Les phospholipases D (PLD, EC 3.1.4.4) sont des enzymes ubiquitaires retrouvées aussi bien chez les procaryotes (bactéries) que chez les eucaryotes (plantes, animaux et champignons). Les PLD catalysent l'hydrolyse des glycérophospholipides au niveau distal de la liaison phosphodiester pour former de l'acide phosphatidique, un important messager cellulaire impliqué dans de nombreuses voies telles que la prolifération cellulaire, la formation et le trafic vésiculaire, mais aussi la transcription et la survie cellulaire. Les PLD appartiennent à une superfamille de protéines (superfamille des PLD) qui ont en commun un site catalytique HXKX4D, X étant un acide aminé quelconque, contenant les résidus H (Histidyl), K (Lysyl) et D (Aspartyl). Ce site est nommé séquence consensus "HKD" et est dupliqué dans la plupart des membres de la superfamille des PLD. L'étude des PLD de plante est le moyen le plus sûr d'étudier cette famille d'enzyme car ce sont les seules PLD eucaryotiques purifiées à homogénéité et en grande quantité à ce jour. Ces travaux proposent une caractérisation fonctionnelle des résidus conservés au sein des PLD végétales menant à une caractérisation structurale avec la cristallisation de cette protéine. Dans un second temps l'activité de l'enzyme est modulée avec l'étude du domaine minimum, de la maturation post-traductionnelle de l'enzyme et le recherche d'un nouvel inhibiteur. Enfin, nous proposons le clonage d'une nouvelle PLD et la mise au point d'un système de détection in vivo de l'activité PLD / Phospholipases D (PLD, EC 3.1.4.4) are ubiquitary enzymes found in prokaryotes (bacteria) as well as in eukaryotes (plant, animals and fungi). PLD catalyzes the hydrolysis of the distal phosphoester bound of phospholipids thus forming phosphatidic acid, an important cell signaling messenger implicated in numerous pathways such as cell proliferation, vesicular formation and trafficking but also transcription and cell survival. PLDs belong to a superfamily of protein which share a common catalytic site called “HKD” for HXKX4D, X is a random amino acid, containing H (Histidyl), K (lysyl) and D (aspartyl) residues. This consensus sequence is duplicated in most of the PLD superfamily members. The study of plant PLD is the best way to understand this family of proteins as they are the sole eukaryotic PLDs to be purified to homogeneity so far. This work provides a functional characterization of the most conserved residues in plant PLDs leading to a structural characterization with the crystallization of this enzyme. A second part of this work proposes the modulation of the enzyme hydrolysis activity by studying the minimal domain necessary for the activity and post-translational maturation undergone by plant PLDs. Also, we look for a new specific inhibitory molecule. Finally, we propose the cloning of a new plant PLD and the development of a new way to detect in vivo PLD activity

Lors de la fécondation, le sperme et l'ovule s'unissent pour former un zygote totipotent. Initialement, le zygote est transcriptionnellement inactif. Au cours des premiers clivages a lieu la mise en route du génome embryonnaire (EGA) et le développement passe alors sous le contrôle de l’information embryonnaire (au stade 8-16-cellules chez le bovin). Cette transition d’un contrôle maternel à un contrôle embryonnaire est appelée « maternal to embryonic transition (MET) ». De la même façon, lors du transfert nucléaire (clonage), un noyau de cellule somatique placé dans un ovocyte énucléé devient totipotent. Ce processus est appelé «reprogrammation nucléaire somatique?». En fait, la reprogrammation nucléaire lors du clonage est équivalente à la MET, toutefois, le clonage est très peu efficace. Les objectifs de cette étude chez les bovins sont a) d'explorer le processus de reprogrammation lors de la MET dans des embryons fécondés in vitro (FIV) et b) d’estimer l'efficacité de la reprogrammation génique après le transfert nucléaire lors du clonage. Nous émettons l'hypothèse que l'acquisition d'un profil d'expression génique correct pourrait être prédictif d’un potentiel de développement à terme de l'embryon, et pourrait être évalué dès juste après l'activation du génome embryonnaire (EGA) chez les bovins. Nous avons développé notre travail selon deux axes a) des analyses globales d'expression génique utilisant une puce dédiée à l’EGA et b) l’analyse du profil d'expression de gènes candidats par qRT-PCR dans les embryons fécondés et clonés. Dans un premier temps nous avons optimisé le protocole d'amplification d'ARNm pour l'analyse du transcriptome de matériels rares. Puis nous avons fait l'analyse du transcriptome avant et après EGA d’embryons issus d’ovocytes prélevés sur des vaches phénotypées comme « bonnes » ou « mauvaises » donneuses d’embryons. En outre, ces ovocytes ont été maturés soit in vivo soit in vitro. Nos analyses montrent que l'effet individuel est plus important que l'effet « bonne ou mauvaise donneuse » ou même que l’effet « conditions de maturation ». Nous avons ensuite analysé les expressions géniques de 5 types d'embryons clonés ayant différents potentiels de développement à terme en fonction de la lignée cellulaire utilisée comme source de cellules donneuses. Globalement, leur expression génique est proche de celle de morulae FIV, mais quelques gènes présentent une expression différente. Ces gènes varient avec la lignée de cellules donneuses et leur nombre n’est pas lié à l’aptitude au développement à terme. L’analyse d’un lien éventuel entre leur nature et cette aptitude devra être poursuivie. Dans un deuxième temps, nous avons analysé les profils d'expression spatio-temporelle des transcrits et des protéines des gènes de pluripotence (OCT4, SOX2 et NANOG) et les niveaux d'ARNm de certains de leurs cibles dans les ovocytes et les embryons précoces chez le bovin. Les profils d'expression de ces gènes ont aussi été analysés dans des embryons clonés présentant différents potentiels de développement à terme. Nos résultats montrent que (1) la triade de gènes de pluripotence n'est probablement pas impliquée dans l’EGA bovine. (2) les transcrits et protéines de SOX2 et de NANOG sont restreints au lignage pluripotent plus tôt que ceux de OCT4, (3) les embryons à faible taux de développement à terme ont un taux de transcription plus élevé, néanmoins, l’équilibre précaire entre les gènes de pluripotence est maintenue. Cet équilibre pourrait permettre un développement normal in vitro, mais le taux de transcription plus élevé pourrait avoir des conséquences délétères sur le développement ultérieur. / In natural fertilization, sperm and ovum unite to form a totipotent zygote. Initially, the zygote is transcriptionally inactive and after few cleavages (8-16-cell stage in bovine) embryonic genome activation (EGA) takes place and embryo shifts from maternal to embryonic control, the process called maternal to embryonic transition (MET). Likewise, in nuclear transplantation (cloning) a somatic cell nucleus achieves totipotency when placed in an enucleated oocyte, the process called “nuclear reprogramming”. In fact, nuclear reprogramming in cloning experiments is equivalent to MET; however, this process is afflicted with low efficiency. The objectives of this study in bovine were a) to explore the process of MET reprogramming of in vitro fertilized (IVF) embryos and b) to estimate the efficiency of gene reprogramming after nuclear transfer in animal cloning. We hypothesized that the acquisition of a proper gene expression pattern could herald development potential of the embryos, which could be assessed as early as morula stage or after embryonic genome activation (EGA) in bovine. Here, we opted for a study plan consisting of two axes a) global gene expression analysis using an EGA-dedicated microarray and b) candidate gene expression profiling through qRT-PCR in the fertilized and cloned bovine embryos. Firstly, we optimized the protocol of mRNA amplification for transcriptome analysis which generates antisens-RNA (aRNA). Then we did transcriptomic analysis of the 4-cell and morulae derived from two genotypes having better and two genotypes having poorer in vitro embryonic development potentials. In addition, these oocytes were either matured in vivo or in vitro. We observed that the effect of individual genotype was more important than the effect of the phenotypic category (poorer or better) or conditions of oocyte maturation. Furthermore, we explored the expression patterns of 5 types of cloned embryos having different full term developmental potentials depending upon the donor cell line used. Their genes expression patterns closely resembled to the IVF morulae, except for few genes which present differences. These genes vary with the cell line used as somatic cell donor for SCNT and the number of these deregulated genes did not increase with the poorer developmental potential of the cloned embryos. The analysis of an eventual correlation between the potential for embryonic development to term and nature of the deregulated genes should be addressed. Secondly, we charted quantitative and/or qualitative spatio-temporal expression patterns of transcripts and proteins of pluripotency genes (OCT4, SOX2 and NANOG) and mRNA levels of some of their downstream targets in bovine oocytes and early embryos. Furthermore, to correlate expression patterns of these genes with term developmental potential, we used cloned embryos, instead of gene ablation, having similar in vitro but different full term development rates. We chose these genes to be analysed since pluripotency genes are implicated in mouse embryonic genome activation (EGA) and pluripotent lineage specification. Moreover, their expression levels have been correlated with embryonic term development. Our findings affirm: first, the core triad of pluripotency genes probably is not implicated in bovine EGA since their proteins were not detected during pre-EGA phase, despite the transcripts for OCT4 and SOX2 were present. Second, an earlier ICM specification of SOX2 and NANOG makes them better candidates of bovine pluripotent lineage specification than OCT4. Third, embryos with low term development potential have higher transcription rates; nevertheless, precarious balance between pluripotency genes is maintained. This balance presages normal in vitro development but, probably higher transcription rate disturbs it at later stage that abrogates term development.

Cette dernière décennie a connu un engouement fort pour les microflores complexes particulièrement pour les flores associées symbiotiquement à leur hôte comme les flores du tractus digestif. Les flores digestives ouvrent en effet de nombreuses opportunités tant sur le plan médical que sur les plans industriel et biotechnologique. Dans ce manuscrit, sont présentés divers travaux sur les flores digestives de Galliformes : étude du mode d'action des antibiotiques en tant que facteurs de croissance chez le poulet, recherche de substitutifs aux antibiotiques chez le poulet et recherche d'un putatif pathogène des entérites non spécifiques chez la dinde. Ont également été développés dans cet écrit de nouveaux outils utiles à l'identification bactérienne. Une nouvelle technique de criblage de clones, nommée CSbyDG, basée sur une discrimination de profiles DGGE à trois bandes, a prouvée son efficacité à cribler des banques de clones d'ADNr 16S. Pour permettre le regroupement des profiles obtenus en CSbyDG, un programme informatique codé en Visual Basic Application pour Excel a été développé. Ce programme, nommé ProReg XL Tool, est à même de regrouper des profiles électrophorétiques identiques. Ses domaines d'applications sont donc beaucoup plus larges que le seul regroupement de profiles de CSbyDG. A terme, la CSbyDG devrait permettre, par différents portages, d'identifier une bactérie en quelques heures.

Demodex est un genre d’acariens dont deux espèces sont connues pour coloniser la peau de l’homme : Demodex folliculorum et Demodex brevis. Leur implication dans le développement de la rosacée reste controversée. Cette maladie est caractérisée par une inflammation chronique de la peau et est définie en quatre sous-type majeurs : la rosacée érythémato-télangiectasique (ETR), la rosacée papulopustuleuse (PPR), la rosacée phymateuse et la rosacée oculaire. Certains pensent que le rôle des acariens est principalement d’exacerber une inflammation déjà enclenchée. Toutefois, l’isolation par culture d’un Bacillus oleronius à partir du broyat d’un Demodex de patient atteint de rosacée papulopustuleuse ont remis sur le devant de la scène le rôle de l’acarien en tant que vecteur de bactéries pathogènes. Le but de notre étude était de décrire le microbiote associé au Demodex par clonage du gène de l’ARN ribosomal 16S afin d’identifier par la suite d’éventuelles différences en fonction du statut de l’hôte (ETR, PPR ou sain). Le microbiote décrit présentait une diversité jusqu’alors insoupçonnée. Une partie des espèces identifiées n’avaient jamais été rapportées chez l’homme, pouvant donc correspondre au microbiote spécifique de l’acarien. Il serait composé comme d’une majorité de Protéobactéries. De manière intéressante, les proportions des phyla majeurs étaient différentes en fonction du groupe étudié. De plus, il semblerait que certaines espèces soient spécifiques des Demodex collectés chez des patients atteints de rosacée. Par exemple, Bartonella quintana n’a été détectée qu’à partir de Demodex d’une patiente atteinte de rosacée érythémato-télangiectasique. / Demodex is a genus of mites comprising two species known to colonize human skin: Demodex folliculorum and Demodex brevis. Their role in the pathogenesis of rosacea remains controversial. Rosacea is defined by a chronic inflammation of the skin and four main subtypes are defined : erythematotelangiectasic rosacea (ETR), papulopustular rosacea (PPR), phymatous rosacea and ocular rosacea. Mites are thought to be only involved in the exacerbation of a pre-existing inflammation. The growth of Bacillus oleronius from a crushed Demodex mite collected on a PPR patient gave rise to a new hypothesis that the mite is actually the vector of pathogenic bacteria. Present study aimed at describing the microbiote associated with Demodex mites by a 16S rRNA clone library approach. This allowed us to compare the obtained bacterial communities according to the group of patients the mites were collected from (erythematotelangiectasic rosacea, papulopustular rosacea or healthy subjects). The microbiota described here revealed an unexpected diversity. Part of the identified species had never been reported on human beings and could thus represent the microbiota specific to Demodex. As in many arthropods, this microbiota was predominantly composed of Proteobacteria. Interestingly, the proportion of the main phyla Proteobacteria, Firmicutes and Actinobacteria differed according to the host status. Though, some species appeared to be specific to Demodex collected from patients with erythematotelangiectasic rosacea or papulopustular rosacea. Among them, we identified Bartonella quintana only from a mite collected on a patient with erythematotelangiectasic rosacea.

Les interactions plante-virus diffèrent des autres interactions plante-pathogènes du fait de la nature des virus qui sont des parasites intracellulaires obligatoires. Plus spécifiquement, l’interaction haricot commun (Phaseolus vulgaris L.)-Bean pod mottle virus (BPMV) a été étudiée en mettant l’accent à la fois sur la résistance de la plante mais aussi sur la virulence du virus dans l’objectif de mieux comprendre et d’identifier les facteurs intervenant dans le dialogue moléculaire entre plante et virus. Ces deux partenaires interagissent selon le modèle «gène-à-gène» de Flor. 1) Côté plante, nous avons identifié un gène de résistance dominant vis-à-vis du BPMV chez BAT93, le gène R-BPMV. Ce gène est localisé à l’extrémité du chromosome Pv02, dans la région du locus I, un locus de résistance multi-parasitaire vis-à-vis de différents virus, bactérie et champignon. La cartographie fine du gène R-BPMV suivie du séquençage de la région à partir d’un contig de clones BACs chez BAT93 a permis d’identifier des séquences codant pour des protéines NB-LRR qui pourraient correspondre au gène R-BPMV. Des études de microsynténie et de phylogénie ont été réalisées afin de mieux comprendre l’évolution des gènes présents dans cette région. L’étude au niveau cellulaire du phénotype associé à la résistance a permis de montrer que le gène R-BPMV bloque le mouvement de cellule à cellule du virus et que le phénotype associé est température-dépendant. 2) Côté virus, le clonage de toutes les ORFs du BPMV associé à des expériences d’agroinfiltration sur P. vulgaris et Nicotiana benthamiana ont permis d’identifier deux facteurs viraux importants dans le dialogue moléculaire plante-virus : la protéine VPg du BPMV correspond à la protéine d’avirulence agissant en interaction avec le produit du gène R-BPMV dans le cadre du modèle «gène-à-gène», et l’ARN polymérase ARN-dépendante virale correspond à un suppresseur de silencing à effet faible. 3) A ce jour, la transformation génétique stable n’est pas applicable en routine chez les légumineuses. Un objectif de la thèse est de développer des outils de validation fonctionnelle pouvant s’appliquer à des gènes d’intérêt agronomique, dont des gènes de résistance aux maladies. L’approche VIGS basée sur un vecteur viral dérivé du BPMV, déjà utilisée chez le soja, a ainsi été adaptée sur haricot et pois (Pisum sativum), une légumineuse économiquement importante en Europe. / Plant-virus interactions differ from other plant-pathogen interactions because viruses are obligate intracellular parasites. More specifically, common bean (Phaseolus vulgaris L.)-Bean pod mottle virus (BPMV) interaction was studied by focusing both on the plant resistance and on the virus virulence in order to highlight and identify factors involved in the molecular dialog between plant and virus. These two partners interact according to the “gene-for-gene” model described by Flor. 1) On the plant side, we identified a dominant resistance gene against BPMV in cv. BAT93, the R-BPMV gene. This gene is located at one end of chromosome Pv02 in the I locus region, a multi-parasitic resistance locus involved in resistance to different viruses, bacteria and fungi. Fine mapping of R-BPMV followed by sequencing of the region from a BACs contig in BAT93 allowed us to identify sequences encoding NB-LRR proteins that could correspond to R-BPMV. Microsynteny and phylogeny studies were performed to understand the evolution of genes present in this region. When resistance phenotype was studied at the cellular level, we found that R-BPMV blocks BPMV cell-to-cell movement and that resistance phenotype is temperature-dependent. 2) On the virus side, cloning of all BPMV ORFs in association with agroinfiltration assays in P. vulgaris and Nicotiana benthamiana allowed us to identify two important factors involved in plant-virus molecular dialog: the BPMV VPg acting as an avirulence factor in interaction with the product of R-BPMV in the “gene-for-gene” model, and the viral RNA-dependent RNA polymerase that corresponds to a weak RNA silencing suppressor. 3) To date, stable genetic transformation is not routinely feasible in legumes. One objective of this thesis was to develop news tools for functional validation studies for genes of agronomic interest, including disease resistance genes. The VIGS approach based on the viral BPMV vector, first used in soybean, was adapted to common bean and pea (Pisum sativum), a legume species of high economic importance in Europe.

La molécule de l’éthylène (C2H4) est le régulateur principal du sexe chez les cucurbites. Essentiellement, l’éthylène est connu pour son rôle promoteur dans le développement des carpelles et un rôle inhibiteur des étamines dans les fleurs du melon. L’interaction entre les biosynthétique gènes de l’éthylène (CmACS7, CmACS11, et CmACO3) et le facteur de transcription CmWIP1 détermine différentes formes du sexe chez le melon. Le rôle de ces gènes est bien étudié chez le melon. Cependant, le mécanisme qui contrôle l’initiation et la coordination de formation des étamines et des carpelles dans la fleur reste ambigu. En reposant sur l’importance de l’éthylène dans l’expression du sexe chez le melon, j’ai focalisé sur l’identification des gènes impliqués dans la voie signalisation éthylène-sexe. Au cours de la thèse, le criblage des mutants altérés dans la réponse à l’exogène éthylène nous facilitait d’identifier des nouveaux gènes impliqués dans la détermination du sexe chez la famille de Cucurbitacée. Pendant ma thèse j’ai isolé plus de 10 mutants insensibles à l’éthylène de différentes populations du melon. Deux mutants ont été isolés de deux populations monoïques indépendantes. Ces deux mutants provoquent une transition partielle et complète au melon andromonoïque dans la génération M2, respectivement. Un de ces deux mutants a été identifié et caractérisé. Deux autres mutants gsn106 et vat233 ont été criblés de deux populations andromonoïque, provoquent une transition complète et partielle à androïque melon, respectivement. En utilisant le séquençage à haute débit et les analyses génétiques j’ai essayé de cloner et caractériser ces gènes mutants. Par ailleurs, des autres mutants insensibles à l’éthylène sont en cours d’être phénotypes pour le phénotype du sexe. L’isolation et caractérisation des nouveaux gènes impliqués dans le déterminisme du sexe nous aidera pour mettre en place un model clair explant comment le sexe est contrôlé chez les plantes. / Ethylene (C2H4) is an important phytohormone in plants and the main sex regulator in the family Cucurbitaceae. As known, the ethylene promotes the carpel development and inhibits the stamens in the melon flower (Cucumis melo L.). The interplay of the biosynthesis genes (CmACS7, CmACS11, et CmACO3) and the transcription factor CmWIP1 generates different sexual forms in melon. The role of these genes in the sex expression is well studied. However, the mechanism that controls the initiation and coordination of stamen and carpel development in the flower remains ambiguous. Based on the importance of the ethylene in the sex determination, I aimed to isolate novel genes involved in the pathway ethylene-sex in the melon (Cucumis melo L.). For this purpose, I used the response to exogenous ethylene in the etiolated seedlings (known as the triple response phenotype) to isolate ethylene-insensitive mutants. During my thesis I isolated more than 10 ethylene-insensitive mutants from six EMS-mutagenised melon populations. Some of these mutants induced changes in the sex expression of the melon. . Two mutants were isolated from two independent monoecious populations (female and male flowers on the same plant) and induced a partial and a complete sexual transition to the andromonoecious melon in the second generation M2, respectively. One of them was cloned and characterized using Omics tools. Two other mutants (gsn106) and (vat233) screened from two independent andromonoecious melon (bisexual and male flowers on the same plant) populations, induced complete and partial sexual transitions into androecy (only male flowers), respectively. Using Next-Generation Sequencing (NGS) and the genetic analysis, we are trying to clone and characterise these mutants (gsn106) and (vat233). In the same way, we continue to observe others promising ethylene-insensitive mutants (vat306, vat175, and vat230) for the sex phenotype. The isolation and characterisation of novel genes involved in the sex determination will permit to provide a new and clear model explains of the sex determination mechanism in plants.

La technologie et le progrès technologique occupent une place centrale dans l'histoire et dans l'imaginaire américain. En même temps que la Révolution Industrielle apparaissent aux États-Unis les premières réelles expressions d'un utopisme technologique loin de se confiner à la littérature ou à la seule fiction - la nation et le monde pourront bientôt être transformés pour le meilleur par la technologie américaine. La science-fiction s'emparera bientôt de l'idée, traduisant aujourd'hui encore un rêve et des valeurs étroitement associés à l'identité et au projet national et reposant au cœur de l'imaginaire du pays. Le techno-utopisme contemporain, s'il s'appuie sur la " convergence NBIC " (Nano-Bio-Info-Cogno), tend cependant à se focaliser sur les transformations du corps humain lui-même. Le mouvement transhumaniste, qui s'attend à une transformation radicale du monde (la Singularité) grâce notamment aux nanotechnologies et aux intelligences artificielles, met ainsi l'accent sur l'impact que pourraient avoir ces technologies, ainsi que les biotechnologies (ingénierie génétique, cellules souches, clonage), sur un corps et une conscience améliorés ou " augmentés ", ainsi que sur l'organisation sociale de demain. Tant est si bien qu'on ne pourrait bientôt plus parler d'humanité mais bien de posthumanité. Le cinéma de science-fiction hollywoodien, en tant que mode d'expression culturel central à la culture américaine moderne, met lui-même en scène et réfléchit ces rêves de sublimation et ces cauchemars de déshumanisation. Les films du corpus (les Tron, RoboCop, Star Trek First Contact et Insurrection, Gattaca, la trilogie Matrix, The 6th Day, The Island, The Surrogates, Terminator IV, les deux Iron Man, Avatar, notamment) proposent leurs propres versions successives des dilemmes liés aux avancées de demain mais aussi à l'interdépendance qui lie déjà les humains à leurs machines. Les acteurs en sont les machines elles-mêmes, ceux qui les contrôlent (le gouvernement fédéral, l'armée, les multinationales), les techno-utopistes et leurs ennemis Luddites, les scientifiques, les ingénieurs et les hackers, mais aussi une humanité fascinée presque malgré elle par la promesse technologique. Si cette dernière est souvent caricaturée, à Hollywood même, en un conflit opposant " technophiles " et " technophobes ", les choses sont, même au cinéma, loin d'être aussi simples, en particulier depuis les années 1980. Et si la libération de l'oppression technologique passait par la technologie elle-même ?

Ce travail a porté sur l'identification et la caractérisation de nouveaux facteurs de l'hôte nécessaires au cycle infectieux des virus à ARN (genre Potyvirus) chez Arabidopsis thaliana, ces facteurs pouvant constituer des cibles pour la lutte génétique contre les phytovirus. L'exploration de la diversité génétique naturelle d'Arabidopsis a conduit à l'identification d'un gène récessif de résistance au Watermelon mosaic virus (WMV) chez l'accession Cvi-0. Il s'agit du gène rwm1 qui agit à un stade précoce de l'interaction en empêchant l'accumulation du virus au niveau des premières cellules infectées. Les résultats de clonage positionnel de rwm1, de séquençage d'allèles de résistance et de sensibilité et de validation fonctionnelle argumentent en faveur d'un rôle de la phosphoglycérate kinase chloroplastique (cPGK), une enzyme clé de la photosynthèse, dans la résistance conférée par rwm1. En parallèle, une stratégie gène candidat a été mise en œuvre pour étudier le rôle de la protéine kinase Target Of Rapamycin (TOR) dans l'interaction plante-potyvirus. La caractérisation de lignées RNAi pour le gène TOR d'Arabidopsis montre une diminution voire une suppression de l'accumulation du WMV, ainsi qu'une réduction de l'accumulation du Turnip mosaic virus. L'étude comparative de la composition des complexes de liaison à la coiffe entre une lignée sauvage et une lignée RNAi TOR en conditions saines et infectées par le WMV suggère un rôle de TOR dans l'interaction avec les potyvirus par le biais d'une régulation de l'activité du facteur d'initiation de la traduction eIF3. / This work describes the use of forward and reverse genetics in Arabidopsis thaliana to identify and characterize new host factors required for the infectious cycle of plant RNA viruses (genus Potyvirus). The exploration of the Arabidopsis natural genetic diversity led to the identification of the recessive rwm1 gene for resistance to Watermelon mosaic virus (WMV). Rwm1-mediated resistance was identified in the Cvi-0 accession where it acts at an early stage of the infection process by impairing virus accumulation in initially infected tissues. Map-based cloning results, allelic sequence analysis and functional validation experiments, strongly suggest the involvement of chloroplast phosphoglycerate kinase (cPGK), a key photosynthetic enzyme, in rwm1-mediated resistance. In parallel, a candidate gene approach was developed to investigate the potential role of the TOR kinase (Target Of Rapamycin) in the control of susceptibility to potyviruses. Arabidopsis RNAi lines displaying partial TOR inactivation showed a significant decrease of susceptibility to the infection by two potyviruses, namely WMV and Turnip mosaic virus. The results from a comparative proteomic analysis of cap-binding complexes between wild type and TOR RNAi infected and healthy lines suggest that TOR could play a role in plant-potyvirus interactions by regulating the activity of the translation initiation factor eIF3. Overall, this work opens a challenging research area to provide novel insights on the molecular principles underlying viral infection processes and opportunities to improve and optimize the way we tackle plant resistance to viruses through a diversification of genetic targets.

La qualité du fruit est un critère incontournable de sélection chez les Rosacées fruitières, et l’acidité constitue une composante majeure de la qualité organoleptique. Toutefois, les mécanismes physiologiques et moléculaires contrôlant l'acidité des fruits restent mal connus. Chez le pêcher, le caractère non acide du fruit est contrôlé par le locus D. Une descendance F2 de 208 individus issus d'un croisement entre une variété de pêche non acide ‘Ferjalou Jalousia®’ et une variété de nectarine normalement acide, ‘Fantasia’ (JxF) a été analysée pour différents caractères agronomiques dont l’acidité du fruit. Cette descendance a servi à la réalisation d’une carte génétique et ainsi à la localisation du locus D sur le groupe de liaison 5 (GL5). Ce locus co-localise avec des QTL à effet majeur impliqués dans l’acidité titrable, le pH, la teneur en acides organiques ainsi que des QTL à effet plus faible pour la teneur en sucres solubles. De nombreux gènes candidats impliqués dans la synthèse des acides organiques, la dégradation et le stockage vacuolaire avaient été précédemment étudiés. Cependant, aucun gène candidat n’a encore été cartographié dans la région du locus D, excluant ainsi leur rôle direct dans le contrôle de l’acidité du fruit. Ceci s’explique par la complexité des voies métaboliques des acides organiques et par l’implication de transporteurs, de canaux et de pompes à protons qui rendent l'identification du ou des gène(s) associés au locus D plus complexe par une approche gène candidat. Par conséquent, une approche de clonage positionnel a été menée dans la présente étude afin d’identifier le ou les gène(s) intervenant dans le contrôle de l’acidité du fruit chez le pêcher dans le but de comprendre les mécanismes moléculaires et physiologiques sous-jacents. La recherche de marqueurs liés au locus D a été réalisée par BSA-AFLP. Trente quatre marqueurs AFLP ont été cartographiés sur le GL5 et les six marqueurs les plus proches ont été convertis en marqueurs SCAR codominants. Une carte génétique fine de la région contenant le locus D a ensuite été réalisée à partir d’une descendance F2 élargie à 1 718 individus et à l’aide des six marqueurs SCAR et de trois marqueurs microsatellites précédemment cartographiés dans cette région. L’ensemble des données de génotypage et de phénotypage des individus ayant subi un événement de recombinaison dans la région du locus d’intérêt, a permis la localisation précise du locus D dans un intervalle de 0,4 cM. En parallèle, une banque BAC d’une couverture estimée à 15 fois la taille du génome haploïde du pêcher a été réalisée et son criblage a permis d’évaluer le rapport distance physique/distance génétique dans cette région à 250 kb/cM. Après deux étapes de marche sur le chromosome, une carte physique de la région a été construite en intégrant 16 marqueurs issus du séquençage d’extrémités de BAC. Un clone BAC de 98 kb contenant l’allèle D et un autre de 78 kb contenant l’allèle d ont été séquencés. L’annotation des séquences des deux allèles a mis en évidence onze gènes candidats. De nouveaux marqueurs développés à partir des séquences de ces deux BAC ont ensuite permis de préciser la localisation du locus d’intérêt dans un intervalle de 16 kb. Dans cette région deux gènes ont été identifiés : un gène de résistance et un gène codant pour un transporteur. Une approche transcriptionnelle a été initiée en complément du clonage positionnel afin de fournir un premier élément pouvant confirmer l’implication d’un ou plusieurs gène(s) candidat(s) positionnel(s) dans l’acidité du fruit chez le pêcher. / Acidity is an essential component of the organoleptic quality of fleshy fruits. However, the physiological and molecular mechanisms that control fruit acidity remain unclear. In peach low-acidity is determined at the D locus by the dominant allele. A peach progeny of 208 F2 individuals obtained from a cross between ‘Ferjalou Jalousia®’ (a low-acid peach) and ‘Fantasia’ (a normally acid nectarine) varieties (JxF) was analyzed for several agronomical traits. This peach F2 progeny segregating for several mendelian traits, was analyzed for fruit quality traits including fruit acidity and used for the construction of a genetic linkage map. The D locus was mapped to the proximal end of linkage group 5 (LG5) and co-localized with major QTLs involved in the control of fruit pH, titratable acidity and organic acid concentration and minor QTLs for sugar concentration. Several candidate genes involved in organic acids synthesis, degradation or vacuolar storage have previously been studied. However, none of these candidate genes were located on in the region of the D locus, excluding their direct role in the control of fruit acidity by the D locus. The complexity of organic acids metabolic pathways as well as the involvement of transporters and channels and related proton pumps has hampered, so far, the identification of the gene(s) associated to the D locus using a candidate gene approach. Thus, in order to investigate the molecular and physiological bases of fruit acidity in peach, a positional cloning strategy of the D locus was undertaken for the isolation of the gene(s) underlying this trait. Using a BSA-AFLP method, 34 AFLP markers were mapped to the LG5, and the six nearest markers were transformed into codominant SCAR markers. These SCAR markers and three previously mapped SSR markers were used to genotype an F2 segregating progeny extended to 1,718 F2 individuals. A high-resolution map of the D locus was realized after genotyping and phenotyping recombinant individuals. Using these recombinant plants we delimited the D locus to a genetic interval of 0.4 cM. We also constructed a peach BAC library with a covering estimated at 15 x the peach haploid genome. The screening of the BAC library with tightly linked markers indicated that 1 cM corresponds to 250 kb at the vicinity of the D locus and allowed the construction of the physical map in two walks integrating 16 markers obtained from the BACends sequences. Two BAC clones harbouring the D locus were identified and sequenced; one BAC clone of 98 kb containing the D dominant allele and another one of 78 kb containing the d recessive allele. Eleven predicted genes were found in the sequenced region. A new set of markers was developed which allowed the localization of the D locus in a 16 kb interval. In this region, two genes were identified: a resistance gene and a gene encoding for a transporter. A transcriptional approach was initiated in addition to the positional cloning strategy to provide a first element which could confirm the involvement of one or more identified positional candidate gene(s) in the control of peach fruit acidity.

Des épisodes climatiques de sècheresse et/ou de hautes températures peuvent engendrer de fortes pertes de rendement pour les cultures de céréales au champ. Un QTL associé au rendement et à ses composantes a été détecté dans quatre populations de blé (Triticum aestivum L.) sur le bras long du chromosome 3B « qYDH.3BL ». Deux populations d’haploïdes doublés (RAC875/Kukri et Excalibur/Kukri) et deux populations de lignées recombinantes (RAC875/Kukri et Gladius/Drysdale) ont été utilisées pour cartographier finement le QTL, au même titre que l’identification de gènes candidats. Ces quatre populations ont été testées sous des conditions environnementales variées, incluant des périodes de sécheresse et/ou hautes températures en Australie et au Mexique. Des modèles statistiques mixtes et linéaires décomposant les variations génétiques et non-génétiques ont été utilisés pour la détection de QTL en considérant dans un premier temps chaque environnement unique, puis en considérant les environnements multiples dans une analyse commune. Les allèles de RAC875, Drysdale et Excalibur à ce locus ont montré une hausse du rendement de 5 à 12.5 % comparées à celles de Gladius ou Kukri. Un total de trente-sept marqueurs moléculaires a été cartographié dans la région du QTL. Les marqueurs moléculaires ont été sélectionnés (i) par comparaison avec une carte génétique publiée du chromosome 3B, ou (ii) en désignant de nouveaux marqueurs moléculaires sur les séquences de BAC-end, de contig ou de gènes provenant du projet de séquençage du chromosome 3B (3BSEQ, http://urgi.versailles.inra.fr/, cv. Chinese Spring). Ceci a permis la construction d’une carte génétique consensus du locus qYDH.3BL . A ce jour, aucun QTL associé au rendement ou ses composantes en condition de sécheresse et/ou de hautes températures n’a encore été cloné positionellement chez le blé tendre. Les marqueurs moléculaires de la région d’intérêt ont été utilisés pour cartographier physiquement des contigs, soit par PCR, soit par comparaison de séquences in silico. La région du QTL inclus un total de huit contigs physiques comprenant 85 gènes annotés. L’utilisation de base de données de transcris biologiques publiques ou internes ont été utilisées pour détecter la présence de ces gènes, réduisant la liste à soixante-cinq gènes. Sur les contigs ayant une confiance élevée, aucun des vingt gènes n’a été exprimé différentiellement entre RAC875 et Kukri. Cependant, un gène présentant du polymorphisme dans sa séquence ainsi qu’une délétion/insertion d’un segment portant 12 gènes ont été découvert permettant ainsi de continuer à affiner la liste de gènes candidats. Les trois lignées parentales (RAC875, Drysdale et Excalibur) qui ont l’allèle liée au haut rendement ont le même haplotype pour ce gène, et la même délétion/insertion en opposition au deux autres lignées parentales Gladius et Kukri. Ainsi, dans ce travail de thèse nous avons pu confirmer la présence d’un QTL répondant aux stresses environnementaux sur le chromosome 3BL dans différentes populations et différents environnements, identifier des gènes candidats sous le QTL, et proposer une liste restreinte pour de futures analyses sur la base de données d’expression et de polymorphismes entre les parents des populations de cartographie. / Drought and heat can occur during the growth cycle of crops and severely reduce yield. A QTL associated with yield and yield-related component was found in four wheat populations (Triticum aestivum L.) on the long arm of chromosome 3B “qYDH.3BL”. The four populations were grown under various climatic conditions including drought, heat and combinations of both in a number of different areas (Australia and Mexico). Linear mixed models that partition and account for genetic and non-genetic or extraneous variation were used to detect loci in single-environment and/or multi-environment QTL analysis using ASReml-R. The alleles carried by RAC875, Excalibur or Drysdale improved grain yield by between 5% and 12.5%. Two doubled haploid populations (RAC875/Kukri and Excalibur/Kukri) and two recombinant inbred line populations (RAC875/Kukri and Gladius/Drysdale) were used to fine map qYDH.3BL and identify candidate gene(s). A total of thirty-seven molecular markers were mapped on one or both genetic maps of chromosome 3B enabling development of a consensus genetic map of the qYDH.3BL region. The markers were selected based on comparisons with a published “neighbour map” of chromosome 3B or designed using either BAC-end, contig or gene sequences from the chromosome 3B sequencing project; 3BSEQ http://urgi.versailles.inra.fr/ (cv. Chinese Spring). A positional cloning approach was used to identify candidate genes for qYDH.3BL. Molecular markers from the targeted region were assigned to physical contigs by screening the chromosome 3B BAC library experimentally using PCR or in silico by sequence comparison. A total of eight physical contigs containing 85 genes, were anchored to the qYDH.3BL region. Public and in-house resources of wheat transcript sequences were used to restrict the gene list to 65 expressed genes. Based on comparison of the 65 gene sequences to gene probes in a drought transcriptomic database, three genes were found to be differentially expressed between RAC875 and Kukri under drought conditions. Short genomic sequence reads (10× coverage) from each of the five parental lines (RAC875, Kukri, Excalibur, Gladius and Drysdale) were mapped against the 65 genes for polymorphism discovery. One gene exhibited sequence polymorphism between the drought tolerant parents (RAC875, Excalibur and Drysdale) and the drought-sensitive parents (Gladius and Kukri). In addition, presence/absence polymorphisms were consistently detected throughout a region containing 12 genes, indicating that the drought tolerant parents may have a deletion (or alien introgression) in this region. Thus, in this work, we confirmed the genetic effect of qYDH.3BL in multiple environments and multiple populations, saturated the target region with new molecular markers and defined a preliminary list of genes located in the qYDH.3BL region and selected candidate genes for further investigations.