacer. Au niveau du plan expérimental, les tissus analysés proviennent de foetus prélevés à 90 et 110 jours de gestation (naissance à 114 jours), issus de deux lignées extrêmes pour la mortalité à la naissance, Large White et Meishan, et des deux croisements réciproques. Au travers l'application de plusieurs études statistiques et computationnelles (analyses multidimensionnelles, inférence de réseaux, clustering et intégration de données), nous avons montré l'existence de mécanismes biologiques régulant la maturité musculaire chez les porcelets, mais également chez d'autres espèces d'intérêt agronomique (bovin et mouton). Quelques gènes et protéines ont été identifiées comme étant fortement liées à la mise en place du métabolisme énergétique musculaire durant le dernier tiers de gestation. Les porcelets ayant une immaturité du métabolisme musculaire seraient sujets à un plus fort risque de mortalité à la naissance. Un second volet de cette thèse concerne l'imputation de données manquantes (tout un groupe de variables pour un individu) dans les méthodes d'analyses multidimensionnelles, comme l'analyse factorielle multiple (AFM) (ou multiple factor analysis (MFA)). Dans notre contexte, l'AFM fut particulièrement intéressante pour l'intégration de données d'un ensemble d'individus sur différents tissus (deux ou plus). Afin de conserver ces individus manquants pour tout un groupe de variables, nous avons développé une méthode, appelée MI-MFA (multiple imputation - MFA), permettant l'estimation des composantes de l'AFM pour ces individus manquants.

Les histones désacétylases HDAC1 et HDAC2 catalysent le retrait d’un groupement acétyle de résidus lysine, dans des protéines histones et non-histones. Les HDAC contrôlent la prolifération, la mort et la différenciation cellulaire. Des propriétés anti-inflammatoires et anti-tumorales ont été attribuées à des inhibiteurs contre les HDAC (HDACi), notamment dans les cellules épithéliales intestinales (CEI). Nous supposons que différents niveaux de HDAC1 ou HDAC2 dans les CEI induisent différentes réponses dans le maintien de l’homéostasie intestinale. Nous avons donc généré des souris hétérozygotes avec un seul allèle de Hdac1 ou Hdac2 dans le contexte de la délétion de l’autre. Les résultats indiquent que les souris Hdac1-/-;Hdac2+/- Villine-Cre présentent un phénotype similaire à celui d’un double mutant, à savoir des défauts d'architecture dans le jéjunum et le côlon, de la dysplasie et hyperplasie, une réduction du nombre de cellules à mucus, mais sans modification du nombre de cellules de Paneth et de la perméabilité épithéliale. Un allèle de Hdac2 n'est donc pas suffisant pour maintenir une homéostasie normale en l'absence de Hdac1. Nous avons aussi vérifié l’effet de la délétion de Hdac1 et Hdac2 à l’âge adulte dans le modèle inductible AhCre. Dans ce contexte, la perte de Hdac1 et Hdac2 entraîne une mortalité accrue après 8 jours, avec un arrêt de prolifération et l’induction de dommages à l’ADN. Nous avons alors exploré l’impact moléculaire de la perte des deux Hdac dans les CEI par une approche protéomique et transcriptomique. Nous avons observé des changements notables dans plusieurs voies de signalisation, associées à la prolifération, à des mécanismes de stress, au métabolisme, surtout lipidique. Ces changements sont en partie régulés post-traductionnellement. Bien que très instructifs, les modèles in vivo ne permettent pas de déterminer si les modifications de l’expression des gènes observées sans Hdac1 et/ou Hdac2 sont intrinsèques aux CEI ou si ces changements dépendent de signaux extrinsèques de la muqueuse ou de la lumière intestinale. Nous avons donc établi des cultures d’entéroïdes à partir de la crypte intestinale, ce qui permet la croissance, l'expansion et la différenciation des CEI progénitrices, sans l’influence de l’environnement. Nous avons entrepris des analyses protéomiques de type SILAC, suite à une inhibition pharmacologique des HDAC de type I, le CI994, ou suite à une délétion génétique de Hdac1 ou Hdac2. L’inhibition pharmacologique entraine un arrêt de prolifération associé à une différenciation altérée en faveur des cellules absorbantes, rappelant le modèle murin sans Hdac1 et Hdac2. Les voies liées à la réplication de l’ADN et au cycle cellulaire sont diminuées. Même si la perte de Hdac1 ou Hdac2 n’affecte pas notablement la croissance et la différenciation des entéroïdes, des voies associées au métabolisme et aux réponses à l’environnement sont augmentées. Au contraire, des entéroïdes sans Hdac1 et Hdac2 ne croissent pas en culture et dégénèrent en moins de 3 jours. Ceci suggère que l’environnement mucosal pourrait soutenir les CEI Hdac1-/-;Hdac2-/- de la niche épithéliale in vivo. Nos données suggèrent que des variations intrinsèques ou extrinsèques de l'activité de HDAC1 et HDAC2 modifient la réponse des CEI à l’environnement et entraînent des perturbations de l'homéostasie intestinale.

Développement racinaire du peuplier en réponse aux signaux fongiques lors de la mise en place de l'ectomycorhize Résumé français : L'interaction précoce entre les racines des arbres et les champignons ectomycorhiziens (CEM) est accompagnée d'une forte stimulation du développement de racines latérales (RLs) de la plante hôte. L'objectif de cette thèse est de décrypter les mécanismes moléculaires impliqués dans le développement des RLs de Populus tremula x Populus alba (espèce mycorhizienne) et d'Arabidopsis thaliana (espèce non-mycorhizienne) en réponse au champignon ectomycorhizien Laccaria bicolor. L'auxine étant considérée comme un élément clef de la régulation du développement des RLs, nous avons focalisé notre étude sur les protéines impliquées dans le transport et la signalisation de cette hormone. Nos résultats moléculaires (NimbleGen microarray, RT-PCR quantitative) illustrent que la présence du champignon altère le gradient auxinique dans les racines via une modification de l'expression de PtaPIN9 (AtPIN2), impliqué dans le transport polarisé de l'auxine. Des analyses de plantes mutantes ont suggéré que la stimulation des RLs lors du contact plante/champignon dépend de ce transporteur ainsi que de la signalisation auxinique dans les racines. Notre étude a été élargie à la recherche de molécules émises par le champignon qui interféraient avec les voies auxiniques de la plante. Nos résultats révèlent l'implication des voies de l'éthylène, des jasmonates, des brassinostéroides et des ROS (Reactive Oxygen Species) pendant l'interaction plante/champignon, suggérant une implication des voies de signalisation dépendantes des stress dans les étapes précoces de l'interaction. Nous proposons que Laccaria bicolor stimulerait le développement des RLs en modifiant la répartition et la signalisation de l'auxine endogène de la racine via les voies de signalisation du stress. / The early phase of the interaction between tree roots and ectomycorrhizal (ECM) fungi is accompanied by a stimulation of lateral root (LR) development. This thesis aims on understanding by which molecular mechanisms the interaction of plant and fungus induces LR stimulation. Therefore the ECM fungus L. bicolor in interaction with one of its mycorrhizal hosts, Populus tremula x Populus alba or with the non-mycorrhizal herbaceous model plant Arabidopsis thaliana was studied. We identified gene networks that regulate LR development during the early signal exchanges between Populus tremula x Populus alba and the ECM fungus Laccaria bicolor. We focussed on auxin transport and signalling pathways, as those are key actors regulating LR development. Experiments with poplar and Arabidopsis transgenic auxin response marker lines revealed that the presence of fungal signalling molecules modified auxin gradients in roots. Using microarray- and quantitative Real-time PCR based transcript profiling of poplar roots we uncovered the accumulation of transcripts of the polar auxin efflux carrier PtaPIN9 as well as of auxin responsive transcription factors. A. thaliana transgenics defective in these targets showed that they are crucial for fungus induced LR stimulation. Finally we identified an involvement of ethylene, jasmonates, brassinosteroids and ROS (Reactive Oxygen Species) signalling during fungal LR induction. These pathways are known to be activated upon stress responses in the plant and to interact with auxin pathways. Together these data show how ECM fungi stimulate LR development in plants by interfering with endogenous auxin-levels, -distribution and -signalling most probably through stress signalling pathways.

L'orme d'Amérique (Ulmus americana) est un arbre d'Amérique du Nord qui joue un rôle écologique crucial en étant l'un des premiers arbres à fleurir au printemps. Il constitue un habitat pour diverses espèces d'insectes et de pollinisateurs, ainsi que pour les oiseaux migrateurs au début de la saison. L'espèce est également utilisée dans l'agriculture et la construction depuis l'arrivée des premiers peuples indigènes américains et des colons européens et aussi très prisé pour sa valeur ornementale. Le XXe siècle a marqué un tournant dans l'histoire de l'orme américain en raison de deux épidémies consécutives de maladie hollandaise de l'orme (MHO) causées par les champignons ascomycètes Ophiostoma ulmi (OU) et O. novo-ulmi (ONU) qui ont provoqué des pertes catastrophiques dans toute l'aire de répartition de l'orme américain. Afin de mieux comprendre les mécanismes d'action des agents de la MHO, nous avons réalisé la première étude de transcriptomique comparative incluant des souches représentatives des trois espèces causant la MHO, ainsi que de l'espèce apparentée O. quercus, un saprotrophe. Les analyses statistiques des transcriptomes fongiques récupérés 3 et 10 jours après l'infection de jeunes plants d'Ulmus americana ont mis en évidence plusieurs gènes candidats associés à la virulence et aux interactions hôte-pathogène, chaque souche présentant un transcriptome distinct. Les données obtenues confirment l'importance d'étudier le comportement transcriptionnel de taxons fongiques distincts afin de comprendre leur pathogénicité et leur virulence en relation avec la progression temporelle de l'interaction hôte-pathogène. Les données massives de séquences d'ARN total de l'infection in planta développées pour cette première étude nous ont également permis d'investiguer le comportement transcriptionnel d'U. americana en réponse à l'infection. Les analyses ont démontré que les transcriptomes d'orme varient selon l'espèce et la lignée d'Ophiostoma inoculée. Nous avons notamment observé que l'inoculation d'une souche d'ONU sauvage ou d'un mutant (∆ogf1) pour un seul gène nucléaire engendrait des différences majeures chez les transcriptomes d'orme, notamment l'expression différentielle d'un orthologue du gène de la MAP kinase 3 (MAPK3) chez les individus auxquels on avait inoculé le mutant ∆ogf1. Nous avons en outre utilisé pour la première fois l'outil informatique CoNet du logiciel Cytoscape pour déduire des réseaux d'association biologique et détecter des schémas non aléatoires significatifs de cooccurrence entre les plantes et les champignons. Cette approche a révélé une corrélation significative entre l'expression de plusieurs gènes chez l'hôte et chez l'agent pathogène, 3 jours après l'inoculation. Bien que moins nombreuses, les cooccurrences détectées 10 jours après inoculation incluaient des corrélations significatives entre l'expression d'un gène impliqué dans la photosynthèse chez l'orme et l'expression de gènes d'ONU codant pour des métabolites secondaires. Finalement, afin de mieux comprendre les mécanismes de virulence d'Ophiostoma novo-ulmi et la base moléculaire de l'interaction entre O. novo-ulmi et U. americana, nous avons réalisé une analyse fonctionnelle en inactivant deux gènes fongiques à l'aide de l'édition du génome CRISPR-Cas9. Les mutants ont ensuite été inoculés à de jeunes plants d'orme en serre. Cette étude fonctionnelle met en évidence le gène codant pour le régulateur transcriptionnel Zap1 qui contrôle l'expression des gènes responsables de la captation de zinc, ainsi que le gène codant pour le facteur de transcription Ste12 présent exclusivement dans le règne fongique. Le mutant ∆zap1 s'est avéré plus virulent que la souche O. novo-ulmi H327 de type sauvage dont il est issu, tandis que le mutant ∆ste12 s'est avéré avirulent. En outre, des gaules d'orme d'abord infectées par le mutant ∆ste12 ont montré une plus grande résistance lorsque confrontées à la souche de type sauvage. Cette thèse permet de mieux comprendre le développement de l'interaction entre l'orme d'Amérique et les agents pathogènes responsables de la MHO, grâce à l'obtention et l'analyse statistique de données massives. Finalement, la production de souches d'Ophiostoma mutantes ouvre également la possibilité de réaliser de futures études transcriptionnelles pour amener de nouvelles connaissances dans la compréhension de la MHO. / The American elm (Ulmus americana) is a North American tree that plays a crucial ecological role as one of the first trees to flower in spring. It provides a habitat for various species of insects and pollinators, as well as for migratory birds at the start of the season. The species has also been used in agriculture and construction since the arrival of the first indigenous American peoples and European settlers and is highly prized for its ornamental value. The 20th century marked a turning point in the history of the American elm due to two consecutive epidemics of dutch elm disease (DED) caused by the ascomycete fungi Ophiostoma ulmi (OU) and O. novo-ulmi (ONU), which led to catastrophic losses throughout the range of the American elm. To better understand the mechanisms of action of DED agents, we carried out the first comparative transcriptomics study including representative strains of the three DED-causing species, as well as the related saprotrophic species O. quercus. Statistical analyses of fungal transcriptomes recovered 3 and 10 days after infection of Ulmus americana seedlings revealed several candidate genes associated with virulence and host-pathogen interactions, with each strain presenting a distinct transcriptome. The data obtained confirm the importance of studying the transcriptional behavior of distinct fungal taxa to understand their pathogenicity and virulence in relation to the temporal progression of host-pathogen interaction. The massive total RNA-seq data from in planta infection developed for this first study also enabled us to investigate the transcriptional behavior of U. americana in response to infection. Analyses showed that elm transcriptomes varied according to the species and lineage of Ophiostoma inoculated. We observed that inoculation with either a wild-type ONU strain or a mutant (∆ogf1) for a single nuclear gene resulted in major differences in elm transcriptomes, including differential expression of an ortholog of the MAP kinase 3 (MAPK3) gene in individuals inoculated with the ∆ogf1 mutant. We also used the Cytoscape software tool CoNet for the first time to infer biological association networks and detect significant non-random patterns of co-occurrence between plants and fungi. This approach revealed a significant correlation between the expression of several genes in the host and in the pathogen, 3 days after inoculation. Although fewer in number, the co-occurrences detected 10 days after inoculation included significant correlations between the expression of a gene involved in photosynthesis in elm and the expression of ONU genes encoding secondary metabolites. Finally, to better understand the virulence mechanisms of Ophiostoma novo-ulmi and the molecular basis of the interaction between O. novo-ulmi and U. americana, we carried out a functional analysis by inactivating two fungal genes using CRISPR-Cas9 genome editing. The mutants were then inoculated into elm seedlings in the greenhouse. This functional study highlighted the gene encoding the transcriptional regulator Zap1, which controls the expression of genes responsible for zinc uptake, as well as the gene encoding the transcription factor Ste12 found exclusively in the fungal kingdom. The ∆zap1 mutant proved more virulent than the wild-type O. novo-ulmi H327 strain from which it was derived, while the ∆ste12 mutant proved avirulent. In addition, elm saplings first infected with the ∆ste12 mutant showed greater resistance when confronted with the wild-type strain. This thesis provides a better understanding of the development of the interaction between American elm and the pathogens responsible for DED, by obtaining and statistically analyzing massive data. Finally, the production of mutant Ophiostoma strains also opens the possibility of future transcriptional studies to provide new insights into the understanding of DED.

Il existe un certain nombre de situations au cours desquelles l’intégrité du génome cellulaire est mise en danger. Ceci se produit notamment lors de mouvements de gènes (translocation, éléments mobiles), lors d’infections virales parfois intégratives (AAV, HBV, HPV) ou lors d’infections rétrovirales. En effet, le cycle de réplication des rétrovirus nécessite une étape d’intégration du génome viral dans l’ADN génomique de la cellule infectée. Malgré les nombreuses études menées sur les infections par le VIH, les cancers viro-induits ou non et les thérapies géniques basées sur les rétrovirus, aucune donnée n’est actuellement disponible sur les modifications cellulaires induites par de telles perturbations chromosomiques. L’objectif du projet était d’identifier des mécanismes cellulaires induits par des atteintes à l’intégrité du génome, plus précisément par l’insertion de molécules d’ADN non cellulaire dans les chromosomes. L’intégration de matériel génétique additionnel a été induite par des vecteurs lentiviraux dérivés du VIH-1. Les modifications cellulaires uniquement dues à l’intégration ont été isolées par comparaison de vecteurs intégratif et non intégratif. Des cellules primaires du derme humain ont été sélectionnées pour l’étude. Les temps post infection et les doses virales les plus adéquates ont été sélectionnés grâce à des expériences de cinétiques d’intégration couplées à une quantification des ADN viraux intégrés. L’analyse des modifications cellulaires induites par l’intégration de l’ADN étranger a portée sur l’ensemble du transcriptome et sur l’ensemble du protéome cellulaire. Dans le but d’effectuer une analyse transcriptomique, des puces à ADN, représentant le génome humain complet, ont été utilisées. Cette étude a démontré une forte répression transcriptionnelle induite par l’intégration. De plus, toutes les fonctions cellulaires sont perturbées par le processus. Finalement, une classification par interactions et fonctions biologiques a mis en évidence cinq processus cellulaires majoritairement affectés par l’intégration de l’ADN étranger, qui correspondent au cycle et à la mort cellulaire, au remodelage et à la réparation de la chromatine et à la réponse immunitaire ou au stress. Dans le but de compléter cette analyse transcriptomique, une étude protéomique a été réalisée. Les protéines cellulaires ont été séparées sur des gels bi-dimensionnels. Parmi les neuf protéines identifiées en spectrométrie de masse, certaines appartiennent au cytosquelette et d’autres aux mécanismes de réponse au stress. L’intégration d’un ADN étranger au sein du génome provoque donc bien des perturbations cellulaires. L’intégration de matériel génétique additionnel ne concernant pas seulement les rétrovirus, les données obtenues lors de cette étude pourront permettre (i) de développer des stratégies de défenses contre les rétrovirus ou contre les autres maladies caractérisées par des atteintes à l’intégrité du génome, (ii) d’évaluer les risques encourus par l’intégration d’un vecteur thérapeutique dans le génome cellulaire lors des thérapies géniques ou des expériences de transfert de gènes / In numerous situations, cell genome integrity could be in danger. This is the case during gene movements (translocations, mobiles elements), during viral infections that could be sometimes integrative (AAV, HBV, HPV) or during retroviral infections. Indeed, the replication cycle of retroviruses requires a viral genome integration step. In spite of the studies on HIV infections, viral or non viral cancers and retrovirus-based gene therapy, no data are available concerning the cellular modifications induced by such chromosomal disruptions. The aim of work was to identify cellular mechanisms induced by the insertion of a non cellular DNA into the chromosomes. The integration of additional DNA was provoked by HIV-1-based lentiviral vectors. Cellular modifications only due to the integration step were isolated by comparison of integrative and non integrative vectors. Primary human dermal fibroblasts cells were selected for the study. Optimal times post infection and viral quantities were defined using kinetic integration experiments and integrated viral DNA quantifications. The study of cellular modifications induced by the integration of the foreign DNA was applied on the cellular global transcriptome and proteome. In order to perform a transcriptomic analyses, DNA microarray corresponding to the whole human genome, were used. This study revealed a strong transcriptional repression induced by the integration. Moreover, every cellular function are disturbed by the process. Finally, a network based on molecular interactions and biological functions underlined five cellular processes mostly affected by the foreign DNA integration and corresponding to the cell cycle and death, the remodelling and repair of chromatin and the immunity or stress responses. To complete this transcriptomic analyses, a proteomic study was realized. Cellular proteins were separated on 2D gels. Among the nine proteins identified by mass spectrometry, some are linked to the cytoskeleton and other to the cellular stress. Thus, integration of a foreign DNA into the genome provoked cellular perturbations. As additional DNA integration do not only concern retroviruses, data obtained during this study could allow (i) the development of defensive strategies against retroviruses or other diseases implicating the genome integrity and (ii) the evaluation of risks linked to the integration of a therapeutic vector into the genome during gene therapy and gene transfer experiments

Le paludisme est l'une des maladies infectieuses les plus dévastatrices qui a affecté environ 214 millions de personnes dans le monde. Elle est causée par l'infection par le parasite plasmodium, dont P. falciparum et P. vivax sont les plus représentés. Le développement asexué du parasite dans le sang provoque la physiopathologie de la maladie dont l'évolution passe du paludisme simple au paludisme grave, notamment le neuropaludisme. Nos travaux ont d'abord porté sur l'analyse du transcriptome, par la technologie des microarrays, des cellules sanguines d'une cohorte constituée au Sénégal. L'analyse des résultats a permis d'identifier un ensemble de gènes dont l'expression permettait de distinguer le profil transcriptomique du neuropaludisme de ceux du paludisme simple et des autres formes de paludisme grave. Ces gènes sont enrichis en voies biologiques impliquées dans l'activation des récepteurs des lymphocytes B et T mais aussi des TLR et des récepteurs Fcgamma. On y trouve aussi plusieurs gènes candidats qui ont déjà été testés pour leur résistance au paludisme, dont RNASE3 et IL18R. Nous avons aussi réalisé, avec une partie de cette même cohorte sénégalaise, une étude d’association cas-contrôles qui n’a pas permis de détecter d’association entre le polymorphisme NCR3-412 et le paludisme sévère. Enfin l’approche basée sur une métaanalyse a permis de confirmer son implication dans le paludisme simple, ainsi que celle du polymorphisme LTA+252 dans le paludisme sévère, contrairement au LTA+80, au TNF-238 et au TNF-308. L’ensemble des travaux contribuent à une meilleure compréhension des facteurs génétiques et génomiques impliqués dans la résistance de l’hôte au paludisme. / Malaria is one of the most devastating infectious diseases that has affected an estimated 214 million people worldwide and caused nearly 600,000 deaths in 2015. It is caused by infection with the plasmodium parasite, P. falciparum and P. vivax are the most represented. The asexual development of the parasite in the blood causes the pathophysiology of the disease which can evolve from mild malaria to severe malaria, including cerebral malaria. Our work first focused on the analysis of the microarray transcriptome of blood cells of a cohort composed in Senegal. The analysis of the results allow to identify a set of genes whose expression permit to distinguish the transcriptomic profile of cerebral malaria from those of mild malaria and other forms of severe malaria. These genes are enriched in biological pathways involved in the activation of B and T lymphocyte receptors also TLRs and Fcgamma receptors. These genes also include several candidate proteins that have already been tested for resistance to malaria, including RNASE3 and IL1RN.