Les éléments transposables (ET) sont des portions d’ADN capables de se déplacer et d’augmenter le nombre de leurs copies dans les génomes. Deux grands types de transposition, correspondant à deux grandes classes d’ET, sont retrouvés chez la quasi-totalité des génomes étudiés à ce jour. Les rétrotransposons à LTR (Long Terminal Repeats, LTR-RT), appartenant à la Classe 1, sont les composants majoritaires des génomes des plantes. Leur prolifération peut avoir un impact important sur l’organisation, la variation de taille, l’évolution des génomes et l’activité des gènes.Le café, largement consommé dans le monde et produit uniquement par des pays du Sud, est issu de deux espèces cultivées d’origine africaine : Coffea arabica et C. canephora. Le genre Coffea est constitué de 139 espèces occupant des habitats très variés en Afrique, dans les îles de l’ouest de l’océan Indien, l’Inde, l’Asie tropicale et du sud-est et au nord de l’Australie. Toutes les espèces son diploïdes, à l’exception notable de C. arabica, allotétraploïde, issu d’une hybridation interspécifique récente entre les deux espèces diploïdes : C. canephora et C. eugenioides. Pour autant, la taille des génomes des espèces diploïdes varie du simple au double. Les nombreuses données génomiques aujourd’hui disponibles au sein du genre Coffea permettent d’étudier la dynamique des LTR-RT constituant au minimum 42% du génome de C. canephora, l’espèce séquencée et disponible dans les bases de données publiques.Dans ce travail, deux lignées remarquables de LTR-RT, Bianca et SIRE, ont été étudiées par des approches bio- informatiques. Bianca sensu stricto, présente uniquement chez les monocotylédones, est représentée chez les dicotylédones par la famille Divo, très peu étudiée à ce jour. L’activation récente de Divo sans induire sa propre structuration, est étroitement associée à la différenciation génétique de C. canephora. Par contre, tout en étant présente dans toutes les espèces de caféiers étudiées, l’activation semble sporadique. À l’opposé, les éléments SIRE, la seule lignée de LTR-RT de la superfamille des Copia contenant un domaine enveloppe comme les rétrovirus, montre des variations structurales importantes entre les accessions des espèces diploïdes à l’origine de C arabica et plus globalement, et en parallèle de l’évolution du genre.Nos travaux montrent que la compréhension de la dynamique des LTR-RT dans un genre peut permettre de mieux appréhender son histoire évolutive, chaque famille de LTR-RT pouvant apporter un éclairage différent. Nos résultats indiquent qu’à la fois les clades biogéographiques (phylogénie moléculaire des caféiers) mais aussi certaines accessions d’espèces diploïdes ont des histoires particulières. Celles-ci seraient vraisemblablement liées à la colonisation de nouvelles niches et à la dynamique des LTR-RT composant les génomes des Coffea. / Transposable elements (TEs) are DNA fragments that are able to move and to increase their copy numbers. Two transposition mechanisms corresponding to the two main TE classes are found in almost all organisms. LTR retrotransposons (Long Terminal Repeats, LTR-RTs), belonging to Class 1, are the main components of plant genomes. Genome organisation, size variation, evolution and gene activity can be strongly impacted by their proliferation.Worldwide consumed and produced by South countries, coffee is obtained from two African cultivated species: Coffea arabica and C. canephora. The Coffea genus includes 139 species occurring in diverse habitats in Africa, Madagascar, Mascarene Islands, Comoros, India, Southeast and Tropical Asia and North Australia. All the species are diploids, except the noteworthy allotetraploid C. arabica, originated from a recent inter-specific hybridisation between two diploids: C. canephora and C. eugenioides. However, genome size of diploid species can vary for up to two folds. Today, the numerous genomic data available for Coffea allows the study of LTR- RTs, constituting at least 42% of C. canephora genome, the sequenced species available in public databases.In this work, two notable LTR-RT lineages, Bianca and SIRE, have been studied by bioinformatics approaches. Bianca s.s., is present only in Monocots and it is represented in Dicots by the Divo family, poorly studied nowadays. The recent activation of Divo, without leading to its own structuring, is closely associated to the genetic differentiation of C. canephora. However, this activation seems sporadic as being present in all the coffee-trees species studied here. On the opposite, SIRE elements, which are the only Copia LTR-RTs carrying an envelope-like gene as retroviruses, show an important structuring variation between accessions among C. arabica progenitors, and in parallel to the genus evolution.Our work shows that understanding the LTR-RTs dynamics in a genus allows a better perception of its evolutionary history, with the possibility of different evolutionary timing given by different LTR-RTs families. Our results also indicate that both the biogeographic clades (coffee molecular phylogeny) and also some diploid accessions have peculiar histories, probably related to the colonisation of new ecological niches and to the LTR- RTs dynamics.

Les éléments transposables (ET) sont l'une des principales forces guidant l'évolution des génomes. La présence de copies dégradées a permis de bien caractérisée la dynamique des ET eucaryotes. A contrario, chez les procaryotes, les ET sont considérés comme récents, ce qui complique l'étude de leur dynamique. Les séquences d'insertion (IS) sont les ET procaryotes les plus abondants. Les modèles prédisent que les IS, arrivés par transferts horizontaux, subissent une forte augmentation de leur nombre, puis sont éliminés. De plus, les modèles prédisent que les génomes des bactéries intracellulaires devraient avoir peu ou pas d'IS. Le séquençage des génomes de bactéries intracellulaires obligatoires, comme Wolbachia, a remis en cause les modèles, car certains ont une grande quantité d'IS. Notre travail portait sur l'étude des génomes de cinq souches de Wolbachia ayant des caractéristiques diverses. Nous avons réalisé une annotation détaillée des IS pour chaque génome et testé nos hypothèses basés issues de l'analyse in silico sur un panel de souches. Nous avons confirmé que les génomes de Wolbachia ont une forte abondance d'IS. La majorité des copies d'IS étaient dégradées, ce qui a permis d'étudier leur dynamique. L'activité passée des IS de Wolbachia n'a pas été constante au cours du temps avec des alternances de phases de forte activité et de quiescence. Les phases de forte activité doivent être précédées de transferts horizontaux, qui ont été expérimentalement détectés en abondance. Enfin, des analyses d'expression suggèrent que l'activité des IS n'est pas uniquement contrôlée par les éléments eux-mêmes, mais dépend également de l'environnement génomique des copies.

La symbiose entre les légumineuses et les Rhizobiacées est la source d’azote fixé la plus importante pour le bon fonctionnement des écosystèmes naturels et agricoles. Très étudiée chez des légumineuses modèles, certains aspects de cette interaction restent peu connus ; c’est le cas des mécanismes génétiques et fonctionnels qui contrôlent la spécificité hôte-symbiote. Il n’y a que peu d’études globales consacrées à ce phénomène, et les gènes symbiotiques sont très peu connus chez les espèces non-modèles. Dans ce contexte, nous avons étudié un cas de changement de spécificité symbiotique remarquable chez des espèces phylogénétiquement proches du genre Lupinus (Fabacées). Tout d’abord, la reconstruction et l’analyse de génomes chloroplastiques complets a permis de camper le cadre évolutif de la symbiose en générant de nouveaux marqueurs d’intérêt pour clarifier la phylogénie et l’évolution des lupins. A partir d’une expérimentation d’inoculation croisée impliquant trois espèces de lupins méditerranéens et deux souches compatibles et incompatibles de Bradyrhizobium, une approche RNA-Seq a permis de produire les premiers nodulomes de lupin et d’identifier les gènes symbiotiques. L’analyse des gènes différentiellement exprimés a montré que la spécificité symbiotique affecte non seulement la voie de signalisation et de régulation de la symbiose, mais également une diversité de voies métaboliques associées. Enfin, l’étude de la dynamique évolutive et fonctionnelle de quelques gènes a mis en évidence l’impact et l’importance des phénomènes de duplication aux différents niveaux de la cascade génétique symbiotique. / Legumes-Rhizobia symbiosis is the most important fixing nitrogen source for the good functioning of both natural and agricultural ecosystems. Although, it is extensively studied in model legumes, some aspects of this interaction remain unclear, such as the genetic and functional mechanisms controlling the host-symbiont specificity. Large scale studies of this process are scarce and symbiotic genes are not well described in non-model species. In this context, the effect of symbiotic specificity was investigated in phylogenetically close relative species belonging to the Lupinus genus (Fabaceae). First, the reconstruction and analysis of complete chloroplast genomes allowed us to generate new and useful markers for clarifying the Lupinus phylogeny in order to lighten the evolutionary context of the symbiosis. Following a cross-inoculation experiment of three Mediterranean lupine species with two compatible or incompatible Bradyrhizobium strains, a RNA-Seq approach allowed the reconstruction of the first lupine nodulomes and the identification of lupine symbiotic genes. The analysis of differentially expressed genes revealed that the symbiotic specificity affects not only the signalling and regulatory symbiotic pathways, but also diverse associated metabolic pathways. Finally, evaluating the evolutionary and functional dynamics of genes highlighted the importance of gene and genome duplication events at different steps of the symbiotic genetic pathway.

Nous analysons trois modèles non-locaux décrivant la dynamique évolutive d’un trait phénotypique continu soumis à l’action conjointe des mutations et de la sélection. Nous établissons l’existence et l’unicité des solutions du problème de Cauchy, et donnons la description du comportement en temps long de la solution. Dans le premier travail nous étudions l’équation du réplicateur-mutateur en domaine non borné et généralisons aux cas des valeurs sélectives confinantes les résultats connus dans le cas harmonique. À savoir, l’existence d’une unique solution globale, régulière, convergeant en temps long vers un profil universel ; pour cela, nous employons des techniques de décomposition spectrale d’opérateurs de Schrödinger. Le deuxième travail traite d’un modèle dont la valeur sélective est densité-dépendante. Afin de montrer le caractère bien posé de l’équation, nous combinons deux approches. La première est basée sur l’étude de la fonction génératrice des cumulants, satisfaisant une équation de transport non locale et permettant d’obtenir implicitement le trait moyen. La deuxième exploite un changement de variable (formule d’Avron-Herbst), permettant d’écrire la solution en termes du trait moyen et de la solution de l’équation de la chaleur avec même donnée initiale. Finalement, nous étudions un modèle dont le taux de mutation est proportionnel à la valeur moyenne du trait. Nous établissons un lien bijectif entre ce dernier modèle et le deuxième, permettant ainsi de décrire finement la dynamique de la solution. Nous montrons en particulier la croissance exponentielle du trait moyen. / We analyze three non-local models describing the evolutionary dynamics of a continuous phenotypic trait undergoing the joint action of mutations and selection. We establish the existence and uniqueness of the solutions to the Cauchy problem, and give a description of the long-time behaviour of the solution. In the first work we study the replicator-mutator equation in the unbounded domain and generalize to cases of selective values confining the known results in the harmonic case. Namely, the existence of a unique global regular solution, converging towards a universal profile; for this, we use spectral decomposition techniques of Schrödinger operators. In the second work, we discuss a model whose fitness value is density-dependent. In order to show the well-posedness of the equation, we combine two approaches. The first is based on the study of the cumulant generating functions, satisfying a non-local transport equation and making it possible to implicitly obtain the average trait. The second uses a change of variable (Avron-Herbst formula), allowing the solution to be written in terms of the average trait and the solution of the heat equation with the same initial data. Finally, we study a model whose mutation rate is proportional to the average value of the trait. We establish a bijective link between this last model and the second, thus making it possible to describe the dynamics of the solution in detail. In particular, we show the exponential growth of the average trait.