La bactérie Agrobacterium tumefaciens est bien connue pour son utilisation en génie génétique végétale où elle sert comme vecteur de gènes. A l’origine, cette bactérie ainsi que l’espèce voisine Agrobacterium rhizogenes sont des bactéries phytopathogènes qui induisent respectivement des tumeurs et des racines anormales sur des plantes sensibles telles que la vigne ou des arbres fruitiers. L’action pathogène résulte d’un transfert horizontal de gènes de la bactérie vers l’hôte végétal, à partir d’un plasmide, le pTi (plasmide inducteur de tumeurs) ou pRi (plasmide inducteur de racines). Mon travail de thèse concerne deux aspects particuliers de cette bactérie.1. Sa capacité à transformer durablement des espèces végétales dans la nature, donnant ainsi naissance à des plantes naturellement transformées, notamment dans le genre Nicotiana. Nous avons pu montrer par séquençage à haut débit du génome de N. tomentosiformis et par l’analyse d’autres séquences complètes de Nicotianées publiées récemment l’existence inattendue de 5 séquences venant d’Agrobacterium (cT-DNAs) avec une taille total de 65 kb, dont certaines portent des gènes intacts. Nous avons montré que deux de ces gènes (TB-mas2’ de N. tabacum et TE-6b de N. otophora) ont une activité biologique. Une étude comparative approfondie a permis de mieux comprendre l’évolution de ces cT-DNAs (Chen et al., 2014). Le gène mas2’ est bien connu, il code pour une enzyme qui catalyse la synthèse du désoxyfructosyl-glutamine (DFG) dans des tumeurs ou racines induites par Agrobacterium. Des résultats récents dans notre groupe portant sur le gène TB-mas2’ montrent que ce gène est exprimé de façon très active dans plusieurs cultivars de N. tabacum, et y donne naissance à l’apparition de quantités mesurables de DFG. Ce travail est présenté sous forme d’un manuscrit à soumettre.2. Une deuxième partie de la Thèse concerne les propriétés du gène T-6b, qui fait partie de l’ADN transféré par A. vitis souche Tm4 et provoque une croissance anormale caractérisée par l’apparition d’énations, sans que l’on connaisse son mode d’action. Le gène 6b fait partie de la famille des gènes plast (pour plasticité phénotypique), avec des effets différents et souvent remarquables sur la croissance des plantes. Le gène T-6b a été mis sous contrôle d’un promoteur inductible par le dexaméthasone, et des plantes de tabac transformées par cette construction ont été étudiées en détail, à différents moments après son induction. Un grand nombre de changements a été décrit incluant des analyses anatomiques montrant des modifications encore jamais décrites chez les plantes, comme par exemple l’apparition de méristèmes foliaires ectopiques à la base de trichomes, ou l’apparition de systèmes vasculaires ectopiques parallèles au système vasculaire normal avec un développement régulier menant à des structures complexes ordonnées (Chen and Otten, 2015). Le gène TE-6b de N. otophora a été mis sous contrôle d’un promoteur fort constitutif et introduit dans des plantes de tabac, où il provoque des changements de croissance différents de ce qui a été observé pour le gène T-6b. Ces derniers résultats préliminaires sont présentés en complément des observations sur le gène T-6b. Ils indiquent que le transfert horizontal du gène TE-6b vers l’ancêtre de N. otophora aurait pu contribuer à une modification de la croissance et ainsi à la création d’une nouvelle espèce. / The bacterium Agrobacterium tumefaciens is well-known for its utilisation in plant genetic engineering where it serves as a gene vector. This bacterium and the related species Agrobacterium rhizogenes are phytopathogens that induce tumors and hairy roots respectively on susceptible plants like grapevine or fruit trees. Their phytopathogenicity is due to horizontal transfer of bacterial genes to the plant host, from a plasmid called the Ti (tumor-inducing) or Ri (root-inducing) plasmid. The subject of my Thesis concerns two particular aspects of this bacterium.1. Their capacity to stably transform several plant species in nature, thereby yielding naturally transformed plants, especially in the genus Nicotiana. We have shown by deep sequencing of the Nicotiana tomentosiformis genome and by analysis of other recently published Nicotiana sequences the presence of five different Agrobacterium-derived sequences (cT-DNAs), totalling 65 kb, some of which carry intact genes. We have shown that two of them (TB-mas2’ from N. tabacum and TE-6b from N. otophora) have biological activity. A detailed comparative study has allowed us to better understand the evolution of these cT-DNAs (Chen et al., 2014). The mas2’ gene is well-known, it codes for the synthesis of desoxyfructosyl-glutamine (DFG) in tumors or roots induced by Agrobacterium. Recent work in our group has shown that the TB-mas2’ gene is highly expressed in some N. tabacum cultivars and leads to the accumulation of detectable amounts of DFG. This work is presented as a manuscript to be submitted.2. A second part of the Thesis describes new properties of the T-6b gene, which is part of the DNA transferred by A. vitis strain Tm4 and leads to abnormal growth caracterized by the appearance of enations, so far the mode of action of this gene is unknown. The 6b gene is part of the so called plast family (for phenotypic plasticity), with different and often remarkable growth effects on plants. The T-6b gene wasearlier placed under control of a dexamethasone-inducible promoter, and tobacco plants transformed with this construct have now been studied in detail, at different times after the start of induction. A large number of changes was analyzed, both at the morphological and anatomical level, these include various unprecedented morphological changes, like for example the appearance of shoot primordia at the base of trichomes, or the appearance of ectopic vascular strands parallel to the normal strands with a regular development leading to complex but predictable structures (Chen and Otten, 2015). The TE-6b gene from N. otophora was placed under strong and constitutive promoter control and introduced into tobacco, where it was found to cause new types of morphological change, different from those observed for T-6b. The latter results are preliminary and will be presented as a complement to the work on T-6b. They indicate that the introduction of the TE-6b gene in the N. otophora ancestor could have caused a change in growth pattern, and might have favored the appearance of a new species.

Le mélanome cutané est un cancer des cellules de la peau (mélanocytes) qui se situe, en France, au 11e rang des cancers les plus fréquents. Sa mortalité reste élevée lorsqu’il est diagnostiqué à un stade tardif. Ce cancer résulte de nombreux facteurs génétiques, environnementaux et des interactions entre ces facteurs. La susceptibilité génétique à ce cancer recouvre un large spectre de variabilité génétique, depuis des mutations rares conférant un risque élevé jusqu’à des variants fréquents conférant un risque modeste. C’est dans le cadre de l’identification de variants fréquents liés à l’apparition du mélanome et à son pronostic que se situe mon travail de thèse. À ce jour, les études d’associations pangénomiques du mélanome ont identifié des variants fréquents à effets relativement modestes qui expliquent seulement une part de la composante génétique. Les variants fonctionnels au sein des régions identifiées sont le plus souvent inconnus. Les études pangénomiques ont eu principalement recours à des analyses simple-marqueur qui peuvent manquer de puissance pour détecter des variants ayant un effet individuel faible ou interagissant avec d’autres variants. L’objectif principal de ce travail de thèse a été de proposer des stratégies d’analyse multi-marqueurs pour identifier de nouveaux gènes impliqués dans le mélanome et pour caractériser des variants potentiellement fonctionnels au sein des régions du génome associées au mélanome.Pour identifier de nouveaux gènes associés au risque de mélanome et à un facteur pronostique de ce cancer (l’indice de Breslow), nous avons proposé une stratégie d’analyse multi-marqueurs qui intègre une analyse de pathways biologiques basée sur la méthode GSEA (Gene Set Enrichment Analysis) et une analyse d’interactions entre gènes au sein des pathways associés au mélanome. Ces analyses ont été menées dans deux études : l’étude française MELARISK et l’étude américaine du MD Anderson Cancer Center (MDACC), totalisant 2 980 cas et 3 823 témoins. Nous avons identifié une interaction entre les gènes, TERF1 et AFAP1L2, pour le risque de mélanome et une interaction entre les gènes, CDC42 et SCIN, pour l’indice de Breslow. Ces gènes sont particulièrement pertinents sur le plan biologique du fait de leur rôle dans la biologie des télomères pour la première paire de gènes et dans la dynamique des filaments d’actine pour la seconde paire. Afin d’identifier les variants potentiellement fonctionnels au sein des régions du génome mises en évidence par études pangénomiques, nous avons proposé une stratégie de cartographie fine qui repose principalement sur une méthode de régression pénalisée (méthode HyperLasso) appliquée à tous les variants de la région étudiée. Par l’analyse de la région 16q24 qui contient le gène MC1R dont les variants fonctionnels sont connus, nous avons montré que cette stratégie était capable d’identifier ces variants parmi de nombreux variants associés au mélanome dans cette région. Nous avons contribué à identifier cinq nouvelles régions du génome associées au mélanome par méta-analyse d’études pangénomiques réalisées au niveau mondial (43 000 sujets) puis mené une étude de cartographie fine de toutes les régions associées au mélanome, en se basant sur la stratégie proposée et validée dans la région 16q24. Les stratégies d’analyses multi-marqueurs proposées dans le cadre de ce travail de thèse ont permis d’identifier de nouveaux gènes associés au risque de mélanome et à un facteur pronostique de ce cancer et de caractériser les variants génétiques potentiellement fonctionnels au sein des régions du génome identifiées par études pangénomiques. / Cutaneous melanoma is a skin cancer developed from melanocytes. It is the 11th most common cancers in France. Mortality due to melanoma remains high when diagnosed at a late stage. This cancer results from many genetic, environmental factors and interactions between these factors. The genetic susceptibility to melanoma covers a broad spectrum of genetic variation, from rare mutations conferring high risk to common variants conferring low risk. My thesis was conducted in the framework of low-risk variants associated with melanoma occurrence and prognosis. To date, genome-wide association studies (GWAS) of melanoma have identified common variants with relatively modest effects which only explain a part of the genetic component of this cancer. Functional variants at the identified loci are mostly unknown. GWASs have been mainly conducted using single-marker analysis which may be underpowered to detect variants with small effect or interacting with each other. The main objective of this thesis was to propose multi-marker analysis strategies to identify novel genes involved in melanoma and to characterize potentially functional variants in chromosomal regions found associated with melanoma. To identify new genes associated with melanoma risk and a prognostic factor for this cancer (Breslow thickness), we proposed a multi-marker analysis strategy which integrates pathway analysis based on the GSEA (Gene Set Enrichment Analysis) method and gene-gene interaction analysis within melanoma-associated pathways. These analyses were conducted in two studies: the French MELARISK study and the North-American MD Anderson Cancer Center (MDACC) study, with a total of 2,980 cases and 3,823 controls. We identified gene-gene interactions between TERF1 and AFAP1L2 genes for melanoma risk and between CDC42 and SCIN genes for Breslow thickness. These genes are biologically relevant because of their role in telomere biology for the former gene pair and in actin dynamics for the latter pair. To identify potentially functional variants at loci identified by GWAS, we proposed a fine mapping strategy which is mainly based on a penalized regression approach (HyperLasso method) that can be applied to all variants of the region under study. By studying the 16q24 region which harbors the MC1R gene whose functional variants are known, we showed this strategy was able to identify those variants among many variants associated with melanoma in this region. We contributed to the identification of five novel regions associated with melanoma through a worldwide meta-analysis of melanoma GWASs (43,000 subjects) and conducted fine mapping of all melanoma-associated loci using the strategy we proposed and validated in the 16q24 region. The multi-marker strategies proposed in this work have allowed identifying new biologically relevant genes associated with risk of melanoma and a major melanoma prognostic factor and characterizing potentially functional genetic variants within regions identified by GWAS.

Les mutations du gène MEN1 prédisposent au syndrome des Néoplasies Endocriniennes Multiples de type 1 (NEM1), caractérisé par des tumeurs endocrines multiples. Les souris hétérozygotes pour Men1 développent des tumeurs similaires, ainsi que des cancers de la prostate et des glandes mammaires, avec une incidence faible. J'ai pu montrer que l'expression de la protéine menin, codée par ce gène, est totalement inactivée dans les carcinomes prostatiques développés chez ces souris et est associée à une dérégulation de l'expression du récepteur aux androgènes et une inactivation de l'inhibiteur des CDK p27, un gène cible connu de menin. Des souris WapCre-Men1 F/F, où le gène Men1 est invalidé dans les cellules mammaires, développent des néoplasies intraépithéliales mammaires (MIN) avec une forte incidence à partir de 9 mois. Une fuite d'expression du transgène WapCre dans l'hypophyse entraîne en plus le développement de prolactinomes chez ces souris, les conduisant à une mort prématurée. Par diverses analyses, j'ai pu déterminer que l'augmentation de l'incidence de ces lésions ne pouvait pas être seulement expliquée par l'influence des prolactinomes. De manière intéressante, j'ai pu mettre en évidence une nette diminution du marquage membranaire de beta-caténine, un partenaire connu de menin, ainsi que de E-cadhérine dans les lésions MIN, suggérant une altération de la cohésion cellulaire en absence de menin. L'ensemble des données obtenues pendant ma thèse indiquent un rôle potentiel de l'invalidation du gène Men1 dans le développement de carcinomes prostatiques et de néoplasies mammaires chez la souris

Les gènes codant pour des protéines peuvent souvent être regroupés et intégrés en modules fonctionnels par rapport à un organelle. Ces modules peuvent avoir des composantes qui suivent une évolution corrélée pouvant être conditionnelle à un phénotype donné. Les gènes liés à la motilité possèdent cette caractéristique, car ils se suivent en cascade en réponse à des stimuli extérieurs. L’hyperthermophilie, d’autre part, est interreliée à la reverse gyrase, cependant aucun autre élément qui pourrait y être associé avec certitude n’est connu. Ceci peut être dû à un déplacement de gènes non orthologues encore non résolu. En utilisant une approche bio-informatique, une modélisation mathématique d’évolution conditionnelle corrélée pour trois gènes a été développée et appliquée sur des profils phylétiques d’archaea. Ceci a permis d’établir des théories quant à la fonction potentielle du gène du flagelle FlaD/E ainsi que l’histoire évolutive des gènes lui étant liés et ayant contribué à sa formation. De plus, une histoire évolutive théorique a été établie pour une ligase liée à l’hyperthermophilie. / Protein coding gene may often be grouped and integrated in functional modules with respect to an organelle. These modules may have constituents that follow a conditional correlated evolution to a given phenotype. Genes linked to motility posses this characteristic as they follow a cascade in response to external stimuli. Similarly, hyperthermophily is related to reverse gyrase, however no other element that could be associated with certainty is known. This may be caused by an unresolved case of non-orthologous gene displacement. Using a bioinformatic approach, a mathematical model for conditional correlated evolution for three genes has been developed and applied to the phyletic profiles of archaea. This has helped to develop theories about the potential functions of the flagellar gene FlaD/E and the evolutionary history of the genes that are linked to it and that may have contributed to its formation. In addition, a theoretical evolutionary history has been established for a ligase associated with hyperthermophily.

La transition florale est un évènement clef dans la vie d’une plante. Chez le fraisier, la compréhension des mécanismes génétiques de cette transition est un enjeu majeur pour mieux contrôler la production de fruits. La transition florale peut être étudiée à travers la remontée florale, qui est la capacité d’une plante à fleurir tout au long de la période végétative. Le fraisier cultivé octoploïde, F. x ananassa, comme le fraisier diploïde, F. vesca, présentent des génotypes remontants capables de fleurir en continu. L’objectif de cette thèse est de comprendre le déterminisme génétique et moléculaire de la remontée florale chez Fragaria. Ce travail a montré que chez les fraisiers diploïde et octoploïde, le caractère ‘remontée florale’ est contrôlé par deux verrous génétiques différents localisés à des positions non orthologues. Chez le fraisier diploïde, le gène FvKSN responsable de la remontée florale a été identifié et code pour un homologue du répresseur floral TFL1. Chez les génotypes remontants, ce gène présente une délétion dans la partie codante conduisant à une protéine non fonctionnelle, incapable de réprimer la floraison. Chez le fraisier octoploïde, le QTL majeur détecté contrôlant la remontée florale est lié à la production de stolons de manière antagoniste, suggérant l’existence d’une région génomique où s'exerce une compétition entre multiplication végétative et la reproduction sexuée. Cette région génomique comprend plusieurs gènes candidats intéressants dont FT, activateur de la floraison.Une hypothèse suggérée par ce travail est que chez le fraisier, l’alternance entre phase végétative et phase reproductive est liée à l’équilibre entre les gènes FvKSN, homologue de TFL1, et FvFT, homologue de FT. La remontée florale serait la conséquence d’une modification de cet équilibre entre ces deux gènes en faveur du développement reproductif. / The floral transition is a key event in plant life. In strawberry, understanding the genetic mechanisms of floral transition is a major issue for better control of fruit production. This transition is studied through the continuous flowering, which is the ability to flower throughout the growing season. Both, the octoploid cultivated strawberry, F. x ananassa, as the woody diploid strawberry, F. vesca, displayed continuous flowering genotypes. The objective of this work is to decipher the genetic and molecular mechanism of the continuous flowering in Fragaria.This work has shown that in diploid and octoploid strawberry the continuous flowering is controlled by two different genetic 'keys' located at non-orthologous position. In diploid strawberry, the gene FvKSN responsible of continuous flowering was identified and encodes a homologous to the TFL1 floral repressor. In the continuous flowering genotypes, this gene has a deletion in the coding region leading to a nonfunctional protein unable to repress flowering. In the octoploid strawberry, the major QTL controlling both the recurrent flowering and the runner production was identified. These traits were antagonist, which suggests competition between vegetative propagation and sexual reproduction in this region. This genomic region contains several interesting candidate genes whose FT, an activator of flowering.A hypothesis could be proposed. In strawberry, the switch between vegetative and reproductive phase is linked to balance between two genes, FvKSN, homologous to TFL1 and FvFT homologous to FT. Continuous flowering would be the consequence of balance modification between this two genes to the benefit of floral development.

Au sein des hémopathies myéloïdes malignes, les syndromes myélodysplasiques(SMD) et les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) représentent des pathologies complexes ethétérogènes résultant d’anomalies clonales des cellules souches médullaires. Elles sontcaractérisées par une hématopoïèse inefficace provoquant des cytopénies sanguines graves.Les connaissances sur les anomalies moléculaires des SMD et des LAM, notammentà caryotype normal, sont globalement pauvres et leur physiopathologie encore mal connue.Une meilleure définition moléculaire est nécessaire pour une évaluation pronostique plusprécise de ces hémopathies et pour optimiser secondairement les stratégies thérapeutiques.Cette thèse présente un panorama des classifications cytogénétiques et moléculairesactuelles des SMD et LAM ainsi que l’étude de certaines altérations moléculairesrencontrées dans ces maladies.Grâce à l’apport des techniques d’analyse génomique à grande échelle, notamment laCGH-array, notre laboratoire a identifié de nouvelles altérations génétiques, parmi lesquellesles mutations du gène ASXL1, ainsi que des altérations des gènes codant les protéines de laCohésine et des régulateurs de la protéine CBL. Nous avons analysé une combinaison demutations de gène et émis l’hypothèse d’un modèle de leucémogenèse à 4 classes demutations, afin d’apporter des pistes dans la compréhension de la physiopathologie des SMDet LAM. / Among myeloid malignancies, myelodysplastic syndromes (MDSs) represent a groupof complex diseases characterized by clonal abnormalities of bone marrow hematopoieticprecursor cells. They are defined by an ineffective hematopoiesis leading to peripheralcytopenias. About 40% of MDSs secondarily evolve to acute myeloid leukemia (AML).This risk of transformation is evaluated by several international prognostic scoringsystems like IPSS and WPSS. The WHO classification recognizes several classes of MDSsessentially based on morphology and cytogenetics features, some with a high progressionrisk, like refractory anemia with excess of blasts type 2, others with a low risk, likerefractory anemia with ringed sideroblasts. However, the classification of MDSs is stillunsatisfactory and relevant prognostic markers allowing earlier treatments for patients with ahigh risk of transformation are still lacking. The physiopathology of SMDs and AMLs withnormal karyotype remains unclear. Currently, the only potentially curative treatment isallogenic stem cell transplant, which is feasible for a restricted number of patients and candisplay side effects and failures.A better knowledge of the molecular biology of MDSs and AMLs is necessary for abetter understanding of these diseases and may provide new early prognosis indicators andbetter strategies of treatments.

Les cultivars modernes de canne à sont de hauts polyploïdes, aneuploïdes issus de croisements interspécifiques entre deux espèces polyploïdes, une espèce sucrée domestiquée Saccharum officinarum et une espèce sauvage Saccharum spontaneum. Le gène majeur de résistance durable à la rouille brune, Bru1 a été identifié chez le cultivar de canne à sucre R570. Une approche de clonage positionnel de ce gène a été entreprise et a permis de construire une première carte physique. Elle comprend sept haplotype hom(é)ologues dont un correspond à l'haplotype cible porteur du gène Bru1 qui comprend sept clones BAC qui ne se chevauchent que partiellement laissant deux espaces non couverts. Il a été montré que cette situation résulte de la présence d'une insertion dans l'haplotype porteur de Bru1. Pour combler les deux espaces présents sur l'haplotype cible, deux stratégies utilisant l'annotation des BAC ont été employées : (i) une se basant sur la conservation des gènes existante entre les différents haplotypes hom(é)ologues de la région de Bru1 et (ii) une en utilisant des marqueurs flanquants les deux espaces. Ces stratégies no us ont permis de combler un des deux espaces, de couvrir partiellement le deuxième espace et de montrer que le gène de résistance se situerait dans l'insertion. Nous avons identifié un gène candidat correspondant à une Sérine/Thréonine kinase située dans l'insertion. Des tests d'expression ont été effectués en condition normale afin de vérifier si ce gène est exprimé mais aucune amplification n'a été obtenue. Parallèlement, la recherche de l'origine de l'insertion présente sur l'haplotype cible a été entreprise en retraçant son origine dans la généalogie de notre cultivar d'étude R570 et en criblant une banque de clones de Saccharum contenant différentes espèces de canne à sucre. Les résultats sur la généalogie tendent à nous dire que cette insertion est ancienne et aurait été transmise à R570 via S. barberi. / Modern sugarcane cultivars are high polyploids, aneuploids derived interspecific crosses between two polyploid species, domesticated sugar species Saccharum officinarum and a wild species Saccharum spontaneum. The major gene for sustainable resistance to brown rust, Bru1 was identified in the modern cultivar R570. An map-based approach has been undertaken and has built a first physical map. It includes seven haplotype hom(e)ologous which one corresponds to the haplotype carrying Bru1 which includes seven BACs that overlap only partially, including two gaps. It was shown that this situation results from the presence of an insertion in the target haplotype. To fill the two gaps, two strategies using the annotation of BACs were used: (i) Based on the good genes conservation between haplotypes hom(e)ologous and (ii) by using markers flanking the two gaps. These strategies have enabled us to fill one of two gaps, partially cover the second and show that the resistance gene would be in the insertion. We identified a candidate gene corresponding to a serine/threonine kinase located in the insertion. Expression tests were performed in normal condition to see if this gene is expressed but no amplification was obtained. Meanwhile, the search for the origin of the insertion present on the target haplotype was undertaken by tracing its origin in the genealogy of R570 and analysing a library of clones of Saccharum spp containing different types of cane sugar. Results on the genealogy we tend to say that this insertion is old and were sent to R570 via S. barberi.

A. halleri, est une espèce modèle pour l'étude des mécanismes moléculaires liés à l'évolution des caractères d'hypertolérance au zinc et d'hyperaccumulation de ce métal, car elle est phylogénétiquement proche d'A. thaliana qui est sensible au zinc et non-accumulatrice. Dans ce travail, nous avons caractérisé comparativement chez A. thaliana et chez A. halleri, deux sous-familles de gènes liés à l'homéostasie du zinc et ou à sa tolérance: Metal Tolérance Protein 1 (MTP1) et Plant Defensin type I (PDF1). Notre analyse génomique montre que le nombre de ces gènes est plus élevé chez A. halleri que chez A. thaliana confortant l'hypothèse actuelle reliant les duplications de gènes chez A. halleri à l'acquisition de son caractère d'hypertolérance. Mais, les résultats de nos études fonctionnelles ne vont pas dans ce sens, car ils montrent que, par exemple, certaines protéines AhMTP1 et AhPDF1 induisent une tolérance au zinc faible voire nulle lorsqu'elles sont testées dans la levure. Mais le résultat le plus marquant est que les transcrits de plusieurs gènes AhMTP1 et AhPDF1 ne sont pas détectables ou bien sont faiblement accumulés dans la plante. Nos résultats montrent donc que les gènes de ces sous-familles ne sont pas équivalents en ce qui concerne leur fonction dans la tolérance au zinc suggérant ainsi qu'ils sont le sujet de devenirs évolutifs différents. En dehors de leur contribution à la compréhension des mécanismes moléculaires qui sous-tendent l'évolution de la tolérance au zinc chez A. halleri, nos travaux sont également porteurs de développements biotechnologiques appliqués au zinc dans les domaines de la phytoremédiation et de la biofortification / A. halleri, is a model species to study molecular evolutionary mechanisms related to zinc hypertolerance and hyperaccumulation, due to its close relatedness with A. thaliana which is zinc sensitive and non-accumulator. Here, we comparatively characterised in both species, two zinc homeostasis and/or zinc tolerance related genes sub-families: the Metal Tolerance Protein 1 (MTP1) and the Plant defensins type I (PDF1). Genomic analyses revealed that the copy number of these genes is increased in A. halleri compared to A. thaliana. It was thus tempting to relate the acquisition of zinc hypertolerance in A. halleri to these gene duplications. However, the assumption was invalidated by functional analyses. For instance, some of the AhMTP1 or AhPDF1 proteins induced weak or no zinc tolerance to yeast. More importantly, transcripts of many AhMTP1 or AhPDF1 genes were either not accumulated or were very poorly expressed in A. halleri. These results indicate that different members of these gene sub-families are not equally functional. It is thus expected that these gene duplicates are undergoing different evolutionary fates regarding zinc tolerance. Besides helping to understand the molecular evolutionary mechanisms, studying zinc-related genes in A. halleri may also help developing strategies like phytoremediation and biofortification.

Les HAP sont parmi les substances les plus problématiques parce qu'ils ont un fort pouvoir cancérigène, mutagène et ont, par conséquent, des effets nocifs pour la santé humaine. Parmi les techniques de remédiation des sols contaminés par des HAP, la phytoremédiation a été reconnue comme une méthode prometteuse en raison de ses avantages économiques et écologiques. Toutefois, en raison de la nature récalcitrante des HAP, et de facteurs environnementaux difficile à maîtriser, cette technique est encore limitée en termes d'efficacité, en particulier lorsqu'il s'agit de HAP de poids moléculaires élevés. L'inoculation des plantes avec des champignons mycorhiziens à arbuscules (MA), qui sont omniprésents dans la plupart des sols naturels et anthropiques, est connue pour favoriser l'élimination des HAP. Cependant, des résultats variables ont été rapportés quant à l'effet des plantes et des microorganisms associés notamment les champignons MA, sur la phytoremédiation des HAP et nécessite des études complémentaires. Des expériences été réalisées dans des cultures en pot et en microplaques, pour étudier l'influence de certains paramètres sur la dissipation des HAP dans la rhizosphère: l'espèce végétale, l'espèce fongique, la nutrition minérale, la nature des HAP, leur disponibilité et les interactions entre HAP. Quatre espèces de plantes (luzerne, fétuque élevée, ray-grass et céleri) et deux espèces de champignons MA (Glomus intraradices et Glomus mosseae) ont été testées dans un sol artificiellement contaminé avec trois HAP: le phénanthrène (PHE), le pyrène (PYR) et le dibenzo[a, h] anthracène (DBA). Le poids moléculaire des HAP est un facteur majeur influencant leur élimination. Lorsque le poids moléculaire des HAP était plus élevé, le nombre de bactéries dégradantes cultivables était plus faible, et l'efficacité de la phytoremédiation des HAP limitée. La présence de PHE a diminué la biomasse végétale et la colonisation mycorhizienne, mais il a augmenté la dissipation du DBA par co-métabolisme dans les expériences en pots et en microplaques. En revanche, cet effet n'a pas été observé entre le PYR et le DBA . La dissipation des HAP a varié avec les espèces de plantes et de champignons MA. Bien que les quatre espèces de plantes aient augmenté l'élimination du PHE, seule la luzerne a montré des effets positifs sur la phytoremédiation du DBA. Glomus intraradices a augmenté la biomasse végétale et l'absorption du phosphore par des plantes, et il a également augmenté la dissipation du DBA. Lorsque la co-culture de luzerne et fétuque était colonisée par Glomus mosseae, la biomasse obtenue était plus élevée, et la concentration des gènes de HAP-dioxygénase était significativement plus élevée qu'avec Glomus intraradices. Mais Glomus mosseae n'a montré aucun effet significatif sur la phytoremédiation du DBA. Ainsi cet effet des champignons MA sur la dissipation des HAP n'est pas seulement un effet biomasse. La concentration de phosphore et le régime d'alimentation en eau ont également influencé la colonisation mycorhizienne et la dissipation des HAP. Ainsi la dissipation du DBA en présence de plantes était significativement plus élevée que dans les témoins non plantés lorsque la teneur en eau était élevée et celle en phosphore plus faible, ce qui correspondait à la situation où le taux de mycorhization des plantes était le plus élevé. L'ensemble de ces résultats souligne la complexité des interactions entre plantes, microorganismes et polluants dans les sols. Ils montrent que tous les paramètres considérés affectent significativement la dissipation des HAP dans la rhizosphère des plantes, et méritent d'être pris en compte pour contrôler et améliorer la phytoremédiation / PAHs are among the most problematic substances as they could accumulate in the environment and threaten the development of living organisms because of their acute toxicity, mutagenicity or carcinogenity. Among remediation techniques for PAH contaminated sites, phytoremediation has been recognized as a promising method owing to its economical and ecological benefits. However, due to the recalcitrant nature of PAH, multivariate and changeful environment factors, this technique is still limited in terms of effectiveness, especially when dealing with high molecular weight PAHs. Inoculation of plants with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi, which are ubiquitous in natural and most anthropogenically influenced soils, is known to benefit PAH phytoremediation. However, diverging results were reported on PAH dissipation in plant rhizosphere and the parameters affecting the AM fungi assisted PAH phytoremediation needed more investigation. Some of these parameters were considered in the present work: plant species, AM fungi species, phosphorus nutrition and watering regimes, PAH type, availability and interactions between PAHs. Experiments were performed in pot cultures and in microplates, with different plant species (including alfalfa, tall fescue, ryegrass and celery roots), two AM fungi (Glomus intraradices and Glomus mosseae) and three kinds of PAHs (phenanthrene (PHE), pyrene (PYR) and dibenzo[a,h]anthracene (DBA)), spiked to a soil. PAH molecular weight was a major parameter influencing PAH phytoremediation. With the increase of PAH molecular weight, the culturable PAH degraders decreased, so did the efficiency of phytoremediation. PHE decreased the plant biomass and AM fungi colonization, but it increased the DBA dissipation in both pot and microplate experiments. PYR did not increase DBA dissipation, and addition of PYR into PHE+DBA substrate decreased both PHE and DBA dissipation. PAH phytoremediation efficiency varied with the plant and AM fungi species. Although all four species of plants increased the disappearance of PHE, only alfalfa showed a positive effect on high molecular weight (HMW) PAHs. Glomus intraradices increased the plant biomass and phosphorus uptake of plants, and it also increased DBA dissipation in DBA or PHE+PYR+DBA spiked soil. Co-planted alfalfa and tall fescue colonized with Glomus mosseae obtained higher biomass and the concentration of the PAH-ring hydroxylating dioxygenase genes were significant higher, than with Glomus intraradices, but Glomus mosseae showed no or negative effect on DBA phytoremediation. The phosphorus concentration and water regime also influenced the AM fungus colonization and PAH dissipation. The highest AM colonization and a significant positive impact of mycorrhizal plants on the dissipation of DBA was detected in high-water and low-phosphorus treatment. Results indicated that complex interactions between plants, microorganisms and soil control the fate on PAHs. All the studied parameters significantly affected PAH dissipation in plant rhizosphere, and should be considered for controlling and improving phytoremediation efficiency

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.