Les invasions biologiques représentent la deuxième cause de perte de la biodiversité et participent aux changements environnementaux globaux. Parmi les espèces exotiques présentes sur le continent européen, le Vison d'Amérique (Mustela vison) a été introduit dans les années 1920 pour l'élevage pelletier. Des individus échappés d'élevage ou délibérément relâchés ont fondé des populations férales dans divers pays européens, représentant une sérieuse menace pour la faune autochtone. L'objectif de cette thèse est d'appréhender le fonctionnement de la population férale de Vison d'Amérique installée en Bretagne. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la répartition, aux densités de population ainsi qu'aux paramètres démographiques de la population. Nous avons déterminé que la population férale de Vison d'Amérique en Bretagne manifeste toutes les caractéristiques d'une espèce invasive. Une étude expérimentale a ensuite été menée pour tenter de quantifier l'impact de la présence de M. vison sur la faune autochtone. Cette étude a permis de souligner que les effets d'un prédateur introduit à court terme peuvent être moins évidents que présupposés. Enfin, nous nous sommes intéressés à la structuration génétique de la population et avons comparé la variabilité présente en Bretagne à celle d'autres populations férales européennes et des populations d'origine en Amérique du Nord. Une forte structuration génétique a été observée en Bretagne, et la présence de zones de contact et de mélange entre pools génétiques différenciés a été détectée. Ces résultats sont discutés dans une perspective de gestion à long terme des populations invasives de Vison d'Amérique

L’établissement de l’identité cellulaire est un phénomène très complexe qui implique pléthore de signaux instructifs intrinsèques et extrinsèques. Cependant, malgré les progrès importants qui ont été faits pour l’identification des régulateurs clés, les liens mécanistiques entre facteurs de transcription, épigénome, et structure de la chromatine lors de la différenciation cellulaire, et de la transformation tumorigénique des cellules, sont peu connus. Pour résoudre ces problématiques nous avons utilisé deux modèles de transition de l’identité cellulaire : la différenciation neuronale et endodermique induites par un même morphogène, l’acide rétinoïque. Concernant la transformation tumorale des cellules nous avons utilisé un système de tumorigenèse par étape de cellules primaires humaines. Nous avons conduit des études intégratives incluant des données transcriptomiques, épigénomiques, et des données concernant l’architecture de la chromatine. Notre approche systématique pour caractériser l’acquisition de l’identité cellulaire, combinée à la modélisation de la transduction du signal, renforce donc nos connaissances sur les mécanismes responsables de la plasticité cellulaire. Une meilleure compréhension des mécanismes régulateurs de l’identité cellulaire non seulement nous éclaire sur les relations de cause à effet entre les différents niveaux de régulation dans la cellule, mais aussi ouvre de nouvelles possibilités en terme de transdifférenciation dirigée. / The cell fate acquisition is a highly complex phenomenon that involves a plethora of intrinsic and extrinsic instructive signals. However, despite the important progress in identification of key regulatory factors of this process, the mechanistic links between transcription factors, epigenome and chromatin structure which coordinate the regulation of cell differentiation and deregulation of gene networks during cell transformation are largely unknown. To address these questions for two model systems of cell fate transitions, namely the neuronal and endodermal cell differentiation induced by the morphogen retinoic acid and the stepwise tumorigenesis of primary human cells, we conducted integrative transcriptome, epigenome and chromatin architecture studies. Through extensive integration with thousands of available genomic data sets, we deciphered the gene regulatory networks of these processes and revealed new insights in the molecular circuitry of cell fate acquisition. The understanding of regulatory mechanisms that underlie the cell fate decision processes not only brings the fundamental understanding of cause-and-consequence relationships inside the cell, but also open the doors to the directed trans-differentiation.

La dispersion est un processus clef dans la dynamique et l'évolution des populations naturelles. En plus de son rôle primordial dans les processus de colonisation, la dispersion influence également les processus d'adaptation des organismes. Chez les pathogènes, une meilleure compréhension des processus de dispersion apparaît de ce fait être un enjeu majeur pour mieux les contrôler. Durant cette thèse, nous avons étudié les processus de dispersion et quantifié les flux de gènes qui en découlent chez le champignon parasite du bananier Mycosphaerella fijiensis. Cette étude a été réalisée à l'échelle locale d'un bassin de production du Cameroun (la région dite du Moungo) et nous avons combiné plusieurs approches complémentaires considérant différentes échelles spatio-temporelles. Dans un premier temps, nous avons décrit, à l'aide de marqueurs génétiques neutres, la structuration spatiale des populations de M. fijiensis dans la région du Moungo qui présente différentes barrières potentielles à la dispersion. Nous n'avons décelé aucun effet du paysage ni de la distance géographique sur la structuration génétique. Cependant, une rupture spatiale dans les fréquences alléliques, vraisemblablement de nature historique a été mise en évidence. Ces résultats suggèrent l'existence de grandes populations de M. fijiensis s'écartant de l'équilibre mutation-dérive. Dans un second temps, nous avons utilisé la théorie des clines génétiques pour étudier les forces à l'origine de la mise en en place et de l'évolution de gradients spatiaux de fréquences alléliques. En particulier, l'analyse de la variation spatio-temporelle de la discontinuité génétique précédemment détectée par un modèle de clines neutres nous a permis d'estimer l'intensité des flux géniques ( =1175 m/génération). Finalement, nous avons mesuré la distribution des distances de dispersion des deux types de spores produites par M. fijiensis à partir d'une source d'inoculum primaire. Cette expérimentation nous a permis de confirmer que les ascospores participent à une dispersion à grande distance alors que les conidies sont impliquées dans une dispersion à très courte distance. Nous avons estimé une distance moyenne de dispersion de 3,12 et de 283 mètres/génération respectivement pour les conidies et les ascospores et montré que le noyau de dispersion des ascospores est caractérisé par une queue lourde. Cette thèse a permis de préciser comment M. fijiensis se disperse et les estimations réalisées pourront être intégrées dans des modèles théoriques afin de mieux comprendre l'évolution des résistances aux fongicides et de définir des stratégies durables d'utilisation raisonnée des traitements chimiques. / Dispersal is a key process for both the dynamics and evolution of natural populations. In addition to being crucial for colonization, dispersal also influences the processes occurring during adaptation. For pathogens, a better understanding of dispersal processes may improve our capacity to control the diseases that they cause. In this thesis, we studied dispersal processes and quantified gene flow in the banana plant pathogen Mycosphaerella fijiensis at the local scale of a production area in South-West Cameroon (named Moungo). For this purpose, several approaches differing in the spatio-temporal scale to which they refer were combined. First, neutral markers were used to describe the spatial genetic structure of this pathogen in the Moungo area, which includes several potential ecological barriers to dispersal. No effects on genetic structure of landscape elements or geographical distance were found. However, we detected a spatial break in allelic frequencies that appeared to be explained by an historical event. This result suggests the existence of large M. fijiensis populations out of the mutation-migration-drift genetic equilibrium. Second, genetic cline theory was applied to study the evolutionary forces implicated in the installation and evolution of spatial gradients in allelic frequencies. More specifically, we analysed the spatio-temporal variation of the genetic discontinuity previously detected through a neutral cline model to estimate the intensity of gene flow in this area ( =1175 m/generation). Lastly, we measured the distribution of dispersal distances of M. fijiensis spores from a primary source of inoculum was. Such an experiment allowed us to confirm that conidia are implicated in short-distance dispersal whereas ascospores are responsible for spread of the disease over longer distances. The estimated mean dispersal distance travelled by spores was 3.12 and 283 metres/generation for conidia and ascospores, respectively, and the ascospore dispersal kernel was shown to be fat-tailed. This thesis adds to global knowledge of M. fijiensis dispersal and the measures of dispersal estimated in this work will be useful in parameterizing models aimed at a better understanding of the spatial patterns of fungicide resistance evolution under different management strategies.

Notre travail s’est intéressé à l’albinisme oculocutané en étudiant ses aspects clinico- moléculaires. Malgré l’analyse approfondie des gènes connus d’albinisme oculocutané, 15 % des patients restent sans mutation identifiée indiquant que les mutations sont situées dans des régions géniques non analysées par les techniques classiques de diagnostic moléculaire, ou qu’il existe d’autres gènes d’albinisme oculocutané. Nous avons établi une base de données clinico- biologiques décrivant les caractéristiques de plus de 400 patients analysés. Des outils de diagnostic moléculaire ont été développés à la recherche de mutations situées dans les introns et les régions régulatrices et de réarrangements géniques. Différentes stratégies ont également été utilisées pour rechercher des gènes candidats. La puce à façon a permis l’identification de grands réarrangements dans les gènes TYR, OCA2 et SLC45A2 et un réarrangement complexe du gène OCA2 chez 2 patients non apparentés. L'analyse de gènes candidats nous a permis d'identifier, chez 5 patients non apparentés présentant un albinisme oculocutané non syndromique, des mutations dans le gène SLC24A5, très récemment associé à l’AOC6. Le séquençage d’exome de 6 patients a mis en évidence des gènes candidats pour lesquels des analyses complémentaires sont poursuivies afin de confirmer leur implication dans la pathogenèse de l’AOC.Les résultats de ce travail permettent de redéfinir les aspects cliniques et moléculaires de l’AOC, d’identifier de nouveaux mécanismes moléculaires à l’origine de l’AOC ainsi que des gènes candidats dont la fonction dans le développement pigmentaire reste à élucider. L’identification de nouveaux gènes impliqués dans l’AOC pourrait permettre de mieux comprendre et de mieux prendre en charge les patients avec un AOC. / Our work focused on oculocutaneous albinism (OCA) by studying its clinical and molecular aspects. Despite a thorough analysis of the known genes involved in oculocutaneous albinism, 15% of patients remain without diagnostic at the molecular level indicating that mutations are located in unexplored regions and are undetected by standard techniques or that other genes are involved in albinism. We established a clinicomolecular database describing more than 400 patients and developped molecular tools in order to improve molecular diagnostic including a custom high resolution array-CGH dedicated to the four OCA genes (TYR, OCA2, TYRP1 and SLC45A2). We also used different strategies to identify new genes. Array-CGH allows us to detect large deletion in TYR, OCA2 and SLC45A2 and a complexe rearrangement in OCA2 in 2 unrelated patients. We identified, in 5 patients presenting with a non syndromic OCA, mutations in SLC24A5, recently associated with OCA6. Exome sequencing of 6 different patients allows us to identify candidate genes, for which further studies are required to confirm their involvement in OCA pathogenesis. The results of this work allowed us to delineate clinical and genetics aspects of more than 400 OCA patients and to identify new molecular mechanisms leading to OCA and candidates genes for which exact nature of their functions has to be understood. Giving the complexity of pigmentary system development and its regulation, identification of new genes leading to OCA could help to better understand OCA and take care of patients

Les perturbations anthropiques en Amazonie liées au déboisement de la forêt tropicale conduisent à une mosaïque de paysages constituée de végétations secondaires (forêts secondaires, palmeraies, jachères) et de pâturages. Ces modifications favorisent la prolifération de grands palmiers héliophiles invasifs de la famille Attalea spp., palmiers qui constituent l'écotope principal des espèces de Rhodnius, punaises hématophages vectrices de Trypanosoma cruzi, agent étiologique de la Maladie de Chagas en Amérique Latine. Cette étude a porté sur différentes unités de paysage de trois communautés rurales du bas Tapajós (Amazonie brésilienne) ayant une époque d'installation différente sur le territoire (25-75 ans). Six unités de paysage ont été définies sur le terrain et appliquée via une classification supervisée à une image SPOT 5, afin d'obtenir une cartographie du risque environnemental associé à la présence de palmiers dans la région. Sur les cent trente trois palmiers disséqués appartenant aux trois espèces Attalea maripa, A. phalerata et A.speciosa, 73 (54.88%) étaient infestés par R. robustus (742 insectes récoltés). Des diminutions significatives de densité de triatomes ont été observées chez A. maripa, dans la communauté la plus récemment établie (Araipá) et dans les unités de paysage les plus anthropisées. L'infection des insectes par T. cruzi et T. rangeli a été examinée à l'aide de méthodes moléculaires (mini exon SL_IR and sno-RNA-C11). Respectivement 123 (16.57%) et 69 (9.3%) insectes dans 31 (23.3%) et 17 (13.82%) palmiers ont été identifiés positifs à T cruzi et à T.rangeli. Aucune infection n'a été trouvée dans les insectes collectés à Araipá et aucune différence significative n'a été mise en évidence entre les différentes unités de paysage. Les souches de Trypanosoma cruzi identifiées à l'aide de 4 marqueurs moléculaires (mini exon SL-IR, GPI, HSP60 et D7-24α-rRNA) appartiennent à la lignée TcId et 10 (8.13%) individus présentent une infection mixte TcI-TcII. Vingt espèces d'hôtes réparties en trois classes (mammifères, oiseaux, sauropsidés) ont été identifiées comme sources alimentaires à partir du repas sanguin contenu dans le tube digestif des insectes, à l'aide d'amorces cytochrome b, spécifiques de vertébrés. Quatre-vingts et un pourcent des repas détectés ont été effectués sur des mammifères, hôtes potentiels de T.cruzi dont Tamandua tetradactyla, source alimentaire principale. Cet hôte a été clairement identifié comme réservoir de T.rangeli ainsi que suggéré pour T.cruzi. L'analyse phylogénique réalisée à l'aide de séquences de cytochrome b démontre que les individus de Rhodnius identifiés dans la région du Tapajos appartiennent au clade II, ce qui correspond à une extension de l'aire précédemment décrite pour ce clade. L'utilisation du marqueur mitochondrial cytochrome b a permis de mettre en évidence une structuration phylogénétique (haplogroupes) non retrouvée à l'aide des marqueurs microsatellites. Ce résultat montre que l'histoire des gènes (génome mitochondrial) ne retrace pas l'histoire des individus (microsatellites, 10 locus). L'analyse de génétique des populations conduite à l'aide des deux types de marqueurs n'a pas révélé de structuration génétique au sein de la zone d'étude entre les communautés ou les unités de paysage. Cette étude met en évidence des flux géniques importants peu sensibles à la fragmentation du milieu, la dynamique d'invasion des palmiers assurant aux insectes une connectivité fonctionnelle entre les différentes unités de paysages et les communautés. La prédiction du risque environnemental lié à la situation du Tapajós va vers une augmentation du risque de transmission de la Maladie de Chagas dans cette région, du fait de l'abondance des palmiers, de leur forte connectivité, et de la présence de vecteurs et d'hôtes infectés circulant entre les différentes communautés et unités du paysage / Anthropic disturbances from deforestation of Amazon tropical forest leads to a mosaic of landscapes composed of secondary vegetation (secondary forest, palm groves, fallows) and pasture. These changes result in the proliferation of invasive heliophilous palm trees of the family Attalea spp., the principal ecotope of Rhodnius species, bloodsucking bug vectors of Trypanosoma cruzi, the etiologic agent of Chagas disease in Latin America. The present study focuses on different land cover classes of three rural communities of the lower Tapajós (Brazilian Amazon) with different settlement times (25-75 years). Six different land-cover classes were identified on the field and applied through supervised classification on a SPOT 5 image of the study area in order to cartography environmental risk associated to palm tree presence in the area. Three hundred and thirty palms trees of three species Attalea maripa, A. phalerata and A.speciosa were dissected of which 73 (54.88%) were infested with R. robustus (742 insects collected). The distribution of palm species varied in each community, A.maripa was the only species found in the most recently settled community (Araipá). Significant decreases in bug density were observed in A.maripa, in the community most recently established (Araipá) and in the two most anthropogenic landcover classes.Infection of insects by T. cruzi and T. rangeli was examined using molecular methods (mini exon SL_IR and sno-RNA-C11). Respectively, 123 (16.57%) and 69 (9.3%) insects in 31 (23.3%) and 17 (13.32%) palms were identified as positive for T. cruzi and T. rangeli. A lack of infection was detected in Araipá but no differences were observed between the different land cover classes. The strains of Trypanosoma cruzi were identified using four distinct molecular markers (mini-exon SL-IR, GPI, HSP60 and D7-24α-rRNA) as belonging to the lineage TCI specifically TcId and 10 (8.13%) individuals showed a mixed infection TCI-TCII. Twenty host species divided into three classes were identified (mammals, birds, reptiles) were identified as food source from blood meal from the bug gut with cytochrome b primers, specific for vertebrates (25.74% of meals). Eighty-one percent of meals were conducted on mammals, potential hosts of T. cruzi, specially on Tamandua tetradactyla,identified as the main food source. This host was clearly identified as a reservoir for T.rangeli and also suggested for T. cruzi.Phylogenetic analysis performed using cytochrome b sequences, identified Rhodnius individuals in the Tapajos region within clade II, which represent an extension of the range previously described for this clade. The use of the cytochrome b marker also revealed a phylogenetic structure (haplogroups) not found using microsatellite markers. This result showed that the history of the genes (mitochondrial genome) does not match the history of individuals (microsatellites, 10 loci). Population genetics analysis conducted using both markers did not reveal genetic structure within the study area between the communities or the landcover classes. The study revealed significant gene flow, which was not restricted by the fragmentation of the environment. The invasive dynamics of Attalea palm trees provide a functional connectivity for insects to move between the different landcover classes and communities. Due to the abundance of palm trees and their high connectivity, the presence of vectors and infected hosts moving between the different communities and landcover classes, the environmental risk constituted by Attalea palm tree presence of Chagas disease in Tapajós region will presumably continue to increase

L’agence internationale de recherche sur le cancer (IARC) a indiqué que le travail posté qui provoquait une disruption circadienne était probablement cancérogène chez l’Homme. Ainsi, une perturbation expérimentale sévère du système circadien accélère-t elle la progression tumorale et pourrait favoriser la cancérogénèse. Durant ma thèse, j’ai démontré que la disruption circadienne résultant d’une mutation ou d’une mise au silence des gènes de l’horloge Per ou Cry accélérait la cancérogénèse hépatique induite par la diéthylnitrosamine, en favorisant l’instabilité génomique, la prolifération cellulaire, et l’inflammation. J’ai montré que l’alimentation programmée ou la dexaméthasone modifiaient la régulation circadienne de ces trois caractéristiques du cancer, suggérant ainsi qu’une intervention thérapeutique ciblant le système circadien pourrait prévenir la cancérogénèse. J’ai ainsi mis en évidence le contrôle circadien de trois mécanismes moléculaires de la cancérogenèse précoce et proposé deux interventions ciblant l’horloge circadienne dans un but de prévention de la cancérogenèse. / The International Agency for Research on Cancer (IARC) concluded that “shift-work that involves circadian disruption is probably carcinogenic to humans”. Severe disruption alteration accelerated tumor progression and enhanced carcinogenesis. During my PhD, I demonstrated that circadian disruption resulting from mutation of Per and Cry clock genes accelerated liver carcinogenesis induced by diethylnitrosamine through promoting genomic instability, cellular proliferation, and inflammation. I showed that meal timing or dexamethasone altered circadian regulation of these three characteristics of cancer, suggesting a therapeutic intervention targeting the circadian system could prevent carcinogenesis. I have thus demonstrated the circadian control of three molecular mechanisms of early carcinogenesis and proposed two interventions targeting the circadian clock for liver carcinogenesis prevention.

Le développement de techniques à haut débit fournit de nombreuses données sur le fonctionnement de réseaux de régulation. Il devient donc de plus en plus important de développer des techniques qui permettent de déduire la topologie et le fonctionnement des réseaux de régulation à partir des données expérimentales. La plupart des études dans ce domaine se focalisent sur la reconstruction de l'architecture locale du réseau de régulation et la détermination des paramètres qui relient les composants du réseau. Cependant, les réseaux biologiques ne sont jamais entièrement connus. L'absence d'un noeud important dans le réseau de régulation peut facilement conduire à de mauvaises prédictions de la structure du réseau ou des paramètres d'interactions. Dans cette thèse, nous proposons une méthode qui permet d'inférer l'existence, le profile d'expression et la connexion au reste du réseau d'un gène (ou de gènes) manquant. Pour résoudre ce problème difficile, nous devons simplifier la description du réseau de régulation. Nous faisons l'hypothèse communément acceptée que les interactions dans le réseau sont décrites par des fonctions de Hill. Nous approximons ces fonctions trop compliquées par des fonctions de puissance et nous montrons que cette simplification préserve la dynamique du réseau. En prenant le logarithme du système d'équations nous convertissons le système non-linéaire en un système linéaire. De nombreux outils sont disponibles pour analyser des systèmes linéaires. Nous utilisons l'analyse factorielle (FA) et l'analyse de composants indépendants (ICA) pour extraire le profil d'expression du gène inconnu à partir des profils d'expression des parties connues du réseau de régulation. Après avoir estimé le pattern d'expression du gène inconnu, nous explorons les différentes possibilités de connecter ce gène au reste du réseau. Une recherche exhaustive est trop coûteuse pour des grands réseaux de régulation. Nos proposons donc un algorithme de réduction de l'espace de recherche pour diminuer le nombre de calculs nécessaires. L'algorithme proposé est robuste au bruit expérimental et le profil d'expression du gène inconnu est retrouvé avec une probabilité de 80% dans des réseaux de petite taille et avec une probabilité de 60% pour des grands réseaux. FA est plus efficace que ICA pour extraire le profile du gène inconnu. L'algorithme est finalement appliqué à un réseau biologique réel: le réseau de régulation de la transcription du gène acs d'Escherichia coli. Nous prédisons qu'il y a un gène manquant dans ce réseau et les deux méthodes d'extraction du signal trouvent un profil d'expression très similaire pour le gène inconnu. De plus, ce profil d'expression est identique dans trois contextes expérimentaux différents : la souche sauvage, la souche dont l'adénylate cyclase a été délété et cette même souche complémentée par des l'AMPc ajouté au milieu de croissance. Puisque le profil d'expression du gène inconnu reste le mŘme dans les trois souches nous pouvons conclure que ce gène est indépendant de l'AMPc. Les deux méthodes d'extraction du profil d'expression prédisent deux structures différentes du réseau complet. FA prédit que le gène manquant contrôle l'expression de fis, tandis que ICA prédit que le gène inconnu contrôle d'expression de crp. / With the development of hight-throughput technologies, the investigation of the topologies and the functioning of genetic regulatory networks have become an important research topic in recent years. Most of the studies concentrate on reconstructing the local architecture of genetic regulatory networks and the determination of the corresponding interaction parameters. The preferred data sources are time series expression data. However, inevitably one or more important members of the regulatory network will remain unknown. The absence of important members of the genetic circuit leads to incorrectly inferred network topologies and control mechanisms. In this thesis we propose a method to infer the connection and expression pattern of these “missing genes”. In order to make the problem tractable, we have to make further simplifying assumptions. We assume that the interactions within the network are described by Hill-functions. We then approximate these functions by power-law functions. We show that this simplification still captures the dynamic regulatory behaviors of the network. The genetic control system can now be converted to linear model by using a logarithm transformation. In another word, we can analyze the genetic regulatory networks by linear approaches. In the logarithmic space, we propose a procedure for extracting the expression profile of a missing gene within the otherwise defined genetic regulatory network. The algorithm also determines the regulatory connections of this missing gene to the rest of the regulation network. The inference algorithm is based on Factor Analysis, a well-developed multivariate statistical analysis approach that is used to investigate unknown, underlying features of an ensemble of data, in our case the promoter activities and intracellular concentrations of the known genes. We also explore a second blind sources separation method, “Independent Component Analysis”, which is also commonly used to estimate hidden signals. Once the expression profile of the missing gene has been derived, we investigate possible connections of this gene to the remaining network by methods of search space reduction. The proposed method of inferring the expression profile of a missing gene and connecting it to a known network structure is applied to artificial genetic regulatory networks, as well as a real biologicial network studied in the laboratory: the acs regulatory network of Escherichia coli. In these applications we confirm that power-law functions are a good approximation of Hill-functions. Factor Analysis predicts the expression profiles of missing genes with a high accuracy of 80% in small artificial genetic regulatory networks. The accuracy of Factor Analysis of predicting the expression profiles of missing genes of large artificial genetic regulatory networks is 60%. In contrast, Independent Component Analysis is less powerful than Factor Analysis in extracting the expression profiles of missing components in small, as well as large, artificial genetic regulatory networks. Both Factor Analysis and Independent Component suggest that only one missing gene is sufficient to explain the observed expression profiles of Acs, Fis and Crp. The expression profiles of the missing genes in the △cya strain and in the △cya strain supplemented with cAMP estimated by Factor Analysis and Independent Component Analysis are very similar. Factor Analysis suggests that fis is regulated by the missing genes, while Independent Component Analysis suggests that crp is controlled by the missing gene.

L'agence internationale de recherche sur le cancer (IARC) a indiqué que le travail posté qui provoquait une disruption circadienne était probablement cancérogène chez l'Homme. Ainsi, une perturbation expérimentale sévère du système circadien accélère-t elle la progression tumorale et pourrait favoriser la cancérogénèse. Durant ma thèse, j'ai démontré que la disruption circadienne résultant d'une mutation ou d'une mise au silence des gènes de l'horloge Per ou Cry accélérait la cancérogénèse hépatique induite par la diéthylnitrosamine, en favorisant l'instabilité génomique, la prolifération cellulaire, et l'inflammation. J'ai montré que l'alimentation programmée ou la dexaméthasone modifiaient la régulation circadienne de ces trois caractéristiques du cancer, suggérant ainsi qu'une intervention thérapeutique ciblant le système circadien pourrait prévenir la cancérogénèse. J'ai ainsi mis en évidence le contrôle circadien de trois mécanismes moléculaires de la cancérogenèse précoce et proposé deux interventions ciblant l'horloge circadienne dans un but de prévention de la cancérogenèse.

Le développement de techniques à haut débit fournit de nombreuses données sur le fonctionnement de réseaux de régulation. Il devient donc de plus en plus important de développer des techniques qui permettent de déduire la topologie et le fonctionnement des réseaux de régulation à partir des données expérimentales. La plupart des études dans ce domaine se focalisent sur la reconstruction de l'architecture locale du réseau de régulation et la détermination des paramètres qui relient les composants du réseau. Cependant, les réseaux biologiques ne sont jamais entièrement connus. L'absence d'un noeud important dans le réseau de régulation peut facilement conduire à de mauvaises prédictions de la structure du réseau ou des paramètres d'interactions. Dans cette thèse, nous proposons une méthode qui permet d'inférer l'existence, le profile d'expression et la connexion au reste du réseau d'un gène (ou de gènes) manquant. Pour résoudre ce problème difficile, nous devons simplifier la description du réseau de régulation. Nous faisons l'hypothèse communément acceptée que les interactions dans le réseau sont décrites par des fonctions de Hill. Nous approximons ces fonctions trop compliquées par des fonctions de puissance et nous montrons que cette simplification préserve la dynamique du réseau. En prenant le logarithme du système d'équations nous convertissons le système non-linéaire en un système linéaire. De nombreux outils sont disponibles pour analyser des systèmes linéaires. Nous utilisons l'analyse factorielle (FA) et l'analyse de composants indépendants (ICA) pour extraire le profil d'expression du gène inconnu à partir des profils d'expression des parties connues du réseau de régulation. Après avoir estimé le pattern d'expression du gène inconnu, nous explorons les différentes possibilités de connecter ce gène au reste du réseau. Une recherche exhaustive est trop coûteuse pour des grands réseaux de régulation. Nos proposons donc un algorithme de réduction de l'espace de recherche pour diminuer le nombre de calculs nécessaires. L'algorithme proposé est robuste au bruit expérimental et le profil d'expression du gène inconnu est retrouvé avec une probabilité de 80% dans des réseaux de petite taille et avec une probabilité de 60% pour des grands réseaux. FA est plus efficace que ICA pour extraire le profile du gène inconnu. L'algorithme est finalement appliqué à un réseau biologique réel: le réseau de régulation de la transcription du gène acs d'Escherichia coli. Nous prédisons qu'il y a un gène manquant dans ce réseau et les deux méthodes d'extraction du signal trouvent un profil d'expression très similaire pour le gène inconnu. De plus, ce profil d'expression est identique dans trois contextes expérimentaux différents : la souche sauvage, la souche dont l'adénylate cyclase a été délété et cette même souche complémentée par des l'AMPc ajouté au milieu de croissance. Puisque le profil d'expression du gène inconnu reste le mŘme dans les trois souches nous pouvons conclure que ce gène est indépendant de l'AMPc. Les deux méthodes d'extraction du profil d'expression prédisent deux structures différentes du réseau complet. FA prédit que le gène manquant contrôle l'expression de fis, tandis que ICA prédit que le gène inconnu contrôle d'expression de crp.

L’étude des effets des radionucléides et des métaux sur les organismes vivants est nécessaire pour évaluer leur toxicité et leur risque écologique. Notre approche a visé dans un premier temps à étudier les impacts du cadmium (Cd) et de l’Uranium (U) sur différents niveaux biologiques de l’écrevisse Procambarus clarkii après exposition aigue et chronique. Nous avons évalué leurs impacts sur les mitochondries, les réponses face à un stress oxydant, les structures histologiques et la survie. Nous avons tenté de lier ces effets entre eux et à la bioaccumulation dans les branchies et l’hépatopancréas. Nous avons aussi essayé de différencier la chimio- et la radiotoxicité de l’U en exposant des écrevisses soit à l’U appauvri soit au 233U (présentant une activité spécifique plus élevée) au travers des mêmes critères d’effets. Nous avons démontré que le gène mt codant pour la métallothionéine était toujours surexprimé en présence du Cd. De ce fait, il semble être un bon biomarqueur de toxicité du Cd chez P. clarkii. Nous avons mis en évidence que les deux métaux affectent les mitochondries grâce au suivi des niveaux d’expressions des gènes mitochondriaux (12s, atp6 et cox1), et que leur mécanismes d’action ne semblent pas être toujours les mêmes. Nous avons aussi prouvé que l’U génère plus de stress oxydant que le Cd grâce à la comparaison des niveaux d’expressions de gènes qui codent pour des antioxidants (sod(Mn) et mt) et des réponses enzymatiques de la superoxyde dismutase, la catalase, la glutathion peroxydase et la glutathion S transférase. Toutefois, les symptômes des atteintes histo-pathologiques semblent être les mêmes pour les deux métaux. En comparant leurs effets sur la survie des écrevisses, nous avons conclu que le Cd était plus toxique que le radioélément. D’autre part, nous avons démontré que les effets toxiques de l’U aux concentrations rencontrées dans l’environnement, sont plus liés à la chimiotoxicité qu’à la radiotoxicité de cet élément. Nous avons démontré que, les réponses moléculaires varient en fonction de l’intensité et la durée du stress chimique imposé aux organismes. Nous avons proposé d’utiliser les expressions de l’ensemble des gènes étudiés en tant que biomarqueurs de toxicité de l’U plutôt que les activités enzymatiques à cause de leur sensibilité. Ce travail de thèse propose des mécanismes d’actions de l’U basé surtout sur les réponses moléculaires et confirme la nécessité d’approfondir l’étude du profil écotoxicologique de ce radioélément. / The study of the effects of radionuclides and metals on organisms is necessary for the evaluation of their toxicity and their ecological threats. We first aimed to study the impacts of cadmium (Cd) and Uranium (U) on different biological levels of the crayfish Procambarus clarkii after acute and chronic exposures. We evaluated their impacts on mitochondria, oxidative stress responses, on histological structures, and the survival rates. We tried to connect these effects between them and to the bioaccumulation in the gills and the hepatopancreas. We also tried to discriminate the chemo and the radiotoxicity of U by exposing crayfish to either depleted or enriched U (233U: presenting a higher specific activity) using the same criteria of effects. We demonstrated that the gene mt encoding for the metallothionein was always over-expressed in the presence of Cd. Therefore, it seems to be a good biomarker of Cd toxicity in P. clarkii. The follow up of mitochondrial genes expressions (12s, atp6 and cox1), showed that both metals affect mitochondria and that their mechanisms of action do not seem to be always the same. We also observed that U generates more oxidative stress than Cd when comparing the expression levels of genes encoding for antioxidants (sod (Mn) and mt) and the enzymatic activities of superoxide dismutase, the catalase, the glutathione peroxidase and the glutathione S transferase. However, the symptoms of histo-pathological damages after Cd and U contamination were similar in both conditions. After comparing the survival rates of the crayfish, we concluded that Cd was more toxic than the radioelement. Moreover, we demonstrated that the toxic effect of U on P. clarkii exposed to a low environmental concentration is mainly due to its chemotoxicity rather than to its radiotoxicity. We established that, the molecular answers vary according to the intensity and the duration of the chemical stress applied to the organisms. We suggested the use of the expressions of all the studied genes as biomarkers of toxicity of U rather than the enzymatic activities because of their sensitivity. This work proposes mechanisms of actions of U based especially on the molecular responses and confirms the necessity of studying the ecotoxicological profile of this radioelement.