Le sujet de ma thèse était de décrire sur le plan moléculaire le processus d'embryogenèse somatique chez la vigne. Pour cela, les étapes-clés d'entrée et de sortie du cycle d'embryogenèse secondaire ont été caractérisées par l'analyse de l'expression de quelques gènes impliqués dans le développement ou la défense, en particulier les gènes PR10.Grâce à l'exploitation de la séquence complète du génome de Vitis vinifèra disponible sur le site du Genoscope, j'ai pu caractériser exhaustivement la famille multigènique des PR10. Celle-ci est composée de 17 séquences disposées en tandem et formant un cluster compact sur le chromosome 5, dont 3 pseudogènes et au moins 13 séquences transcrites. L'expression de 10 de ces gènes a d'abord été analysée par RT-PCR semi-quantitative dans différents organes de la plante et dans des tissus traités au 2,4-D. Elle suggère une diversification fonctionnelle marquée. De plus, le niveau d'expression de plusieurs gènes PR10 est élevé dans les cals embryogènes, suggérant qu'ils pourraient jouer un rôle lors de l'embryogenèse somatique. L'étude de l'expression des gènes PR10 par RT-PCR quantitative en temps réel dans différents tissus ayant montré une capacité embryogénique variable lorsqu'ils sont soumis à un traitement par le 2,4-D met en évidence que le niveau d'expression varie entre les gènes et selon les tissus. L'expression de certains gènes est fortement induite par le 2,4-D dans les tissus à capacité embryogénique et seulement faiblement dans les tissus ne donnant jamais d'embryons somatiques, ce qui suggère fortement que ceux-ci pourraient être des marqueurs de la capacité embryogénique chez la vigne.

L’analyse des régulations de l’expression des gènes chez les bactéries permet de comprendre l’adaptation des bactéries à leur environnement et dans un contexte de biologie de synthèse d’optimiser la production microbienne de molécules d’intérêt. Notre objectif a été d’étudier la traduction au niveau du génome et ses relations avec les autres processus cellulaires par une approche de biologie des systèmes. Le traductome a été mesuré : pour chacun des ARN messagers, son pourcentage de copies en traduction et sa densité en ribosomes. Pour la première fois, une image complète de l’état traductionnel de E. coli en croissance rapide a été obtenue, caractérisée par une majorité de transcrits avec un très fort pourcentage de copies en traduction mais faiblement chargés en ribosomes. Notre modèle statistique a identifié des facteurs liés à la séquence comme déterminants de la traduction et le rôle important d’un paramètre physiologique : la concentration en ARNm. Pour la première fois, cet effet de la transcription sur la traduction a été validé à l’échelle moléculaire sur plusieurs gènes. Nous avons montré qu’une augmentation de la concentration d’un ARNm par induction transcriptionnelle entrainait une augmentation du pourcentage de copies en traduction et de la charge en ribosomes. / The analysis of gene expression regulation is necessary to better understand bacterial adaptation to environment and to be able in a context of synthetic biology to optimize the production of molecules of interest. The goal of this thesis was to study translation at the genome-wide level and its relationship to other cellular processes using a systems biology approach. First, translation activity at the -omic scale (called the traductome) was measured : for each messenger RNAs, its percentage of copies in translation and ribosome density. For the first time, a complete picture of the translational state in fast growing E. coli cells was obtained, characterized by a majority of transcripts with a very high percentage of copies in translation but a low ribosome density. Our model identified sequence-related factors as determinants of translation but, more surprisingly, the model predicted the important role of a physiological parameter: the mRNA concentration. Thus, more concentrated mRNA would have higher percentage of copies in translation and higher ribosome density. For the first time, this effect of transcription on translation has been validated at the molecular level on several genes. We showed that an increase in mRNA concentration by transcriptional induction results in increases in percentage of copies in translation and in ribosome load.

Le sujet de ma thèse était de décrire sur le plan moléculaire le processus d'embryogenèse somatique chez la vigne. Pour cela, les étapes-clés d'entrée et de sortie du cycle d'embryogenèse secondaire ont été caractérisées par l'analyse de l'expression de quelques gènes impliqués dans le développement ou la défense, en particulier les gènes PR10.Grâce à l'exploitation de la séquence complète du génome de Vitis vinifèra disponible sur le site du Genoscope, j'ai pu caractériser exhaustivement la famille multigènique des PR10. Celle-ci est composée de 17 séquences disposées en tandem et formant un cluster compact sur le chromosome 5, dont 3 pseudogènes et au moins 13 séquences transcrites. L'expression de 10 de ces gènes a d'abord été analysée par RT-PCR semi-quantitative dans différents organes de la plante et dans des tissus traités au 2,4-D. Elle suggère une diversification fonctionnelle marquée. De plus, le niveau d'expression de plusieurs gènes PR10 est élevé dans les cals embryogènes, suggérant qu'ils pourraient jouer un rôle lors de l'embryogenèse somatique. L'étude de l'expression des gènes PR10 par RT-PCR quantitative en temps réel dans différents tissus ayant montré une capacité embryogénique variable lorsqu'ils sont soumis à un traitement par le 2,4-D met en évidence que le niveau d'expression varie entre les gènes et selon les tissus. L'expression de certains gènes est fortement induite par le 2,4-D dans les tissus à capacité embryogénique et seulement faiblement dans les tissus ne donnant jamais d'embryons somatiques, ce qui suggère fortement que ceux-ci pourraient être des marqueurs de la capacité embryogénique chez la vigne. / The objective of my work was to analyse the somatic embryogenesis process of Vitis vinifera at a molecular scale. Thus, the expression of genes implied in development or defence, especially PR10 genes, was monitored during the key-steps of entrance and exit of secondary somatic embryogenesis. The complete sequence of the Vitis vinifera genome available on the Genoscope website allowed the exhaustive characterization of the PR10 multigene family, which is constituted by 17 sequences localised on a tandem array on the chromosome 5. Among these 17 sequences, 3 are pseudogenesand at !east 13 are transcribed sequences. The expression of 10 PR10 genes was first monitored in various grapevine tissues and in tissues after 2,4-D treatment using semi-quantitative RT-PCR. The results suggest a strong functional diversification. Moreover, the expression of several PR10 genes is high in embryogenic calli, suggesting that these genes could intervene in somatic embryogenesis. The expression of PR10 genes was also monitored in tissues showing different somatic embryogenic capabilities under 2,4-D treatment using quantitative RT-PCR. The results show that regulation of PR10 genes is dependent of the gene and tissue considered. Moreover, the expression of some genes is highly induced by 2,4-D treatment in tissues having embryogenic capability, white it is only weakly induced in tissues having no embryogenic capability, suggesting that these gene could be markers of embryogenic capability in grapevine.

La première partie de nos travaux a consisté au séquençage de génomes complets de trois souches pathogènes et de trois souches de portage de Staphylococcus lugdunensis pour les comparer aux 15 génomes complets disponibles sur NCBI. Aucun déterminant génétique associé au contexte de virulence ou de portage de S. lugdunensis n’a été identifié. Cependant, nous avons mis en évidence la présence d’éléments génétiques mobiles et des variations dépendantes des complexes clonaux,définis par MultiLocus Sequence Typing, au sein de loci potentiellement associés à la virulence. Des variations ont été observées dans un locus homologue à celui de Staphylococcus aureus codant le système de sécrétion Ess/type VII (SST7). Nous avons mis en évidence huit organisations génétiques chez cette espèce présentant pourtant une structure de population clonale. La seconde partie de nos travaux a consisté à la caractérisation phénotypique et moléculaire du SST7 chez S. lugdunensis par la formation d’un mutant de délétion du gène essC codant une protéine essentielle à la sécrétion. Nos résultats suggèrent que le SST7 serait impliqué dans la translocation de protéines prédites in silico comme impliquées dans la virulence. Néanmoins, dans des modèles de cytotoxicité cellulaire et d’infection du nématode Caenorhabditis elegans, aucune atténuation de la virulence n’a été observée chez la souche mutante malgré une perte de sa capacité à lyser les erythrocytes, comparativement à la souche sauvage. Nos travaux ont également permis de développer et d’évaluer le pouvoir discriminant de trois nouvelles méthodes de typage constituant des outils très prometteurs pour l’épidémiologie moléculaire des infections à S. lugdunensis. / The first part of this study consisted in whole genome sequencing of three pathogenic and three carriage strains of S. lugdunensis and comparison with the 15 genomes available in the NCBI. No genetic determinant was associated to the pathogenic or carriage context. However, we have highlighted the presence of mobile genetic elements and MultiLocus Sequence Typing clonal complex dependent variations within loci potentially associated with virulence. Variations wereobserved in the ess locus homologous to that of Staphylococcus aureus encoding the type VII secretion system (T7SS). We showed eight genetic organizations in this species with a clonal population structure. The second part of our work consisted in a phenotypic and molecular characterization of T7SS in S. lugdunensis by construction of a deletion essC gene mutant. This gene encodes a protein requiredfor protein secretion. Our results suggest that T7SS could be involved in translocation of proteins predicted as implicated in virulence in silico. Nevertheless, no virulence attenuation was observed in cells cytotoxicity assay and Caenorhabditis elegans virulence assays between wild-type and mutant strains which yet has lost the ability to lyse erythrocytes. We also developed and evaluated discriminating power of three new typing methods, which are very promising tools for the molecular epidemiology of S. lugdunensis infections.

La recherche est imbriquée dans les soins cliniques en oncologie, de sorte que la dualité de rôles (clinicien, investigateur) est une réalité connue des oncologues. Vu l'importance de la génomique pour guider les soins en oncologie pédiatrique, la plupart des patients sont enrôlés dans des études génomiques au Québec. En pratique, l'oncologue, par sa présence aux réunions d'oncogénomique, participe avec les chercheurs à l'interprétation des résultats génétiques ainsi qu'aux décisions de divulgation au patient. Ce projet vise à identifier et caractériser les enjeux éthico-légaux soulevés par la dualité de rôles de l'oncologue durant ce partage de résultats génétiques en amont du patient. Un questionnaire incluant six vignettes narratives a été diffusé électroniquement à tous les oncologues pédiatres du Québec. Des entrevues semi-dirigées ont été effectuées avec un sous-groupe de participants. Vingt-huit oncologues ont complété le questionnaire et cinq oncologues ont participés aux entrevues. Les niveaux de confort des oncologues étaient influencés par le type de résultat génétique, par le contenu discuté lors du consentement et par le rôle de l'oncologue envers le patient (oncologue traitant ou non). Le fait d'être informé d'un résultat génétique de recherche suffisait pour déclencher un sentiment de responsabilité par rapport à celui-ci. La dualité de rôles est incontournable et donne à l’oncologue un accès privilégié à l'information génétique, au-delà de ce à quoi aura accès le patient. Les responsabilités et les devoirs de l’oncologue dans le cadre de la relation thérapeutique sont au centre des enjeux éthiques et légaux soulevés par la dualité de rôles. / Research is heavily integrated in oncology care, with oncologists well acquainted with the concept of duality of roles (doctor, researcher). Given the importance of genomics in pediatric oncology, most patients are offered genomic sequencing via research initiatives in Quebec. Practical experience reveals that oncologists, by attending molecular tumour board meetings, participate with the research team in the interpretation of genetic research results and decisions regarding disclosure to patients. This project aims to identify and characterise the ethical and legal issues related to the duality of roles of oncologists during this process of genetic information sharing, prior to informing the patient. A questionnaire including six narrative case vignettes was electronically distributed to all pediatric oncologists in Quebec. A semi-structured interview was then conducted with a sub-group of participants. Twenty-eight oncologists completed the questionnaire and five oncologists participated in the interviews. Oncologists' comfort levels were influenced by the type of genetic result, by the content of prior consent discussions and by their specific role regarding the patient (treating oncologist or not). The state of becoming aware of a result was sufficient to trigger a feeling of responsibility regarding that genetic research result. Duality of roles is inevitable and provides the oncologist with privileged access to genetic information, above what will be accessible to the patient. Responsibilities and duties of the oncologist in the setting of a therapeutic relationship are central to the ethical and legal issues raised by the duality of roles.

L'augmentation et la dissémination de la résistance aux antibiotiques chez les bactéries à gram-negatif, particulièrement les Entérobactéries, les bactéries du genre Pseudomonas et Acinetobacter, représentent un problème majeur de santé publique au niveau mondial. Les infections nosocomiales causées par les bactéries multi-résistantes (BMR) ont conduit non seulement à une augmentation de la mortalité, de la morbidité, et du coût de traitement, mais aussi continuent de mettre en danger la vie des patients surtout immunodéprimés en milieu hospitalier. Bien entendu, l'utilisation abusive et non contrôlée des antibiotiques a grandement contribué à la large diffusion des déterminants de la résistance; cependant, des études récentes ont démontré que ces déterminants de la résistance pouvaient émerger à partir de sources anciennes et/ou environnementales. Ainsi, face à cette préoccupation mondiale, plusieurs études ont été rapportées avec des recommandations importantes de conduire des études épidémiologiques, moléculaires, et génomiques afin de contrôler la diffusion et l'augmentation de la résistance aux antibiotiques. De plus, durant ces 10 dernières années, nous avons assisté à l'emergence et au développement de nouvelles technologies de séquençage à haut débit coïncidant avec une augmentation exponentielle du nombre de genomes bactériens séquencés. / The increase and spread of multidrug-resistant (MDR) gram-negative bacteria especially Enterobacteriaceae, Pseudomonas, and Acinetobacter (E.P.A) species have become a major concern worldwide. The hospital-acquired infections caused by MDR bacteria have led not only to an increase in mortality, morbidity, and cost of treatment, but also continue to endanger the life of patients, especially those immunocompromised. Although the frequent misuse of antibiotic drug has greatly contributed to worldwide dissemination and resistance to antibiotics; recent studies have shown that these resistance determinants could emerge from ancient or environmental sources. Front of this worldwide concern, several studies have been reported with significant recommendations to conduct molecular epidemiology, and genomic studies, in order to control the increase and the dissemination of the antibiotic resistance. Moreover, during these last 10 years, we are witnessing the emergence and development of new technologies of high throughput sequencing and coinciding with an exponential increase of number of bacterial genomes sequenced today. Therefore, it is in this context that the project of this thesis was conducted with three essential objectives: (i) the genome sequencing of clinical MDR bacteria, the analysis and the identification of the mechanisms and the genetic determinants of antimicrobial resistance (ii) the achievement of molecular epidemiology studies from clinical MDR bacteria responsible of outbreak (iii) the development and implementation of molecular tools for monitoring and diagnosis of potential MDR bacteria.

La détection, la surveillance et la diffusion de la résistance des bactéries aux antibiotiques est un enjeu majeur au niveau mondial depuis la découverte et la diffusion de bactéries multi résistantes, en particulier la résistance aux carbapénèmes, spécifiquement chez les Entérobactéries et les bactéries du genre Pseudomonas et Acinetobacter. L’émergence et la dissémination des pathogènes Gram- résistants aux carbapénèmes est un contributeur significatif de la morbidité et la mortalité du patient. Malgré les efforts radicaux dans le contrôle de l’infection et les améliorations dans le diagnostique moléculaire, les bacilles Gram- résistants aux carbapénèmes demeurent une formidable menace vue que quelques agents antimicrobiens sont actifs et très peu devraient être disponibles dans le futur proche.L’origine et la source des gènes de résistance dans le monde sont mal connues et des travaux récents suggèrent que les animaux domestiques et sauvages, l’environnement mais également le tube digestif des mammifères et des humains pourraient représenter un réservoir et une source importante de gènes de résistance susceptibles d’être transmissibles à l’homme. C’est dans cette optique que ce projet de thèse s’articule avec comme objectifs : (i) la réalisation d’études épidémiologiques moléculaires d’isolats cliniques et animales résistants aux carbapénèmes isolés dans le basin Méditerranéen et la caractérisation des supports moléculaires de cette résistance ; (ii) la description de nouveaux mécanismes de résistance a l’imipenème ; et enfin (iii) le séquençage de génomes d’isolats cliniques résistants aux carbapénèmes et l’analyse de ces derniers. / The detection, monitoring and dissemination of bacterial resistance to antibiotics are a major issue worldwide since the discovery and spread of multi-resistant bacteria, in particular resistance to carbapenems, specifically among Enterobacteriaceae and bacteria of the genus Pseudomonas and Acinetobacter.The emergence and dissemination of carbapenem-resistant Gram-negative pathogens is a significant contributor to patient morbidity and mortality. Despite radical efforts in infection control and improvements in molecular diagnostics, carbapenem-resistant Gram-negative bacilli remain a formidable threat as few antimicrobial agents are reliably active and very little is expected to be available in the near future.The origin and source of resistance genes in the world are not well known and recent works suggest that domestic and wild animals, the environment (soil, water, rivers ..) but also the digestive tract of mammals and humans could represent a reservoir and an important source of resistance genes that may be transmissible to humans.It is in this context that this thesis project articulates with the following objectives: (i) The achievement of molecular epidemiological studies on carbapenem-resistant clinical and animal isolates collected from countries in the Mediterranean basin (Lebanon, Libya, France) and the characterization of the genetic determinants of this resistance; (ii) the description of new resistance mechanisms to imipenem; and finally (iii) The genome sequencing of clinical isolates resistant to carbapenems, the analysis of these genomes and the identification of mechanisms and genetic supports of the resistance to carbapenems and other antibiotics.