Les cyanobactéries des genres Microcystis et Planktothrix sont des micro-organismes capables de proliférer dans de nombreux plans d'eau douce. Ces proliférations sont associées à des risques pour la santé humaine et animale en raison de la production de produits naturels, parmi lesquels des toxines. Ces molécules présentent une diversité de structure chimique de d'activités biologiques d'intérêt pour l'industrie pharmaceutique et biotechnologique. Nous avons revisité le potentiel en produits naturels de Microcystis et Planktothrix. Par des approches complémentaires de biologie moléculaire, génomique et transcriptomique, nous avons caractérisé des gènes impliqués dans la synthèse de ces produits naturels ainsi qu'exploré leur évolution et la régulation de leur expression. Ces travaux ont permis de mettre à jour une distribution, des évènements évolutifs et des profils d'expression surprenants et permettent d'envisager de nouvelles applications pour les produits naturels. / Microcystis and Planktothrix are cyanobacterial genus commonly proliferating in freshwater ecosystems. These blooms are associated with human and animal health threat because of synthesis of natural products and cyanotoxins. These compounds are of great chemical diversity and of interest for biotechnological and pharmaceutical applications. We revisited the natural products potential of Microcystis and Planktothrix. Combining molecular biology, genomics and transcriptomics investigations, we characterized natural products gene clusters. We studied their distribution, evolution and transcription as well. This work uncovered new distribution pattern, evolutionary events and unexpected expression patterns. These insights will allow new investigations and applications for cyanobacterial natural products.

Depuis une cinquantaine d’années, de nombreuses études ont décrit les spongiaires comme de formidables ressources de produits naturels originaux. Ces découvertes ont attisé la curiosité de nombreux scientifiques issus de domaines variés (chimie, biochimie, biologie moléculaire) qui mettent leurs connaissances en commun afin de comprendre le fonctionnement de ces animaux si particuliers. Les travaux envisagés dans ce manuscrit portent sur les éponges du genre Haliclona issu de l’ordre des Haplosclérides. En effet, ce groupe taxonomique révèle des familles de molécules très particulières, notamment les alcaloïdes 3-AP et les polyacétylènes, qui présentent un potentiel pharmacologique à exploiter. En outre la diversité chimique retrouvée au sein de ce genre remet en question la validité de la classification actuelle des Haplosclérides déjà discutée par les données de biologie moléculaire. L’intérêt particulier porté à ces composés originaux concerne également les voies métaboliques permettant d’aboutir à leur biosynthèse. Ainsi les alcaloïdes 3-AP ne trouvant aucun équivalent notamment dans le monde terrestre, la description de leur voie de biosynthèse n’a alors été envisagée que sous forme d’hypothèses. Afin d’éclaircir les différentes problématiques posées par ce groupe de spongiaires, les études menées pendant ce doctorat ont fait appel à des méthodes et techniques variées tels que les méthodes d’extraction et d’analyses de la chimie des produits naturels classique, l’outil récent qu’est la métabolomique ou encore les expériences de « feeding » et l’utilisation de composés radio-marqués / Since about fifty years, several studies described sponges as astounding resources of original natural products. These discoveries aroused scientist’s curiosity in various areas (chemistry, biochemistry, molecular biology) and to understand these animal’s functioning, they share their knowledge. The proposed work in this manuscript, focus on sponges of genus Haliclona from the order Haplosclerida. Indeed, this taxonomic group reveal peculiar chemical families, including 3-AP alkaloids and polyacetylenic compounds, displaying pharmacological potential to be exploited. Besides, chemicalDépôt de thèseDonnées complémentairesdiversity encountered in this genus challenge the actual classification of Haplosclerida group already disputed by biomolecular data. The particular interest in these original compounds also concerns metabolic pathways leading to their biosynthesis. In this way, 3-AP alkaloids, which don’t have any equivalent particularly in terrestrial area, the description of their biosynthesis pathway was only considered by hypothesis. To resolve various problematics proposed by this sponges’ group, studies conducted through this PhD appeal to several methods and technics like usual natural products chemistry extraction and analytical technics, recent tool named metabolomic or feeding experiments with radiolabelled compounds