Notre travail de thèse a porté sur la recherche des bactéries multirésistantes zoonotiques dans les fèces des animaux du bassin méditerranéen, région pour laquelle peu de données sont disponibles. Cette thèse s’articule autour de quatre objectifs principaux ; (1) épidémiologie et prévalence des bactéries productrices de β-lactamases et de carbapénèmases chez les poulets d’Algérie, (2) étude et détection de la résistance plasmidique à la colistine chez les animaux d’Algérie, (3) recherche de vecteur et/ou réservoirs de bactéries zoonotiques résistantes à la colistine, (4) épidémiologie des bactéries résistantes à la colistine chez les humains en France, au Laos et au Liban. A travers ces investigations nous avons montré l’émergence et la dissémination du gène mcr-1 chez les animaux (poulets et caprins) dans plusieurs sites en Algérie. Nous avons également rapporté la détection de souches résistantes à la colistine dans des isolats humains en France et au Liban. Ces travaux ont participé à la description de l’épidémiologie du gène mcr-1 dans le monde chez les animaux et les humains et soulèvent la question du devenir de l’usage de la colistine chez l’homme et l’animal. Pour faire face à ces risques, nous pensons que des mesures de restriction d’usage des antibiotiques (y compris de la colistine) chez les animaux doivent s’appliquer, notamment en Algérie, pour limiter la propagation de ces gènes de résistance à l’homme. Il apparait donc nécessaire et urgent de mettre en place des enquêtes de surveillance de l’usage des antibiotiques chez les animaux notamment en Algérie pour éviter la propagation de souches résistantes chez l’homme. / This thesis is divided into 6 chapters with four objectives; (1) the epidemiology and prevalence of β-lactamases in chickens from Algeria, (2) contribution to the study and detection of plasmid resistance to colistin in animals from Algeria, (3) vectors/ reservoirs of zoonotic bacteria resistant to colistin, and (4) Epidemiology of bacteria resistant to colistin in humans in France, Laos and Lebanon.Throughout these investigations, we can conclude that there is an emergence and spread of mcr-1 in animals (chickens and goats) in several sites in Algeria. We also noted the detection of colistin-resistant bacteria in human isolates in France and in Lebanon. This indicates a spread of mcr-1 and colistin resistance genes worldwide in animals and humans and raises the question on the colistin usage in animals. To prevent this end, we believe that restrictions on the use of antibiotics (including colistin) should be applied, particularly in Algeria, to limit the spread of these resistance genes. Use control of colistin should be routinely performed in humans and animals through colistin resistance surveys in animals and humans.

Le cancer est désormais considéré comme une maladie génomique de la cellule. Les moyens d’étude de l’oncogénome étaient basés sur les différentes modalités du caryotype, peu résolutif. L’application des techniques de micromatrices d’oligonucléotides, notamment l’aCGH, a permis une avancée majeure dans la caractérisation des génomes des cancers.La première partie de notre travail a porté sur les lymphomes de Burkitt (LB), caractérisés par une translocation entre un gène d'immunoglobuline et MYC. L’étude portait sur 12 tumeurs primaires et 15 lignées cellulaires. L’aCGH (44K et 244K), concordait avec les cytogénétiques morphologique et moléculaire (FISH) sauf pour les translocations. Plus de la moitié des variations du nombre de copies (<2Mb) étaient des polymorphismes (CNV). Les anomalies pathologiques (CNA) (n=136) intéressaient les régions suivantes : gains 1q, 13q, 7q, 8q, 2p, 11q et 15q ; pertes 3p, 4p, 4q, 9p, 6p, 17p, 6q, 11pterp13 et 14q12q21.3. Vingt régions minimales critiques (MCR) d’une taille varie entre 0.07-71.36 Mb, étaient délimitées. Trois MCR étaient identifiées sur le 1q : 1q21.1q25.2, 1q32.1 et 1q44. La région proximale de 1q21.1q25.2 était le siège d’une amplification, contenant entre autres les gènes BCA2, PIAS, BCL9. L’étude par transcriptome, sur 15 lignées, a démontré la surexpression uniquement de BCL9, remanié dans les LAL B et faisant partie de la voie de signalisation de MYC. Sur la région 11q23.1, le gain intéressait le gène POU2AF1 dont le messager était élevé. La MCR 13q31.3q32.1 était le siège d’une amplification contenant ABCC4, et le polycistron miR17-92. La corrélation des résultats d’aCGH à ceux du transcriptome et du mirnome ont démontré une surexpression du miR17-92 qui contrôle le développement des lymphocytes B et intervient dans la voie de signalisation de MYC. Sur le 9p21.3, la perte emportait le locus p16INK4A/p15INK4B. Le transcriptome avait démontré une sous expression de p15INK4B. Le locus p16INK4A/p15INK4B contrôle les 2 voies majeures, pRB et p53.La seconde partie de notre travail a consisté à étudier 17 tumeurs congelées de carcinomes adénoïdes kystiques (CAK) par aCGH 44K. Les CNA étaient validées par FISH et/ou MLPA. L’expression protéique était étudiée par immunohistochimie. Les pertes excédaient les gains (41 versus 24). La t(6;9)(q23;p22) récurrente dans les CAK était indétectable car équilibrée. Dans un seul cas, le der(6)t(6;9) est probablement présent sur le profil aCGH. Les MCR les plus fréquentes (-6q22 et -6q24) n’incluaient pas 6q23. Treize MCR étaient identifiées. La MCR délétée en 8q impliquait le miR-124A2 qui régule les gènes CDK6 et MMP2. Sur le 9p21.3, le locus p16INK4A/p15INK4B était de nouveau perdu. Des gains isolés étaient observés au niveau des locus CCND1, KIT/PDGFRA/KDR, MDM2 et JAK2. Le gène MDM2, qui était amplifié sous forme de double minutes, est un élément clé de l’axe p16INK4A-ARF-p53.Pour la troisième partie de notre travail nous avons étudié 60 tumeurs primaires d’adénocarcinomes pulmonaires (AD) de non fumeur par aCGH (244K). Dans 50/60 tumeurs, le nombre de MCR était de 14. Cinq MCR contenaient un seul gène (MOCS2, NSUN3, KHDRBS2, SNTG1 et ST18). Une MCR gagnée, 5q35, contenait le gène NSD1. Une amplification, sous forme de HSR et mise en évidence par FISH, intéressait l’oncogène FUS. Une PCR quantitative avait permis de confirmer la surexpression FUS. A notre connaissance, c’est la première étude qui incrimine le gène FUS dans la carcinogenèse de l’AD du non-fumeur. D’autres gènes étaient également impliqués : ARNT, BCL9, CDK4, p15INK4B, EGFR, ERBB2, MDM2, MDM4, MET, MYC, NKX2-1 et KRAS. Un clustering non supervisé avait permis de dégager un groupe avec un gain de MYC ; un autre groupe caractérisé par la perte des gènes suppresseurs RB et WRN et un dernier groupe caractérisé par un gain 7p et 7q, et présentait une fréquence élevée de mutations de l’EGFR. Dans 10/60, le nombre de CNA était très rare et aucune MCR n’était détectée. / Much of our current understanding of cancer is based on the hypothesis that it is a genetic disease, arising as a clone of cells that expand in an unregulated fashion because of somatically acquired mutations. High-throughput tools for nucleic acid characterization, such as array comparative genomic hybridization (aCGH), now provide the means to conduct comprehensive analyses of somatic anomalies in the oncogenome.In the first part of our work we have carried out a fine mapping of additional chromosomal anomalies in Burkitt lymphoma (BL). The hallmark of this disease is the translocation t(MYC;IG). We have applied whole-genome 244K and 44k oligonucléotides aCGH to 15 cells lines and 12 primary tumors of BL respectively. Karyotype and FISH analysis were used to validate aCGH results. As expected, all translocations remained undetectable with aCGH. More than half of the copy number alterations (CNAs) < 2 Mb were mapped to Mendelian CNVs, including GSTT1, and BIRC6. Somatic cell line-specific CNVs localized to the IG locus were consistently observed with the 244 K aCGH platform. Among 136 CNAs, gains were found in 1q, 13q, 7q, 8q, 2p, 11q and 15q. Losses were found in 3p, 4p, 4q, 9p, 13q, 6p, 17p, 6q,11pterp13 and 14q12q21.3. Twenty one minimal critical regions (MCR), (range 0.04–71.36 Mb), were delineated in tumors and cell lines. Three MCRs were localized to 1q: 1q21.1q25.2, 1q32.1 et 1q44. The proximal one was mapped to 1q21.1q25.2 with a 6.3 Mb amplicon (1q21.1q21.3) harboring BCA2, BCL9 and PIAS3. Only BCL9 high level transcrit was noted on oligonucleotide microarray gene expression that was done on 15 cells lines. BCL9, was implicated in a LAL B translocation t(1;14)(q21;q32) and it is a member of MYC pathway. The 13q31.3q32.1, 89.58–96.81 Mb MCR contained an amplicon with several genes. The miR-17-92 cluster, upregulated on mirnome analysis that was done on 15 cells lines, is the gene driver of 13q MCR. The miR-17-92 cluster is a member of MYC pathway. The 9p21.3 MCR harbored p16INK4A/p15INK4B locus which is downregulated. MYC activates ARF,a protein encodes by p16INK4A/p15INK4B locus. . On the second part of our work, a 44k aCGH was applied on 17 frozen adenoid cystic carcinoma (ACC) to delineate with a high resolution the CNA associated with ACC. aCGH results were validated with FISH and/or MLPA. Protein expression was screened with immunohistochemistry analysis. The translocation t(6;9)(q23;p23p24)/ MYB-NFIB recurrent in ACC, was not detected with aCGH. In one case, the der(6)t(6;9) was suspected in the aCGH pattern. There were recurrent gains at 7p15.2, 17q21–25, 22q11–13, and recurrent losses at 1p35, 6q22–25, 8q12–13, 9p21, 12q12–13, and 17p11–13. Thirteen MCR were detected. The recurrent deletion at 8q12.3–13.1 contained miRN124A2 gene, whose product regulates MMP2 and CDK6. The 9p21.3 MCR harbored p16INK4A/p15INK4B locus which was deleted. On 17p11p13, the MCR contained several genes and TP53 was deleted in 2 cases. The MDM2 gene, a member of p16INK4A-ARF-p53 pathway, was amplified and overexpressed in one case. Among the other unique CNAs, gains harbored CCND1, KIT/PDGFRA/KDR, and JAK2. On the third part of this these, a high-resolution 244K aCGH was conducted on 60 frozen lung adenocarcinoma (AD) of never smokers patients in order to establish a catalog of CNA. In 50/60 tumors, fourteen new MCR of gain or loss was noted. One larger MCR of gain contained NSD1.One focal amplification and nine gains contained FUS. NSD1 and FUS are oncogenes hitherto not known to be associated with lung cancer. FUS was over-expressed in 10 tumors with gain of 16p11.2 compared to 30 tumors without that gain. A FUS hsr was observed with FISH screening. FUS was over-expressed in 10 tumors with gain of 16p11.2 compared to 30 tumors without that gain. Other cancer genes present in aberrations included ARNT, BCL9, CDK4, p15INK4B, EGFR, ERBB2, MDM2, MDM4, MET, MYC, NKX2-1 and KRAS.

Les diatomées sont des algues microscopiques qui contribuent à hauteur de 25% environ à la production primaire planétaire. Les diatomées sont très souvent entourées d’une flore bactérienne, avec laquelle de nombreuses interactions ont été documentées. Les génomes de diatomées contiennent par ailleurs de nombreux gènes dont l’origine prédite est bactérienne.Nous avons étudié Asterionella formosa, une diatomée pennée présente dans de nombreux lacs et cours d’eau à l'aide de données omiques. L’utilisation de la métagénomique a permis de reconstruire 30 génomes bactériens, utilisés pour prédire d'éventuelles interactions avec la diatomée. Le séquençage de la sous-unité 16S de l’ARN ribosomique a montré que les différentes espèces bactériennes avaient une abondance variable au cours des phases de croissance de la diatomée, et que certaines étaient plus souvent au contact de la diatomée que libres dans le milieu. Le génome d'A. formosa a ensuite été séquencé à l'aide de la technologie Pacbio et comparé à ceux d'espèces proches. Enfin, l’impact des bactéries sur les diatomées a été abordé sous l’angle de l’évolution et des transferts horizontaux de gènes, qui ont été prédits à partir des données transcriptomiques d’une centaine de diatomées marines.Ce travail représente une première étape dans l'étude de la communauté bactérienne associée à A. formosa. Des expériences complémentaires incluant l’utilisation de transcriptomique ou métabolomique sont maintenant envisageables. Les données collectées et/ou analysées dans ce travail contribuent d'ores et déjà à l’effort global de caractérisation génomique des diatomées. / Diatoms are ubiquitous microalgae that contribute approximately 25% to the primary production worldwide. Many interactions, either positive, neutral or negative, have been documented between diatoms and bacteria. Diatom genomes also harbor numerous genes of putative bacterial origin.We are studying Asterionella formosa, a freshwater pennate diatom. We characterized the community using a combination of omics and laboratory techniques. We reconstructed of the genome of the diatom as well as 30 individual genomes from co-cultured bacterial species and investigated metabolisms that could support diatom-bacteria interactions. 16S rRNA sequencing revealed that the abundance of some bacterial species was highly variable over the course of A. formosa growth. Some species seemed preferentially attached to the diatom while others were mainly free-living. Then, the reference sequence of the A. formosa genome was improved by additional long-read (Pacbio) sequencing. Last, relationships between diatoms and bacteria were investigated at a broader evolutionary scale, by looking at horizontal gene transfers using transcriptomic data of a hundred marine diatoms.This work is a first step in the study of the dynamic and complex bacterial community associated with the diatom A. formosa. The accurate identification and the reconstruction of the genome of these bacteria will enable further in silico predictions based on metabolic networks and new omics experiments using transcriptomic or metabolomic. This work already contributes to a global effort to study diatoms by the means of genomics.

La leucémie à tricholeucocytes (ou HCL pour Hairy Cell Leukemia) est un syndrôme lymphoprolifératif B rare du sujet âgé, caractérisé par une infiltration médullaire et splénique de cellules présentant des protrusions cytoplasmiques. Des thérapies de première ligne efficaces existent contre ce cancer et l’intérêt de la recherche biomédicale dans ce domaine réside désormais dans le développement de nouvelles molécules actives contre les cellules leucémiques réfractaires aux traitements de référence. Parmi les voies de signalisation dérégulées dans l’HCL, celle des Rho-GTPases influe sur les phénomènes de croissance cellulaire et d’organisation du cytosquelette d’actine, perturbés dans les tricholeucocytes. Les travaux précédemment menés au laboratoire ont montré la sous-expression dans l’HCL d’une Rho-GTPase atypique, RhoH, dont l’expression ectopique dans un modèle cellulaire d’HCL atténue la progression tumorale. Afin de déterminer les cibles moléculaires de RhoH dans cette leucémie, une étude transcriptomique a été réalisée et a montré la sous-expression du marqueur de surface CD38 lorsque RhoH est surexprimée.Plus qu’un marqueur de différenciation lymphocytaire, CD38 est une molécule à effets pléïotropiques (à la fois récepteur, enzyme et protéine d’adhérence cellulaire), importante dans le développement des lymphocytes B. CD38 a également été décrit comme un marqueur délétère dans la leucémie lymphoïde chronique et représente une cible thérapeutique dans le myélome multiple. Bien qu’exprimé par un tiers des patients porteurs de l’HCL, son rôle dans cette leucémie restait jusqu’alors inconnu.Les travaux présentés dans cette thèse décrivent, d’une part, l’étude de la régulation du gène CD38 par RhoH dans l’HCL, et d’autre part, l’impact de la protéine CD38 dans la progression de cette leucémie. Des données préliminaires sur l’activité de fragments de promoteur du gène CD38 semblent indiquer un rôle du facteur de transcription Smad1 dans la régulation de ce gène par RhoH. Grâce à une technique de genome editing, nous avons produit deux lignées cellulaires HCL knock out pour le gène CD38. Ces modèles nous ont permis de déterminer que CD38 promeut la survie ainsi que l’adhésion à l’endothélium des cellules HCL, et modifie également leurs propriétés migratoires in vitro. Nous avons également observé que CD38 favorisait la progression tumorale dans un modèle murin de xénogreffe de ces lignées cellulaires. Enfin, des données produites par nos collaborateurs ont montré que CD38 est un marqueur de mauvais pronostic pour la rechute des patients atteints d’HCL et qu’il constitue une cible thérapeutique potentielle pour les 30% de patients qui l’expriment.Mimer l’effet de RhoH dans l’HCL à des fins thérapeutiques s’avèrerait délicat. Le ciblage de CD38 semble donc une alternative de choix. En effet, la sous-expression de RhoH dans l’HCL favorise l’expression de cette protéine, dont l’effet est délétère pour les patients puisqu’elle participe à la progression de la leucémie. Les anticorps monoclonaux thérapeutiques dirigés contre CD38 étant déjà utilisés en clinique pour traiter d’autres leucémies, ce travail ouvre la voie à l’extension de leur utilisation dans le traitement de l’HCL réfractaire, pour les patients qui l’expriment. / Hairy Cell Leukemia (HCL) is a B-lymphoproliferative disorder of the elderly, which is characterized by medullar and splenic homing of “hairy” cells bearing cytoplasmic protrusions. Efficient first-line therapies against this cancer do exist and the real challenge in biomedical research is now to develop new molecules targeting leukemic cells which are resistant to these first-line treatments. Among some deregulated signaling pathways that have been described in HCL, Rho-GTPases are noteworthy, mediating proliferation and reorganization of actin cytoskeleton, being both disrupted in hairy cells. Former works from our laboratory have shown the underexpression in HCL cells of an atypical Rho-GTPase called RhoH, which reconstitution decreased malignant progression in both in vitro and in vivo models of HCL. In order to determine the molecular targets of RhoH, a microarray study was performed that showed underexpression of the cell surface marker CD38 while RhoH is overexpressed.Not only a differentiation marker of lymphocytes, CD38 is a pleiotropic molecule (being at the same time a receptor, an enzyme and an adhesion protein), which is important in B-cell development. It is also known as a bad prognosis marker in chronic lymphocytic leukemia and a therapeutic target in multiple myeloma. Its role in Hairy Cell Leukemia has not been studied yet, despite its expression in one third of HCL patients.The work presented in this thesis deals with, on the one hand, the study of the regulation of CD38 gene by RhoH in HCL, on the other hand, the impact of CD38 protein on HCL progression. Preliminary data seem to indicate a potential role of Smad1 transcription factor in this mechanism of regulation of CD38 by RhoH. Thanks to genome editing technology, we produced two HCL cell lines knock out for the CD38 gene. These models allowed us to prove that CD38 enhances hairy cells survival and adhesion to endothelium, and modulates their migratory features in vitro. We also showed that CD38 promotes disease progression in vivo in an HCL xenograft mouse model. Finally, data from our collaborators indicated that CD38 is a bad prognosis marker for HCL relapses and could be a potential therapeutic target.Mimicking RhoH effects for therapeutic purposes would be somewhat tricky. Targeting CD38 seems an interesting alternative, as RhoH underexpression favours CD38 expression, which is deleterious for patients by enhancing malignant progression. As therapeutic monoclonal antibodies targeting CD38 are already used in clinics to treat other leukemias, this work brings the evidence of their potential usefulness against refractory HCL cases expressing this marker.

Le mélanome est un cancer de la peau agressif et au mauvais pronostic. Si de nouvelles solutions thérapeutiques efficaces ont été développées, les taux de réponses sont variables et transitoires. Découvrir de nouveaux mécanismes oncogéniques dans cette pathologie reste donc nécessaire. Durant mes travaux, j’ai pu démontrer que la protéine tyrosine-kinase FES est exprimée dans les mélanocytes normaux. Cette expression est largement perdue dans un panel de lignées cellulaires de mélanome, au niveau protéique et transcriptionnel ainsi que dans des cultures primaires d’échantillons de patients. La perte de FES est due à une hyper-méthylation de son promoteur et est réversible. En ré-exprimant FES de manière stable dans deux lignées cellulaires de mélanomes, j’ai montré que cette réexpression entraînait une diminution des capacités oncogéniques des cellules. De plus, en analysant les données d’une cohorte de mélanomes (TCGA), j’ai pu établir qu’une diminution importante ou une perte d’expression de FES se retrouve dans près de 40% des patients, et qu’elle est corrélée à une hyper-méthylation du gène FES. Les patients ayant une faible expression de FES présentent un moins bon pronostic soulignant l’importance de ce phénomène. Enfin, en croisant un modèle murin déficient pour le gène Fes avec un modèle de mélanome, nous observons que les tumeurs sous fond Fes KO sont plus prolifératives et plus volumineuses.Ainsi, par des analyses in vitro, sur des données de patients ou en croisant des modèles murins, j’ai pu démontrer que FES est exprimée au niveau des mélanocytes normaux et y exerce un rôle de suppresseur de tumeur. / Among skin cancers, melanoma is the most aggressive and has the worst prognosis. In the last years, new therapeutic tools have been developed but responses differ between patients and are often transient due to resistance mechanisms. This highlights the need to improve understanding of molecular mechanisms of the disease. During my thesis, I have shown for the first time that FES tyrosine kinase is expressed in normal melanocytes, and that its expression is lost at the protein and RNA levels in most melanoma cell lines. The same result is observed in a panel of 12 patients’ short-term cultures. The lack of expression is due to FES promoter hyper-methylation and can be reverted using a hypomethylating agent. By restoring FES expression in two melanoma cell lines, I observe a decrease of oncogenic properties of the cells. Moreover, the analysis of the TCGA data on melanoma indicate that FES expression is strongly decreased or lost in about 40% of patients, and that this loss of expression is correlated with FES promoter methylation. Importantly, patients with low level of FES mRNA have poor prognosis compared to FES expressing patients. Finally, Fes knock-out mice crossed with an inducible melanoma mouse model indicate that tumors proliferation and size are more important under a Fes KO background.In conclusion, by using melanoma cells in vitro, data from melanoma patients and mouse models, I have demonstrated that FES is expressed in normal melanocytes and clearly plays a tumor suppressor role.in melanoma.

Comment les souvenirs olfactifs sont-ils stockés dans notre cerveau? Plusieurs études suggèrent que le cortex olfactif (piriforme) jouerait un rôle important dans la mémoire olfactive. J'ai donc voulu déterminer si cette région du cerveau est impliquée dans le rappel d'un souvenir olfactif. Pour cela, j'ai manipulé l'activité des neurones du cortex piriforme ayant été actifs pendant un apprentissage olfactif aversif, en utilisant cfos comme marqueur d'activation neuronale. Plus précisément, j'ai choisi de travailler avec la lignée de souris transgénique cfos-tTA (et de manière moins développée avec la lignée fosCreERT2) et d'utiliser les récepteurs "DREADDs". J'ai montré que lors du test de mémoire, l'inactivation des neurones du cortex piriforme actifs pendant l'apprentissage rend la souris amnésique. De manière réciproque, la réactivation artificielle de ces neurones récupère le souvenir de l'association odeur-stimulus aversif. Ainsi, une trace mnésique se forme au niveau du cortex piriforme, et plus précisément au niveau des neurones actifs lors de l'apprentissage. Ce résultat ouvre la voie à de nombreux champ d'investigations pour mieux comprendre les mécanismes de la mémoire. J'ai choisi d'explorer de manière préliminaire l'effet de l'apprentissage sur la représentation des odeurs au niveau du cortex piriforme. En parallèle, en utilisant une approche théorique, j'ai étudié si un modèle basé sur les variations de potentiel de membrane dendritique pouvait prédire l'occurrence d'un type de plasticité à une synapse corticale. L'ensemble de ces travaux ont permis d'accroître nos connaissances sur le fonctionnement de la mémoire olfactive. / Olfaction is an evolutionarily old sensory modality that plays key roles in the survival of many species and is densely interwoven with memory and emotions. However, how odor memories are formed and stored in the brain remains largely unknown. To address these questions, we studied the olfactory (piriform) cortex of mice, which is a good candidate for encoding olfactory memory traces. We used c-fos as a marker of neural activity and the cfos-tTA transgenic mouse line (and the fosCreERT2 mouse line to a lesser extent) to selectively express chemogenetic receptors (DREADDs) in piriform neurons that are active during an olfactory fear conditioning task. We found that chemogenetically reactivating these ensembles artificially retrieves the memory while chemogenetically silencing them impairs memory retrieval. Piriform neurons active during olfactory learning thus play a key role in memory retrieval. These results open new horizons in understanding memory trace formation. We decided to explore in a preliminary way how learning shapes piriform network properties. In parallel, using a theoretical framework, we investigated if a model based on dendritic voltage could predict synaptic plasticity. Taken together, these experiments will provide important insights into the mechanisms of odor coding and memory.

L'évolution moléculaire procède par divergence depuis un ancêtre commun et en combinant des fragments d'objets évoluant d'origines différentes, par des processus introgressifs. Les transferts horizontaux de gènes sont probablement les plus connus de ces processus, mais l'introgression affecte aussi d'autres niveaux d'organisation biologique. Ainsi, la plupart des objets biologiques évoluant peuvent être composés de parties d'origines phylogénétiques différentes et décrits comme composites. Cette évolution modulaire se modélise mal par des arbres, puisque les objets composites ne sont pas seulement le résultat d'une divergence depuis un ancêtre. Les réseaux sont bien plus aptes à modéliser la modularité, et la théorie des graphes peut être utilisée pour chercher dans ces réseaux des patrons caractéristiques d'une évolution réticulée. Pendant cette thèse, j'ai développé le logiciel CompositeSearch qui détecte les gènes composites dans des jeux de données de séquences massifs, jusqu'à plusieurs millions de séquences. Cet algorithme a été utilisé pour identifier et quantifier l'abondance des gènes composites dans des environnements de sols pollués ainsi que dans les plasmides. Les résultats montrent que d'importantes adaptations et nouveautés biologiques découlent de processus œuvrant au niveau subgénique. De plus, les réseaux fournissent un cadre conceptuel dont l'utilité va bien au-delà de l'évolution moléculaire et je les ai appliqués à d'autres objets évoluant, comme les animaux (réseaux de traits morphologiques) et les langues (réseaux de mots). Dans les deux cas, la modularité se révèle être une conséquence évolutive majeure, et obéit à des règles encore à préciser. / Molecular evolution proceeds not only by divergence from a common ancestor, but also by combining parts from evolving objects of different origins, through processes that are called introgressive. Lateral gene transfers are probably the most well-known of these processes, but introgression has been shown to also happen at various levels of biological organization. As a result, most biological evolving objects (genes, genomes, communities) can be composed of parts from different phylogenetic origins and can be described as composites. Such modular evolution is inadequately modeled by trees, since composite objects are not merely the result of divergence from a common ancestor only. Networks on the other hand are much more suited for handling modularity, and graph theory can be used to search networks for patterns that are characteristic of such reticulate evolution. During this PhD, I developed a piece of software, CompositeSearch, that can efficiently detect composite genes in massive sequence dataset, comprising up to millions of sequences. This algorithm was used to identify and quantify the abundance of composite genes in polluted soil environments, and in prokaryotic plasmids. These studies show that important biological novelties and adaptations can result from processes acting at subgenic levels. However, as shown in this manuscript, networks provide a framework that goes well beyond the boundaries of molecular evolution and I have applied them to other evolving entities, such as animals (trait networks) morphology and languages (word networks). In both cases, modularity appears to be a major evolutionary outcome, following rules that remain to be investigated.

L'objet de cette thèse est de réaliser une revue critique des principaux modèles Darwiniens de l'évolution culturelle, de montrer dans quelle mesure et de quelle façon l'évolution culturelle est analogue à l'évolution biologique et de proposer des instruments conceptuels et formels pour étudier l'évolution culturelle dans cette perspective. Trois ensembles théoriques distincts sont étudiés. La mémétique repose sur l'idée qu'il existe dans le domaine culturel un mécanisme psychologique équivalent à la réplication en biologie. Nous montrons que l'imitation n'est pas assez fidèle pour jouer pleinement ce rôle et donc que le modèle mémétique ne peut pas servir de base à une théorie générale des phénomènes culturels. La théorie de la coévolution gène-culture part de l'idée que la sélection est un facteur dominant de l'évolution et soutient qu'il existe plusieurs mécanismes psychologiques et forces propres au domaine culturel. Nous montrons que l'importance de la sélection est à relativiser et dépend d'autres forces. Dans une partie dédiée à l'étude de l'épidémiologie culturelle, nous défendons l'idée selon laquelle les mécanismes psychologiques tendent à être modulaires et à maximiser la pertinence. Ces deux propriétés font que les mécanismes psychologiques construisent les éléments culturels qu'ils transmettent. Le phénomène d'attraction, conséquence à l'échelle de la population de ces transformations successives, permet d'expliquer la stabilité et l'évolution des éléments culturels. Attraction et sélection sont les deux sources de la stabilité des éléments culturels. L'évolution culturelle est donc à penser dans un cadre Darwinien populationnel.

L'autorisation de mise en culture de plantes transgéniques en Europe est suspendue à l'étude de ses conséquences et de ses moyens de gestion. C'est le cas pour la betterave sucrière tolérante à un herbicide non sélectif. Il existe en effet un risque de flux des transgènes de la culture vers des mauvaises herbes apparentées, les betteraves adventices, fréquentes dans les champs de betterave sucrière. Ce flux permettrait la transmission de la résistance à l'herbicide aux adventices et donc un retour à la situation actuelle, voire à une situation pire si le transgène confère un avantage à l'adventice dans d'autres cultures de la rotation. Pour déterminer les pratiques agricoles propres à éviter ou limiter l'apparition de betteraves mauvaises herbes transgéniques, il faut identifier les éléments des systèmes de culture qui influencent la démographie et la génétique des populations de betterave dans une région et à long terme. <br />À cause des dimensions spatiales et temporelles du flux de gène ainsi que de la large gamme de variabilité des systèmes de culture, il est impossible d'étudier le phénomène exclusivement en expérimentation. Par conséquent, nous avons développé un modèle (GENESYS-BETTERAVE) qui quantifie les effets des systèmes de culture sur ce flux de gènes. Il est centré sur le cycle de développement des betteraves cultivées et adventices dans chaque parcelle basé sur une succession de stades clé (plantules, montées, plantes en fleurs, production semencière, stock semencier). Pour chaque stade est calculée la densité d'individus dans la parcelle ainsi que les proportions génotypiques, principalement celles des individus transgéniques. Les relations entre les stades dépendent des cultures en place dans les parcelles, des techniques utilisées pour gérer ces cultures ainsi que du génotype des betteraves. Pendant la floraison, du pollen est échangé entre les parcelles et l'importance de cette dispersion dépend du parcellaire. Une partie des informations nécessaires à la réalisation du modèle, est tirée de la littérature. <br />Des expérimentations sont ensuite réalisées pour étudier et quantifier les parties encore peu connues du cycle de développement. Elles ont permis de décrire et de modéliser le devenir des semences enfouies de betteraves adventices, en mesurant la mortalité in situ, les capacités de germination des semences et de croissance pré-levée des plantules en fonction des saisons. D'autres essais ont permis de modéliser toutes les étapes clé du développement des betteraves adventices et des traînantes (dynamique et taux de montaison, dynamique de floraison, production de pollen...) dans les cultures les plus fréquentes de la rotation betteravière. <br />Après avoir été programmé sous forme de logiciel, le modèle est alors utilisé pour des simulations simples qui montrent qu'il prend bien en compte les éléments caractéristiques des systèmes de cultures, en attendant une validation pour vérifier à plus grande échelle le réalisme de la prédiction.

Galig, gène interne au gène de la galectine-3, code deux protéines la mitogaligine et la cytogaligine. Ce travail de thèse a montré que l'expression de galig conduit à une mort cellulaire présentant des marqueurs caractéristiques de l'apoptose. Ainsi, la co-expression de Bcl-XL, protéine anti-apoptotique, réduit significativement la libération de cytochromec et la mort cellulaire. Cependant, certains caractères apoptotiques ne sont pas mis en évidence suggérant une nouvelle forme de mort cellulaire programmée. Des études de relation structure-fonction ont permis de délimiter le signal d'adressage mitochondrial en position interne dans la mitogaligine. Des anticorps anti-cytogaligine polyclonaux ont été produits puis utilisés en immunofluorescence et en western-blot. Un test de PCR quantitative a également été mis au point. Ces outils devraient permettre de quantifier l'expression du gène galig et la production des protéines in vivo dans différents échantillons de tissus humains.