La théorie classique selon laquelle à une anomalie équilibrée correspond un phénotype "normal" et à une anomalie déséquilibrée une altération du phénotype n'est pas toujours de mise. En effet, même si les nouvelles techniques moléculaires de cytogénétique décrites dans la 1ère partie de ce mémoire, permettent de faire des corrélations génotype-phénotype de plus en plus fines, l'existence de polymorphismes du génome, d'une régulation complexe de l'expression des gènes, de phénomènes épigénétiques tel que l'empreinte parentale peut être à l'origine de phénotypes "inattendus". Nous proposons dans la 2ème partie de ce travail de discuter à travers plusieurs cas publiés, les hypothèses pouvant expliquer de telles discordances génotype-phénotype. Ces travaux nous montrent la nécessité d'avoir recours aux techniques moléculaires de cytogénétique pour mieux documenter les cas de discordances entre le caryotype et le phénotype observé. Il est ainsi possible 1/ de mettre en évidence des anomalies cryptiques, 2/ de mieux caractériser les anomalies en précisant les points de cassure et en étudiant la région chromosomique concernée et 3/ d'éliminer la présence d'autres déséquilibres pouvant être à l'origine de l'altération du phénotype. Dans la 3ème partie de ce travail nous avons utilisé le modèle de la hernie diaphragmatique, malformation associée à diverses anomalies chromosomiques, et l'hypothèse "rétinoïdes", pour étudier ces corrélations génotype-phénotype. Une étude bibliographique nous a permis d'identifier de nombreux gènes candidats dans les régions chromosomiques remaniées de façon récurrente en cas de HDC et de discuter de leur possible implication dans la genèse des HDC. Nous avons parallèlement étudié l'expression de plusieurs acteurs du signal rétinoïque dans des fibroblastes cutanés de fœtus portreurs ou non de HDC. Dans le cadre de notre activité clinique, nous recherchons également grâce à diverses techniques moléculaires de cytogénétique, la présence de déséquilibres génomiques associés à ces HDC. La finalité de ces travaux est d'étayer l'hypothèse de l'implication des rétinoïdes dans la genèse des hernies diaphragmatiques et d'identifier de nouveaux gènes candidats.

Les traitements antinéoplasiques peuvent induire des leucémies myéloblastiques (t-LAM). Ces t-LAM présentent des anomalies cytogénétiques spécifiques de l'agent mutagène. Des monosomies 5 ou 7 ou 5q-/7q- se rencontrent après expositions aux alkylants; des translocations équilibrées impliquant souvent la région 11q23, se voient après anti topoisomérases II. Ces anomalies acquises se voient aussi dans des leucémies myéloblastiques de novo (p-LAM) laissant suggérer des mécanismes leucémogènes identiques entre t-LAM et p-LAM. L'utilisation de la CGH array haute résolution permet la mise en évidence d'anomalies cryptiques. 36 patients présentant une t-LAM et 49 atteints d'une p-LAM sont étudiés avec cet outil. Le but est de rechercher des CNA (Copy Number Alteration) au sein des t-LAM et des p-LAM. Les CNA sont regroupées en régions minimales critiques (RMC) pouvant contenir des gènes candidats à la leucémogenèse. Ces résultats sont comparés à des données déjà publiées. Les RMC situées en 5q et en 7q sont encore trop grandes pour définir aisément des gènes candidats. Dans d'autres régions, RUNX1, NF1, ETS2 ou TET2 sont mis en évidence avec des fréquences différentes entre les t-LAM et les p-LAM. Un classement des anomalies génomiques acquises des LAM en 3 groupes est proposé: les anomalies communes aux t-LAM et aux p-LAM, les anomalies essentiellement retrouvées dans les t-LAM ou dans les p-LAM. L'étude du transcriptome et du miRNome a porté sur un petit nombre de patients étudiés en CGH array. L'interprétation des résultats préliminaires reste difficile lorsqu'ils sont comparés aux données génomiques.

Les tumeurs adipocytaires (TA) bénignes sont majoritairement constituées par les lipomes, alors que les TA malignes sont principalement des Tumeurs Lipomateuses Atypiques (TLA)/ liposarcome (LPS) bien différenciés (LBD) et les LPS dédifférenciés (LDD). Le gène HMGA2 (High Mobility Group A2) est remanié dans certains lipomes et amplifié dans les TLA/LBD et LDD. Ainsi, nous avons émis l’hypothèse que HMGA2 jouait un rôle fondamental dans la genèse des TA bénignes et malignes. En faveur de cette hypothèse, nous avons observé une surexpression constante de HMGA2 dans les TLA/LBD et LDD avec amplification de HMGA2 et les lipomes avec remaniement de HMGA2. Dans un cas de lipomatose, hypertrophie pathologique du tissu adipeux sans anomalie du gène HMGA2, une surexpression de HMGA2 était associée à une inhibition de l’expression de plusieurs microARN let-7. En revanche, nos travaux ne sont pas en faveur d’un rôle prépondérant des microARN let7 dans la surexpression de HMGA2 dans les TA. Nous nous sommes également intéressés aux gènes partenaires de fusion avec HMGA2 dans les lipomes et avons notamment identifié une nouvelle fusion impliquant PPAP2B (Phosphatidic Acid Phosphatase type 2B) localisé en 1p32. Nous avons aussi confirmé le rôle du gène NFIB (9p22) dans les lipomes. Enfin, nous avons établi des corrélations pronostiques dans une grande série de 116 TLA/LBD et LDD : l’amplification de HMGA2 était associée à l’histotype TLA/LBD et à une survie longue alors que les amplifications de CDK4 et JUN sont associées au type LDD et une survie courte. Ainsi, nos données confortent l’hypothèse d’un rôle précoce et majeur de HMGA2 dans la genèse des TA bien différenciées. / Benign adipocytic tumors (AT) are mainly represented by lipomas whereas most malignant AT are Atypical Lipomatous Tumors/Well-differentiated liposarcomas (ALT/WDLPS) and dedifferentiated liposarcomas (DDLPS). HMGA2 gene (High Mobility Group A2) is rearranged in some lipomas and amplified in ALT/WDLPS and DDLPS. Thus, we hypothesized that HMGA2 played a fundamental role in benign and malignant AT genesis. In favor of this hypothesis, we observed a constant overexpression of HMGA2 in amplified ALT/WDLPS and DDLPS, and in rearranged lipomas. In a case of lipomatosis, that is a pathological proliferation of the adipocytic tissu without rearrrangement of HMGA2, the overexpression of HMGA2 was asssociated with an inhibition of the expression of several let-7 microRNAs. However, we did not find a leading role of let-7 microRNAs in the deregulation of HMGA2 expression in AT. We also studied partner fusion genes of HMGA2 in lipomas and have specifically identified a new fusion involving PPAP2B (Phosphatidic Acid Phosphatase type 2B) which is located in 1p32. We also confirmed the role of NFIB gene (9p22) in lipomas. Finally, we have established prognostic correlations in a series of 116 ALT/WDLPS and DDLPS: HMGA2 amplification was associated with ALT/WDLPS histotype and a longer survival whereas respective CDK4 and JUN amplification were associated with DDLPS and shorter survival. Thus, our data support the hypothesis of an early and major role of HMGA2 in the genesis well differentiated AT.

Le genre Iris appartenant à la famille des Iridacées comprend plus de 220 espèces distribuées à travers l’hémisphère Nord. La section Oncocyclus (Siems.) Baker de ce genre est confinée au Sud-ouest de l’Asie et comprend plus de 65 espèces au statut taxonomique souvent discuté.La présente étude porte sur le complexe d’espèces d’Iris évoluant dans les pays de la Méditerranée orientale : Liban, Syrie, Jordanie, Palestine/Israël, Arménie, Turquie et Iran.Le taux d’endémisme au sein de ce genre est relativement élevé et la cueillette excessive ainsi que la destruction de leurs habitats menace un grand nombre de ces espèces.En vue de préciser le statut taxonomique des espèces et d’élucider les relations phylogénétiques qui les relient plusieurs méthodes sont employées : l’analyse de la taille du génome, l’étude du caryotype, l’organisation du génome basée sur la localisation des gènes ribosomiques et l’étude de la structuration de la diversité génétique et la phylogénie basée sur des marqueurs moléculaires nucléaires et chloroplastiques.Les études de laboratoires sont complétées par des travaux de terrain afin de suivre l’évolution de la dynamique des taxons endémiques du Liban en vue de leur préservation.Au cours de notre étude, les régions ITS, TrnL-F et matk de tous les iris du Liban et 20 Oncocylus de la région Est-Méditerranéenne ont été séquencées pour construire les arbres phylogénétiques. Les deux techniques FISH et Feulgen ont été appliquées sur plusieurs espèces Oncocyclus du Liban. Des études cytogénétiques approfondies ont été menées sur toutes les espèces d’Iris collectées. / The Iris genus belonging to the Iridaceae family includes over 220 species distributed throughout the Northern Hemisphere. The Oncocyclus section (Siems.) Baker is confined to the Southwest Asia and includes more than 65 species with a discussed taxonomic status.This study focuses on the Iris species complex evolving in the countries of the Eastern Mediterranean Region: Lebanon, Syria, Jordan, Palestine / Israel, Armenia, Turkey and Iran.The rate of endemism within this genus is relatively high. The overharvesting and the destruction of their habitats threaten many of its species.To clarify the taxonomic status of the species and to elucidate the phylogenetic relationships that connect them, several methods are used: the analysis of the genome size, the study of the karyotype, genome organization based on the ribosomal genes location and the study of genetic diversity and phylogeny based on nuclear and chloroplast molecular markers.Laboratory studies are complemented by field work to monitor the dynamics of Lebanon's endemic taxa for their preservation.In our study, the ITS regions, trnL-F and matK of all Lebanese irises and 20 Oncocylus irises of the East Mediterranean region were sequenced to construct phylogenetic trees. Both techniques FISH and Feulgen were applied to several Lebanese Oncocyclus species. Extensive cytogenetic studies have been conducted on all species of collected Iris taxa.

Les chromosomes sont étudiés dans plusieurs domaines de la génétique. L'architecture chromosomique permet notamment de mieux comprendre l'évolution des espèces ou de documenter l'impact d'un réarrangement sur l'expression des phénotypes. Grâce aux analyses cytogénétiques, des anomalies chromosomiques ont été répertoriées et associées à une baisse de fertilité chez plusieurs espèces d'élevage dont le porc. La présence de ces aberrations au sein des verrats reproducteurs, dont la semence est largement disséminée, est problématique puisqu'elle peut induire des pertes économiques estimées à plus de 4,6M$ au Canada. Il semble donc important d'effectuer une analyse chromosomique rigoureuse avant leur entrée en service pour l'insémination. Plusieurs méthodes ont été développées pour effectuer des analyses cytogénétiques, mais peu offrent à la fois un faible coût, une bonne résolution et une simplicité d'analyse. Dans la dernière décennie, l'hybridation in situ en fluorescence utilisant des oligonucléotides a gagné en popularité. La première hypothèse présentée au sein de cet ouvrage est qu'il est possible d'utiliser ce type de marquage pour générer un patron de bandes fluorescentes afin d'évaluer l'intégrité des chromosomes tout en alliant simplicité, précision et faible coût d'analyse. Cette hypothèse a été validée au chapitre 2 par le développement d'une méthode qui a permis l'identification de cinq réarrangements chromosomiques grâce à 96 bandes fluorescentes marquant spécifiquement l'ensemble des chromosomes porcins. Une deuxième hypothèse soulevée est qu'il est possible d'adapter cette méthode pour assembler un génome au niveau chromosomique, pour détecter des erreurs d'assemblage et pour étudier l'évolution chromosomique entre espèces apparentées. Le chapitre 3 valide cette hypothèse par l'assemblage de 78% du génome de Rangifer tarandus au niveau chromosomique, la correction de six échafaudages génomiques et l'observation de réarrangements chromosomiques dans le processus évolutif de certains cervidés et bovidés. / Chromosomes are studied in several fields of genetics. The chromosomal architecture makes it possible to better understand the evolution of species or to document the impact of a rearrangement on the expression of phenotypes. Thanks to cytogenetic analyses, chromosomal abnormalities have been identified and associated with a decline in fertility in several livestock species, including pigs. The presence of these aberrations in nucleus herd boars, whose semen is widely disseminated, is problematic since it can induce economic losses estimated at more than $4.6M in Canada. It therefore seems important to carry out a rigorous chromosomal analysis before they enter service for insemination. Several methods have been developed to perform cytogenetic analyses, but few offer both low cost, good resolution and simplicity of analysis. In the last decade, fluorescence in situ hybridization using oligonucleotides has gained popularity. The first hypothesis presented in this work is that it is possible to use this type of labelling to generate a pattern of fluorescent bands in order to assess the integrity of chromosomes while combining simplicity, precision and low cost of analysis. This hypothesis was validated in chapter 2 by the development of a method which allowed the identification of five chromosomal rearrangements thanks to 96 fluorescent bands labelling specifically all the porcine chromosomes. A second hypothesis raised is that it is possible to adapt this method to assemble a genome build at the chromosome level, to detect assembly errors and to study chromosomal evolution between related species. Chapter 3 demonstrates the veracity of this hypothesis by the assembly of 78% of the Rangifer tarandus genome at the chromosome level, the correction of six genomic scaffolds and the observation of chromosomal rearrangements in the evolutionary process of certain cervids and bovids.

L'exposition aux rayonnements ionisants est une composante inévitable de la vie moderne. Il est bien établi qu'il existe une grande variabilité inter-individuelle de la radiosensibilité chez les individus sains et chez des patients atteints de cancer. Cependant, les mécanismes impliqués dans l'hétérogénéité des réponses biologiques radio-induites ne sont pas encore bien compris, et une approche biologique permettant d’établir de façon fiable le niveau de radiosensibilité reste à développer. Dans cette thèse, nous avons étudié l'ampleur et l'impact de la radiosensibilité individuelle chez les individus sains dans les contextes de dosimétrie d'urgence et de radiothérapie. Nous avons également examiné les différents rôles des télomères dans la prédiction de la radiosensibilité individuelle et des risques pour la santé humaine à long terme (spécifiquement, en ce qui concerne les maladies cardiovasculaires et/ou les cancers) après irradiation. Tout d'abord, dans le contexte de la dosimétrie dans le cas d'une situation d'urgence (lorsqu’il est nécessaire d’estimer rapidement la dose d’irradiation reçu par un individu), nous avons démontré que l'impact de la radiosensibilité individuelle peut être négligeable en utilisant des mesures globales de fluorescence de γH2AX via cytométrie en flux dans des fibroblastes humains et des lymphocytes à 4 heures après exposition ; cette méthode peut être un outil de biodosimétrie efficace et rapide qui peut aider au tri des personnes irradiées dans une situation d'urgence basées sur les niveaux individuels d'exposition. Dans un second temps, nous avons étudié l'ampleur et l'influence de la radiosensibilité individuelle sur l'induction d'aberrations chromosomiques après une irradiation de 2 Gy de rayons γ, correspondant à une fraction de radiothérapie conventionnelle, dans les lymphocytes d'individus sains. Pour ces analyses, nous définissons la radiosensibilité individuelle par rapport à la fréquence des cassures double-brin (CDB) radio-induite, qui ont été calculées à partir de la quantification des aberrations chromosomiques visualisées par hybridation in situ des télomères et centromères (TC-FISH). Ce marquage améliore et simplifie la technique « gold standard » de dosimétrie biologique (la quantification des chromosomes dicentriques). Nous avons également estimé la radiosensibilité individuelle à l’irradiation carbone, ions lourds utilisés en radiothérapie, et l'efficacité biologique relative (EBR) des ions carbone par rapport à une irradiation γ. Nous avons fourni des courbes dose-réponse pour ces deux types d’irradiations en fonction de la fréquence des CDB radio-induite par exposition à une gamme de doses. De plus, nous avons estimé l'EBR d'un troisième type de rayonnement également utilisé en radiothérapie d'ions lourds (protons) par rapport à une irradiation γ, et nous avons comparé la radiosensibilité individuelle de ces trois types d'irradiation avec énergies différentes. Ensuite, nous avons évalué les rôles des télomères et de leur maintien pour la prédiction de la radiosensibilité individuelle. Nous avons constaté que la longueur moyenne des télomères, en combinaison avec leurs modifications radio-induites, peuvent être un bon prédicteur de la radiosensibilité individuelle. Enfin, nous avons montré comment les télomères pourraient être liés à des risques sanitaires à long terme après une irradiation: nous avons démontré que le raccourcissement des télomères pouvait être un nouveau facteur de prédiction de maladies cardiovasculaires après radiothérapie, et nous avons discuté par la suite, les télomères comme des acteurs clés dans le processus de cancérogenèse radio-induite. En conclusion, nous proposons un modèle présentant la façon dont les télomères pourraient jouer un rôle crucial dans ces deux pathologies radio-induite, et nous délibérons des relations entre le maintien des télomères, les effets biologiques radio-induites, et la radiosensibilité individuelle. / Exposure to ionizing radiation (IR), from both natural and man-made sources, is an inevitable part of modern life. It is well established that there are considerable inter-individual variations in sensitivity to IR among healthy individuals and cancer patients. However, the mechanisms involved in the heterogeneity of biological responses to IR are not well understood, and a reliable biodosimetric and clinical approach to measure and rank radiosensitivity remains to be established. In this thesis, we study the extent and impact of individual radiosensitivity in healthy individuals in the contexts of emergency dosimetry and radiotherapy, and we explore the roles of telomeres in the prediction of individual radiosensitivity and long-term human health risks following IR exposure (specifically, cardiovascular diseases and/or cancer). First, in the context of dosimetry in the event of an emergency situation (when rapid dose estimates of each individual in an irradiated population are needed), we demonstrate that the impact of individual radiosensitivity can be negligible using global cellular measurements of γH2AX fluorescence via flow cytometry in human fibroblasts and lymphocytes at 4 hours post-irradiation; this method could be an effective and rapid biodosimetry tool that can aid in the medical triage of irradiated individuals in an emergency setting based on individual levels of exposure. Second, we study the extent and influence of individual radiosensitivity on the induction of chromosomal aberrations following a routinely administered dose of 2 Gy during conventional fractionated photon radiotherapy (γ-rays) in lymphocytes of healthy individuals. For these analyses, we define individual radiosensitivity based on the frequency of IR-induced DNA double strand breaks (DSBs), which were calculated from the scoring of chromosomal aberrations visualized with telomere/centromere-fluorescence in situ hybridization (TC-FISH). This TC-FISH staining of metaphasic chromosomes enhances the “gold standard technique” of biodosimetry (the dicentric chromosome assay) with the visualization of telomeres and centromeres and thereby provides improved simplicity and sensitivity to the classical cytogenetic assay. We also compare individual radiosensitivity following γ-irradiation to that following carbon irradiation, an up-and-coming ion species currently being used in heavy ion radiotherapy. We provide dose response curves for both γ- and carbon irradiations based on the calculated frequency of IR-induced DNA DSBs at a range of doses, and estimate the relative biological effectiveness (RBE) of carbon irradiation relative to γ-irradiation. We then estimate the RBE of a third type of IR also frequently used in heavy ion radiotherapy (proton beams) in comparison to γ-irradiation, and compare individual radiosensitivity to each of these three types of IR with different IR energies. Third, we evaluate the roles of telomeres and telomere maintenance in the prediction of individual radiosensitivity; we find that inherent mean telomere length in combination with the IR-induced change in mean telomere length may be a strong predictor of individual radiosensitivity. Finally, we show how telomeres could be linked to long-term health risks following IR exposure: we demonstrate that telomere shortening could be a new prognostic factor for cardiovascular disease following radiotherapy, and discuss how telomeres could be key players in the process of radiation-induced carcinogenesis. In conclusion, we deliberate the relationships between telomere maintenance, radiation effects, and individual radiosensitivity, and propose a model of how telomeres could play crucial roles in the development of cardiovascular diseases and the process of IR-induced carcinogenesis.

Les carcinomes urothéliaux représentent la 4ème cause de cancer chez l'homme après les cancers de la prostate, du colon et du poumon. Leur incidence est en augmentation de plus de 50% depuis 25 ans. Ce cancer présente principalement deux formes, une superficielle (70% des cas) de bon pronostic et une invasive (30%) de mauvais pronostic. Les formes superficielles nécessitent une surveillance active rapprochée afin d'identifier les récidives fréquentes et l'évolution vers un stade invasif. Cette surveillance fait principalement appel à la cystoscopie et engendre morbidité et cout importants. Une alternative à la cystoscopie est possible à l'aide de tests de détection urinaire des cellules cancéreuses, mais leur sensibilité jusqu'à présent n'est pas suffisante pour une utilisation en pratique courante. Notre but a été de développer un outil de détection urinaire des tumeurs urothéliales.Matériel, Méthode et RésultatsLes tumeurs urothéliales étant très instables sur le plan génétique, le travail a initialement consisté à faire la synthèse des anomalies cytogénétiques retrouvées dans la littérature. Les anomalies les plus pertinentes ont été sélectionnées et une puce de CGH en a été développée comprenant 341 clones (BAC) répartis sur l'ensemble des chromosomes. Cette puce intitulée BCA-1 a été développée en collaboration avec la société ArrayGenomics (Voisins Le Bretonneux, France). La validité de ce test a été confirmée sur 10 lignées cellulaires tumorales et bénignes.Notre travail a ensuite consisté à étudier la valeur ajoutée de cette puce en pratique clinique. Pour ce faire, une cohorte de 163 patients porteurs de tumeurs urothéliales et de témoins a été constituée. Les urines ont été prélevées et analysées en utilisant la puce BCA-1. Un logiciel a été développé sous filemaker pro afin de permettre une saisie uniforme et détaillée des données cliniques et de prendre en considération le caractère complexe de la prise en charge de ces tumeurs.Le test urinaire utilisant la puce de CGH a montré une excellente performance diagnostique avec une sensibilité de 96% et une spécificité de 98% dans les tumeurs vésicale, et une sensibilité de 100% tumeurs du haut appareil urinaire.Enfin, le test a aussi permit de caractériser le caractère agressif ou non agressif des tumeurs sur le plan cytogénétique. Cette caractérisation est fortement corrélée avec le stade anatomopathologique et un troisième aspect de notre travail a montré que la détermination cytogénétique de l'agressivité des tumeurs prédisait l'évolution défavorable des tumeurs du haut appareil urinaire. Notre travail a permis le développement et l'analyse d'un nouveau test de dépistage urinaire des tumeurs urothéliales permettant le diagnostic urinaire de ces tumeurs et la caractérisation de leur caractère agressif éventuel, ainsi que le développement d'un logiciel de saisie et d'analyse des données cliniques. / Urothelial carcinomas are the 4th cause of cancer in men, following prostate, colon and lung cancer. An increase of 50% in its incidence was observed on the last 25 years. This cancer presents two types, a superficial type (70% of the cases) of good prognosis and an invasive type (30% of the cases) of bad prognosis. Superficial type require an active monitoring to identify recurrences and evolution to an invasive stage. This follow up is performed using cystoscopy and leads to some level of morbidity and a high cost. An alternative to cystoscopy is possible using urine test to detect cancer cells, but they are lacking of sensitivity to be used instead of cystoscopy in clinical practice. Our goal was to develop a urine detection tool of urothélial carcinomas.Material and MethodsUrothelial carcinoma usually present with a high level of genetic instability. We first analyse literature so to identify most relevant cytogenetic abnormalities that occur in urothélial carcinomas. A CGH array chip was designed using 341 clones (BAC) that were selected according to initial analysis. This chip called BCA-1 covers the whole genome and was developed in collaboration with ArrayGenomics (Voisins Le Bretonneux, France).ResultsThis test has shown a good efficacy on a preliminary study of cytogenetic analysis on 10 cancerous and benign bladder cell lines. The Chip was then assessed in clinical practice on a series of 163 patients diagnosed with or without urothelial cancer. Urines were collected and analysed using the BCA-1 chip. A software was designed to favour homogeneous and detailed clinical data collection and take into consideration the complex management of the tumours.The test using the CGH chip as shown an excellent diagnosis performance with a sensitivity of 96% and a specificity of 98% for bladder cancer detection, and a sensitivity of 100% on upper urinary tract detection.Finaly, the test was able to define the grade of the tumour according to cytogenetic loci affected. This grade was strongly correlated with the pathology score and could be used to predict outcomes in upper urinary tract carcinomas. Our work lead to the developpement and the analysis of a new urothélial carcinoma urinary detection test, to the identification of the agressivity of the tumour, and to the development of an analysis and data entry software for clinical details.

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Titre de l'écran-titre (visionné le 5 décembre 2023) / Selon les modèles climatiques, de nombreuses espèces forestières devraient faire face à des changements dans leurs zones d'adéquation climatique au cours du siècle à venir. Cela s'explique par leur nature sessile, les rendant incapables de migrer à un rythme compatible avec les changements climatiques. Il est donc essentiel de comprendre la capacité de ces espèces à persister face à ces changements, également connue sous le nom de capacité d'adaptation d'une espèce. L'objectif principal de ma thèse est de comprendre la capacité d'adaptation du P. tremuloides Michaux de la section Populus (Leuce), l'espèce d'arbre la plus répandue en Amérique du Nord (NA), en évaluant sa la composition génétique de ainsi que sa plasticité phénotypique. Dans le chapitre 1, j'ai cherché à décrire la composition génétique de l'espèce à l'échelle de l'aire de répartition, y compris la ploïdie (diploïde/triploïde), la clonalité, la structure génétique et la diversité génétique, ainsi que les valeurs aberrantes de la $F_\textup{ST}$ au sein des groupes génétiques du peuplier faux-tremble et entre eux. De plus, j'ai évalué la plasticité de la germination de populations du Québec et de l'Utah dans des conditions de stress de température et de sécheresse. J'ai identifié quatre groupes génétiques majeurs, représentant le nord-est NA, le nord-ouest NA, l'ouest des États-Unis (WUS) et le Mexique (MX). La diversité la plus élevée a été observée au sein des deux groupes nordiques, suivis par les groupes WUS et MX. Une relation significative a été identifiée entre l'occurrence de la triploïdie et les conditions plus chaudes et plus sèches, indiquant un rôle adaptatif potentiel de la triploïdie. J'ai identifié environ 1 000 SNP aberrants ($F_\textup{ST}$) associés à la température et aux précipitations. En cas de sécheresse, le taux de germination des graines des génotypes de l'Utah était significativement plus faible que ceux du Québec. Dans le chapitre 2, pour comprendre comment le passé a façonné la structure génétique actuelle, j'ai étudié la dynamique historique des populations entre et au sein des groupes génétiques actuels, sur la base d'hypothèses éclairées. En outre, j'ai effectué une analyse plus approfondie de la variation adaptative (génomique du paysage) afin d'obtenir des informations sur l'adaptation locale de l'espèce. J'ai identifié deux groupes génomiques de SNP adaptatifs sur les scaffolds 3 et 13, qui correspondent à la présence d'inversions majeures de séquences génomiques. Ces inversions pourraient maintenir des combinaisons de SNP locaux adaptés en réprimant les taux de recombinaison. J'ai également identifié des modèles d'expansion historique pour les groupes du nord ainsi que pour le groupe WUS, tandis qu'un modèle de goulot d'étranglement a été identifié pour le groupe MX. La première scission de l'espèce s'est produite entre les groupes WUS et MX, suivie d'une scission avec le groupe NA du nord-est et enfin avec le groupe NA du nord-ouest. Cela permet d'avancer l'hypothèse que l'origine de l'espèce se trouve au Mexique, où se trouve également la plus ancienne espèce de peuplier existante soit P. mexicana, et que la section Populus (Leuce) pourrait être d'origine plus ancienne. La découverte et l'inclusion de nouveaux taxons mexicains dans la sect. Populus (Leuce), qui représentent une diversité génétique jusqu'à présent inexploitée, permettront également de déterminer sa place exacte dans la phylogénie globale de Populus L. Dans le chapitre 3, j'ai évalué la variation intraspécifique présente au sein de chacun des quatre groupes génétiques de P. tremuloides pour plusieurs caractéristiques foliaires, notamment la densité des stomates, la teneur en carbone et en azote et la forme des feuilles. En outre, j'ai réalisé une expérience de jardin commun sous différentes températures et un stress de sécheresse, au cours de laquelle j'ai prélevé des échantillons pour l'ARNseq et j'ai mesuré des caractéristiques physiologiques, tel que la photosynthèse nette, la conductance stomatique et l'efficacité de l'utilisation de l'eau. Une relation positive entre la densité stomatique et les précipitations annuelles moyennes a été identifiée à l'échelle de l'aire de répartition, ce qui indique une adaptation locale. Dans les génotypes de MX, j'ai identifié des pétioles significativement plus longs, reflétant potentiellement une adaptation à des latitudes plus basses, ainsi qu'un $\delta^{13}C$ plus élevé et des réductions plus fortes de la photosynthèse nette en cas de sécheresse par rapport aux autres génotypes, reflétant potentiellement une adaptation à des conditions arides. Enfin, de nombreux gènes différentiellement exprimés ont été identifiés, entre les différents stress évalués, ainsi qu'entre les génotypes de différents groupes génétiques, dont plusieurs ont été identifiés par des analyses antérieures d'association génotype-environnement et de valeurs aberrantes $F_\textup{ST}$. Ces résultats ont mis en lumière des gènes potentiellement impliqués dans l'adaptation locale fournissant ainsi des gènes candidats prometteurs pour des études (fonctionnelles) plus approfondies. Dans l'ensemble, ce travail constitue une base solide pour la poursuite des recherches sur l'espèce d'arbre P. tremuloides afin d'obtenir une vision plus complète de la capacité d'adaptation de l'espèce. / Many forest tree species are predicted to face changing climate suitability zones within the next century, as, due to their sessile nature, they are often unable to co-migrate with changing climate at comparable pace. It is therefore essential to understand the ability of these species to persist under these changes, also known as a species' adaptive capacity. The main aim of my thesis is to obtain insights into the adaptive capacity of P. tremuloides Michaux of section Populus (Leuce), the most widespread tree species in North America (NA), through estimating the species' genetic makeup as well as phenotypic plasticity. In Chapter 1, I aimed to assess the range-wide genetic makeup, including ploidy (diploid/triploid), clonality, genetic structure and diversity, as well as $F_\textup{ST}$ outliers within and across the genetic lineages of Quaking aspen. Moreover, I assessed germination plasticity of populations from Quebec and Utah under temperature and drought stress conditions. I identified four major genetic clusters, representing northeast NA, northwest NA, western United States (WUS) and Mexico (MX). Highest diversity was identified in the two northern, followed by the WUS and MX clusters. A significant relationship was identified between the occurrence of triploidy and warmer and drier conditions, indicating a potential adaptive role of triploidy. I identified around 1k $F_\textup{ST}$ outlier SNPs associated with temperature and precipitation. Under drought stress, seed germination rate was significantly lower in Utah compared to Quebec genotypes. In Chapter 2, to understand how the past shaped the current genetic structure, I studied historical population dynamics between and within current genetic clusters, based on informed hypotheses. Moreover, I performed a more in-depth analysis of adaptive variation (landscape genomics) in order to obtain insights into local adaptation in the species. I identified two genomic clusters of adaptive SNPs on scaffolds 3 and 13, that conform with the presence of major genomic sequence inversions. Such inversions could maintain combinations of local adapted SNPs by repressing recombination rates. I also identified historical expansion patterns for the northern clusters as well as the WUS cluster, while a bottleneck pattern was identified for the MX cluster. The first split of the species occurred between WUS and MX clusters, followed by a split with the northeast NA cluster and lastly the northwest NA cluster. This brings forward the hypothesis that the species' origin lies in Mexico, where also the oldest extant poplar species P. mexicana is found, and that section Populus (Leuce) might be of older origin. The discovery and inclusion of new Mexican taxa in sect. Populus (Leuce), which constitute hitherto unexploited genetic diversity, will also help determine its exact place in the overall phylogeny of Populus L. In Chapter 3, I identified intraspecific variation for several leaf traits including, stomata density, carbon and nitrogen content and leaf shape in P. tremuloides originating from the four identified clusters. Additionally, I performed a common garden experiment under differing temperaturesand drought stress, during which I sampled for RNAseq and measured physiology, including net photosynthesis, stomatal conductance, and water use efficiency. A range-wide positive relationship between stomatal density and mean annual precipitation was identified, indicative of local adaptation. In genotypes from MX, I identified significantly longer petioles, potentially reflecting adaptation to lower latitudes, as well as higher $\delta^{13}C$ and stronger reductions in net photosynthesis under drought in comparison to other genotypes, potentially reflecting adaptation to arid conditions. Lastly, numerous differentially expressed genes were identified between different assessed stresses as well as between genotypes from different genetic clusters, several of which were identified by previous genotype-environment association and $F_\textup{ST}$ outlier analyses, potentially reflecting genes involved in local adaptation and providing promising candidate genes for further (functional) study. Finally, the environmentally adaptive SNPs identified in this work will be incorporated into a genomic offset study to predict the extent of genomic mismatch under future climate conditions, thereby providing more concrete insights into adaptive capacity. However, further work is needed to estimate the extent of phenotypic plasticity in the species, which can be achieved through extensive experiments in the common garden. Overall, this work provides a solid foundation for further research on the tree species P. tremuloides to gain a more complete view of the species' adaptability. This knowledge is essential for forest managers to make informed management decisions.

Le système de correction des mésappariements (MMR) des eucaryotes est responsable de la correction des erreurs de réplication de l'ADN et intervient dans la recombinaison méiotique. AtPMS1, un gène du MMR chez Arabidopsis thaliana, est impliqué dans la correction des mésappariements, mais son rôle méiotique n’a pas encore été déterminé. Nous avons caractérisé deux lignées mutantes pour le gène AtPMS1. Une lignée présente une morphologie florale aberrante qui est probablement indépendante de l’inactivation d’AtPMS1 mais serait plutôt attribuable à un phénomène de cosuppression. La seconde lignée présente plusieurs phénotypes vraisemblablement causés par l'inactivation d’AtPMS1 : une baisse de fécondité de 65 à 80 %, une ségrégation biaisée de l'allèle mutant et des anomalies cytogénétiques chez 16 % des microsporocytes (fragmentation et ségrégation anormale des chromosomes). Le biais de ségrégation n’a encore jamais été observé chez les autres eucaryotes et semble particulier aux homologues de MutL chez A. thaliana ou chez les plantes. / The eukaryotic DNA mismatch repair system (MMR) is responsible for the repair of replication errors, and plays a role in genetic recombination. AtPMS1, a MMR gene from Arabidopsis thaliana, has already been shown to play a role in DNA repair but its involvement in meiosis has yet to be examined. We characterised two lines of insertional mutants at AtPMS1. A first mutant line has abnormal flowers, which is probably a phenotype unrelated to the loss of AtPMS1 activity but rather caused by cosuppression. The second mutant line shows many phenotypes, likely linked to AtPMS1 inactivation: a 65 to 80% reduction in seed production, an abnormal segregation of the mutant allele and cytogenetic abnormalities in 16% of the microsporocytes (chromosome fragmentation and missegregation). The observed bias in segregation as not been observed in other eukaryotes, and seems to be a particularity of MutL homologues in Arabidopsis or plants as a whole.