L'Indonésie a été l'objet de la dispersion Austronésienne qui a débuté il y a environ 5000 ans depuis Taiwan, se propager à travers les Philippines et l'Indonésie, puis toucher l'Océanie à l'est, et à Madagascar à l'ouest. Malgré de nombreuses recherches en génétique sur la dispersion Austronésienne vers l'est, il y a très peu de données sur la dispersion vers l'ouest, laissant sans réponse de nombreuses questions, liées notamment au peuplement de Madagascar. Reposant sur l'analyse des données culturelles et biologiques, les populations d'Indonésie semblent avoir joué un rôle majeur dans la colonisation de Madagascar, le premier millénaire de notre ère. Cependant, le peu de populations Indonésiennes étudiées à ce jour n'a pas permis jusqu'à présent d'identifier la population indonésienne source. Dans ce présent travail, j'ai réalisé des études en génétique des populations de 12 populations Indonésiennes, qui à priori devraient éclairer l'histoire des migrations austronésiennes dans l'Océan Indien. Parmi elles sont inclus le Ma'anyan du sud-est de Bornéo qui sont les plus proches linguistiquement des Malgaches. En utilisant différents marqueurs génétiques, ma recherche a amélioré nos connaissances de la diversité génétique Indonésienne, et du lien génétique entre l'Indonésie et Madagascar. Résultats L'analyse des marqueurs uniparentaux (chr-Y et ADNmt) suggère que les Malgaches proviennent de plusieurs régions d'Indonésie, avec un lien privilégié avec le sud-est de Bornéo, le sud de Sulawesi et les îles de la Sonde. Etonnamment, les Ma'anyan partagent un nombre limité de lignées paternelles et maternelles avec les Malgaches, malgré leur proximité linguistique. Par ailleurs, en combinant l'analyse de fréquences des SNPs et l'analyse haplotypique à partir des données autosomales, il a été confirmé que la diversité génétique des Ma'anyan ne correspond pas à l'ancestralité asiatique des Malgaches. Cependant, en centrant l'analyse sur les populations du sud-est de Bornéo, l'origine de l'ancestralité asiatique des Malgaches est ancrée dans la population Banjar, un mélange de population Ma'anyan et Malaise, résultat des activités commerciales de l'empire Malais dans le sud-est de Bornéo, qui se sont poursuivies à travers l'océan Indien. Par ailleurs nos résultats ont aussi permis d'accroitre notre compréhension de la diversité génétique de l'Indonésie en identifiant (1) une nouvelle composante génétique austronésienne présente chez les Ma'anyan, et retrouvée à faible fréquence à travers l'Asie du Sud-Est, suggérant une plus grande complexité du modèle d'expansion austronésien dans la région et (2) le rôle joué par les nomades de la mer dans la structuration de la diversité génétique et les échanges entre populations dans l'Indonésie, soulignant l'histoire génétique complexe de populations suivant un mode de vie nomade. / Indonesia hosts a wide range of linguistic, ethnic and genetic diversity, comprising ~600 ethnic groups and 700 living languages. Indonesia has facilitated the last substantial wave of human migration was the Austronesian dispersal ~5,000 years ago, which is thought to have originated in Taiwan. Its influence spread through Philippines and Indonesia, ultimately impacting a wide geographical area, from Remote Oceania in the east and to Madagascar in the west. Despite considerable genetic research on the eastward Austronesian expansion, there is little equivalent research on the western edge, leaving major issues unresolved regarding the settlement of Madagascar. Based on cultural and biological studies, it has been suggested that Indonesian peoples played a major role in the colonization of Madagascar from around the mid-first millennium CE (Current Era). However, poor geographical coverage of Indonesian populations has prevented the Indonesian source populations from being identified. Here, I performed human population genetic studies on 12 new Indonesian populations, which were a priori expected to shed light on the westward migration of Austronesians across the Indian Ocean. This includes the Ma'anyan ethnic group from Southeast Borneo, who are the closest linguistic siblings to modern Malagasy. Using different genetic markers (Y-chromosome SNPs, mitochondrial DNA and genome-wide SNPs), my research has improved the description of Indonesian genetic diversity, and investigated the genetic links between Indonesia and Madagascar. Results Uniparental markers (Y-chromosome and mtDNA) analyses suggest that Malagasy derive from multiple regional sources in Indonesia, with a focus on southeastern Borneo, southern Sulawesi and the Lesser Sunda islands. Interestingly, the Ma'anyan share limited paternal and maternal lineages with the Malagasy, despite their linguistic connection. Furthermore, combining SNP frequency and haplotype-based analyses from autosomal genome-wide data, it was confirmed that the genetic diversity of the Ma'anyan does not match the Asian ancestry of the Malagasy. However, by focusing on Southeast Borneo populations, strong support was found for an origin of the Asian ancestry of Malagasy among the people of Banjar, an admixed population of Ma'anyan and Malay, likely resulting from trading activities by the Malay Empire in Southeast Borneo, and later continuing across the Indian Ocean arena. These results increase our understanding of genetic diversity across Indonesia by 1) identifying the unique and undiscovered Austronesian genetic component carried by the Ma'anyan, which occurs at low levels across Island Southeast Asia and suggests a more complex model for the Austronesian expansion in this region, and 2) describing the role played by sea-nomads in structuring genetic diversity and exchanges in central Indonesia, thus revealing the complex genetic history of populations living this rare nomadic lifestyle.

La spermatogenèse, processus de production des gamètes mâles, représente un modèle physiologique pertinent pour l'étude de la dynamique de la chromatine. En effet, la chromatine de type somatique subit un remodelage drastique en fin de spermatogenèse, lors des étapes post-méiotiques. La chromatine, organisée en nucléosomes, est restructurée par enlèvement massif des histones qui sont remplacées par des petites protéines basiques spécifiques des spermatozoïdes, les protamines. Les mécanismes moléculaires responsables de cette transition structurale de la chromatine sont encore mal connus et constituent le champ d'investigation de notre laboratoire. D'autre part, la programmation de l'expression des gènes doit être finement régulée au cours de la spermatogenèse, afin de permettre l'expression des facteurs qui guideront les transitions structurales de la chromatine en post-méiose. Les marques épigénétiques mises en œuvre pour déterminer le statut d'expression des gènes sont encore mal documentées. Enfin, après fécondation de l'ovocyte par le spermatozoïde, le génome mâle subit à nouveau une restructuration visant à inverser le processus et à rendre la chromatine de type somatique, tout en prenant en compte les informations épigénétiques amenées par le spermatozoïde. Les évènements chromatiniens visant à reprogrammer le génome mâle après fécondation sont eux aussi peu connus. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à décrypter l'action de nouveaux acteurs épigénétiques, tels que des variants d'histones et des modifications post-traductionelles des histones, dans le cadre de la spermatogenèse chez la souris. Je démontre leurs implications lors du remplacement massif des histones en post-méiose, mais également vis-à-vis de la régulation de l'expression des gènes, ainsi que lors du développement embryonnaire précoce après fécondation. / The process of male gametogenesis, called spermatogenesis, represents a relevant physiological model to study chromatin dynamics. Indeed, a drastic chromatin remodeling occurs during the postmeiotic steps of spermatogenesis. The nucleosomal-based chromatin is restructured by massive eviction of histone and subsequent replacement by sperm small basic proteins, the protamines. Molecular mechanisms involved during this structural transition of chromatin are obscure, and constitute the area of investigation of our lab. On the other hand, gene expression program has to be tightly regulated during spermatogenesis, to allow expression of factors that will guide postmeiotic chromatin structural transitions. Implemented epigenetic marks which determined this gene expression program are poorly documented. Finally, the male genome undergoes a new chromatin restructuration after fertilization by an inverted process that lead to a somatic chromatin, while taking into account epigenetic information carried by the spermatozoa. Chromatin events involved in male genome reprogramming after fertilization are also poorly documented. During my PhD thesis, I have been interested in deciphering the role of new epigenetic actors in the context of murine spermatogenesis, as histone variants and histones post-translational modifications. I reveal their involvement in the massive postmeiotic histone replacement, for the regulation of gene expression, and in the early embryonic development.

La peau est un excellent modèle d’étude du vieillissement général. En plus de facteurs environnementaux, les facteurs génétiques jouent un rôle majeur dans le vieillissement cutané. Dans le cadre de ma thèse, j’ai eu accès à une cohorte exceptionnelle de 502 femmes caucasiennes très bien caractérisées sur le plan cutané, pour effectuer deux études d’association « génome-entier ». La première étude a montré le rôle joué par le système immunitaire, et en particulier le gène HLA‑C, dans la sévérité des lentigines du visage. La seconde a mis en évidence une association entre le gène H2AFY2 et la sévérité de l’affaissement de la paupière supérieure. La recherche de voies de signalisation biologiques associées à différents indicateurs du vieillissement cutané a souligné le rôle de la mélanogénèse et des mécanismes de réparation de l’ADN.Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans la compréhension des mécanismes inhérents au vieillissement cutané et général. / The skin is an excellent model to study general ageing. In addition to environmental factors, genetic factors play a key role in skin ageing mechanisms. During my PhD, I have had access to a unique cohort of 502 Caucasian women very-well characterized regarding their facial features to perform two genome-wide association studies. The first one pointed to the role of the immune system, and especially the HLA‑C gene, in the severity of facial lentigines. The second one identified an association between the H2AFY2 gene and the severity of superior eyelid drooping. I also looked for associations between biological pathways and several skin ageing indicators which underlined the role of the melanogenesis and several mechanisms of DNA repair.Overall, these results lead to new insights in the understanding of the molecular mechanisms underlying skin and global ageing.

Depuis plusieurs années, les programmes de recherche chez le cacaoyer ont mis l'accent sur l'étude des bases génétiques des caractères agronomiques d'intérêt, notamment concernant la résistance aux maladies et la qualité des fèves de cacao, qui représentent deux attributs importants pour la cacaoculture et la production de chocolat. Ce travail présente, par l'exploration du transcriptome et du génome du cacaoyer, la constitution de ressources moléculaires et l'analyse des voies de biosynthèse impliquées dans plusieurs de ces caractères agronomiques d'intérêt. L'étude du transcriptome a permis l'identification de plusieurs dizaines de milliers de gènes exprimés dans divers organes et pour différentes conditions environnementales et ont fourni de nombreux marqueurs moléculaires qui ont été utilisés pour réaliser des cartes génétiques haute densité. Les informations apportées par ce travail ont permis d’engager le séquençage du génome de la variété Criollo du cacaoyer. Son analyse et son annotation ont apporté un ensemble d'informations biologiques cruciales, depuis le catalogue des gènes et éléments mobiles jusqu'aux aspects évolutifs qui a révélé une structure du génome peu remanié par rapport à l'ancêtre commun aux dicotylédones. Par la suite, les travaux que nous avons menés pour améliorer la séquence complète ont conduit à une réduction considérable de la fragmentation chromosomique observée dans la première version. Par ailleurs 97% de la séquence assemblée et 99% des gènes sont désormais ancrés sur les chromosomes du cacaoyer. Pour commencer à exploiter cette nouvelle séquence du génome, nous avons conduit une étude QTL à partir d'une descendance entre Trinitario implantée en Guyane, permettant de localiser les régions génomiques impliquées dans la variation de la couleur des fèves de cacao. En s'appuyant sur la version améliorée du génome du Criollo, nous avons identifié deux gènes potentiellement impliqués dans la voie de biosynthèse des anthocyanines et flavonoïdes dans la principale région génomique concernée. Un des deux gènes, situé proche du marqueur situé au pic du QTL et codant pour une chalcone synthase, semble être un gène candidat prometteur. L'étude comparative de sa structure dans le génome du Criollo (à fève blanche) et du génome de l'Amelonado (à fève violette) a mis en évidence des différences structurales pouvant être à l'origine d'une modification fonctionnelle. L'ensemble des résultats présentés dans ce travail de thèse apporte une connaissance et des outils variés qui peuvent être exploités par de multiples approches intégrées pour étudier la génétique du cacaoyer. / For several years, cocoa research programs have focused on studying the genetic basis of agronomic traits of interest, especially for disease resistance and quality of cocoa beans, two important attributes for cocoa farmers and chocolate production. This work presents, by exploring the transcriptome and cocoa genome, the constitution of molecular resources and the analysis of biosynthesis pathways involved in several of these agronomical traits. The transcriptome study allowed the identification of several tens of thousands of genes expressed in various organs and for different environmental conditions and provided numerous molecular markers, used to produce high-density genetic maps. The information provided by this work led to the genome sequencing of a cocoa Criollo variety. Its analysis and annotation have provided a set of crucial biological information, from the catalog of genes and transposable elements to evolutionary aspects, which revealed a close evolutionary relationship to the eudicot putative ancestor, showing a limited number of recombination between ancestral chromosomes. Subsequently, the work we carried out to improve the complete sequence led to a considerable reduction of the chromosomal fragmentation observed in the first version. In addition, 97% of the assembled sequence and 99% of the genes are now anchored on the cocoa chromosomes. To exploit this new sequence of the genome, we conducted a QTL study from a progeny between Trinitario clones established in French Guiana, allowing to identify genomic regions involved in color trait variation observed in cocoa beans. Based on the improved version of the Criollo genome, we identified two genes potentially involved in the biosynthesis pathway of anthocyanins and flavonoids in the main genomic region concerned. One of the two genes is located nearby the QTL peak and encoding a chalcone synthase, appears to be a promising candidate gene. The comparative study of its structure in the Criollo genome (white bean) and in the Amelonado genome (purple bean) revealed several variations that could be responsible for functional modifications. The results presented in this thesis provide a variety of knowledge and tools useful to conduct multiple integrated approaches to studying cocoa tree genetics.

La fermentation œnologique et le vieillissement oxydatif des vins sous voile représentent des modes de vie très contrastés qui sont effectués par deux lignées différentes de souches de levures de l'espèce Saccharomyces cerevisiae. Dans cette thèse, nous avons comparé le génome de souches de levures de voile à celui de levures de vin afin de détecter leurs spécificités. Nous tout d'abord sélectionné 16 souches (8 levures de vin et 8 levures de voile) isolées en France, Hongrie, Italie et Espagne, pour séquencer leur génome sur une plateforme Illumina (HiSeq2000). Nous avons également développé un ensemble de souches de vin et de voile haploïdes pour l'évaluation moléculaire de différentes cibles. Nous avons également mis au point un milieu synthétique mimant le vin à cette fin. A partir de la comparaison des séquences du génome nous avons établi une phylogénie qui montre que les levures de voile représentent un groupe spécifique de levure, différentes des levures de vin, puis à partir de différentes méthodes (analyse en composantes principale, diversité nucléotidique et D de Tajima) nous avons identifié des régions divergentes. Ces régions variantes comprennent des gènes remplissant plusieurs fonctions clé associées à la croissance en voile. En particulier, des variations alléliques ont été rencontrées chez les levures de voile pour plusieurs gènes impliqués dans la régulation de l'expression de FLO11 tels que les voies MAP kinase, ou des voies Ras/cAMP/PKA, ainsi que pour plusieurs gènes impliqués dans l'homéostasie des cations divalents de métaux de transition tels que le zinc, le cuivre ou le fer. La comparaison des transcriptomes d'une levure de voile et d'une levure de vin sur notre milieu synthétique a révélé des différences d'expression pour les floculines (FLO1, 5, 8, 11) ainsi que pour le transport des hexoses, mais a également suggéré que la levure de voile P3-D5 était en situation de carence en zinc et en inositol par rapport à la levure de vin, tandis que la levure de vin K1 exprimait certains gènes suggérant des défauts mitochondriaux. L'impact de la variation allélique de plusieurs gènes a été évalué dans le phénotype de voile: le transporteur de zinc à haute affinité Zrt1 ainsi que la pyruvate décarboxylase majeure Pdc1. / Wine fermentation and flor ageing are performed by two groups of the yeast Saccharomyces cerevisiae, with very different lifestyles. In this thesis we have studied the genome of flor yeast in comparison to wine yeast in order to unravel their specificities. We have first selected 16 strains (8 wine and 8 flor) from France, Hungary, Italy and Spain in order to sequence their genome sequence on an Illumina HiSeq2000 platform. Three flor strains and two wine strains were haploidized in order to obtain a set of haploid flor strains for the molecular evaluation of different targets. We developed as well a synthetic media mimicking wine for that purpose. From the genome sequence we have drawn a phylogeny that showed that flor yeasts represent a specific lineage of yeast, different from the wine strains lineage, and identified divergent regions. These regions contain genes involved in key functions and several associated with velum growth. Remarkably, many genes involved in FLO11 regulation such as MAP kinase, or Ras/PKA pathways were mutated among flor strains and many variations were encountered in genes involved in metal homeostasis such as zinc and divalent metal transporters. A transcriptome analysis comparing one flor and one wine yeast on our wine synthetic media revealed expression differences associated to floculins and hexose transport, but also suggested that flor yeast P3-D5 face a zinc and inositol deficiency, whereas wine yeast K1 presented mitochondrial defects. The impact of allelic variation of several genes coding for the high affinity zinc transporter (ZRT1), and the major pyruvate decarboxylase (PDC1) has been evaluated in order to assess their role in the flor phenotype.

Les populations humaines ont été confrontées à de nombreux changements environnementaux au cours de leur histoire et présentent aujourd’hui une grande diversité d’habitats et de modes de subsistance. Cependant, l’ampleur de l’adaptation génétique et des réponses épigénétiques à ces changements est débattue. Nous avons d’abord étudié la puissance de diverses statistiques pour détecter les balayages sélectifs dans le contexte des données de séquençage à haut débit, et évalué leur robustesse à différents facteurs confondants. En utilisant des jeux de données de séquençage, nous montrons que les balayages sélectifs ont eu un impact modéré mais non négligeable dans l’évolution récente du génome humain. Les régions sous sélection sont enrichies en mutations associées à des variations phénotypiques. Nous avons ensuite évalué l’impact respectif des facteurs génétiques et environnementaux sur la diversité épigénétique humaine. Pour cela, nous avons obtenu les génotypes et les profiles de méthylation de l’ADN de populations d’Afrique Centrale présentant des différences récentes d’habitat ou historiques de modes de vie et de profil génétique. Nous montrons que les deux facteurs ont un effet similaire sur le méthylome mais diffèrent par les fonctions biologiques affectées et les mécanismes expliquant les variations observées. Plus généralement, les variations de méthylation sont fortement associées à des mutations génétiques qui sont enrichies en signaux de sélection positive. En conclusion, ce travail apporte un aperçu de la contribution des mutations génétiques et des réponses épigénétiques à l’adaptation humaine aux changements environnementaux sur plusieurs échelles de temps. / Human populations have faced a large number of environmental challenges during their evolutionary history and present today a wide range of habitats and mode of subsistence. However, the extent of genetic adaptation and epigenetic responses to such environmental variation remains controversial. We first explored the power of several statistics to detect hard selective sweeps in the context of whole-genome sequencing data, and evaluated their robustness to demography and other selection modes. Using data from the 1,000 Genomes Project and Complete Genomics, we showed that hard sweeps targeting low-frequency standing variation have played a moderate, albeit significant, role in recent human evolution. The signals of selection detected were moreover enriched in functional variants detected by genome-wide association studies. We then evaluated the relative impacts of genetic and environmental factors on human epigenomic diversity. To do so, we generated genome-wide genetic and DNA methylation profiles for Central African populations differing in their current habitat or in their historical lifestyle and genetic background. We found that both factors have similar critical impacts on the shaping of the global methylome, but the biological functions affected and the mechanisms underlying DNA methylation variation strongly differ. More generally, methylation variation shows strong associations with nearby genetic variants that, moreover, are enriched in signals of natural selection. Together, this work provides new insight into the contribution of genetic adaptation and epigenetic responses to the adaptation of humans to environmental changes over different time scales.

La recherche dans le domaine de la génomique génère de données colossales dont la dimension ne cesse de s'accroître avec la technologie. Pour traiter cette masse d'information, la statistique est devenue un outil indispensable. Ce nouveau type de données représente un véritable challenge dans la mesure où ces données sont de très grande dimension, qu'elles sont très "bruitées" et qu'il n'existe généralement pas de "golden standard" permettant de valider les résultats. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'analyse statistique de trois types de données : les puces à ADN, les ChIP-chip et les ChIP-Seq. Pour chacune d'entres elles, une nouvelle approche a été mise au point. Dans le cas des données de puces à ADN, la méthode GAGG permet de détecter les gènes différentiellement exprimés et de les grouper par type de profils. Pour ce faire, un Algorithme Génétique est utilisé de manière à optimiser deux critères liés à des méthodes voisines de l'ACP et des k-means. Pour les données de ChIP-chip, la méthode POTChIPS a été réalisée. Elle permet de repérer sur le génome, les sites de fixation d'une protéine d'intérêt (ex : un facteur de transcription). Dans cette méthode, une extraction des pics du signal est réalisée puis un seuil de significativité est déterminé à partir d'une modélisation POT. Enfin, pour ce qui est des données de ChIP-Seq, l'objectif est le même que pour les ChIP-chip, à savoir, repérer les sites de fixation d'une protéine sur l'ADN. La méthode POTSeq, mise au point au cours de cette thèse, est une adaptation de POTChIPS aux données de ChIP-Seq. / Research in Genomics produces very huge data which still increase with technology. Statistics is becoming essential to treat this amount of information. These new kind of data represent a great challenge in data analysis because of the great dimensions, the important background and the absence of "golden standard" which could allow to validate the obtained results. During this PhD thesis, we focused on statistical analysis for three kinds of data: DNA microarray, ChIP-chip and ChIP-Seq. For each one, a new approach have been proposed. For DNA microarrays, the GAGG method allows to detect differentially expressed genes and to cluster them by profile types. To do so, a Genetic Algorithm is used in order to optimize two criteria related to two nearby methods of PCA and $k$-means. In the case of ChIP-chip data, the POTChIPS method have been proposed. It allows to detect the binding sites of a protein of interest (a transcription factor e.g.) along the genome. In this method a peak extraction i realized then a significant threshold is obtained from a POT modelization. Finally, for ChIP-Seq data, the goal is the same that the one of chIP-chip, i.e., to find on DNA the binding sites of a protein of interest. The POTSeq method is an adaptation of POTChIPS for ChIP-Seq.La méthode POTSeq, mise au point au cours de cette thèse, est une adaptation de POTChIPS aux données de ChIP-Seq.

La polyploïdie est un processus important et un moteur de la diversification et de l'évolution des plantes. Peu de polyploïdes naturels ont été décrits chez Juniperus, un genre de conifère représenté par 75 espèces d'arbres ou arbustes à feuilles persistantes, largement réparties dans l'hémisphère nord. Dans ce travail de recherche, l’implication de la polyploïdie dans l'évolution de Juniperus et l’élucidation des mécanismes sous-jacents à ces événements de polyploïdisation sont explorées. La taille du génome (TG) et le niveau de ploïdie ont été évalués chez 111/115 taxons en utilisant la cytométrie en flux et les comptages chromosomiques. Le taux de polyploïdie chez les genévriers s’est avéré être exceptionnellement élevé : 15 taxons sont des tétraploïdes et un seul taxon (J. foetidissima) est hexaploïde. Juniperus foetidissima représente le seul conifère hexaploïde découvert à ce jour à part Sequoia sempervirens. Nous avons également utilisé des approches de modélisation phylogénétique pour déterminer la TG ancestrale dans les trois clades de Juniperus et pour reconstruire le processus évolutif de la polyploïdisation chez ce genre. Au moins 10 événements de polyploïdisation ont eu lieu au cours de l'évolution et de la diversification de Juniperus. Nous avons ensuite exploré l’origine de la polyploïdie chez certaines espèces méditerranéennes. La variation de la TG et le niveau de ploïdie de deux variétés de J. sabina ont été estimés : Les populations échantillonnées de J. sabina var. sabina se sont avérées être diploïdes, tandis que les populations de J. sabina var. balkanensis étaient toutes tétraploïdes. Ces derniers auraient été issus d'une ancienne hybridation entre le tétraploïde J. thurifera et le diploïde J. sabina. Dans les Alpes françaises, où J. sabina var. sabina et J. thurifera sont en sympatrie, des individus présentant des morphologies intermédiaires entre ces deux espèces sont observés. Suite à des estimations des TG, de séquençage des ITS et de régions chloroplastiques, ces individus sont considérés comme des hybrides triploïdes. Enfin, l’utilisation des marqueurs AFLP pour déchiffrer les relations phylogénétiques entre des espèces méditerranéenne a montré que plusieurs pools génétiques contribuent à la diversité de Juniperus. Aussi ces marqueurs ont contribué à la découverte des contributions de ces pools génétiques aux taxons polyploïdes. Alors que les populations libanaises de l'hexaploïde J. foetidissima sont issues d'une lignée ancestrale unique, la population grecque semble résulter d'un mélange inégal de deux lignées anciennes. Ces deux lignées contribuent également au tétraploïde J. thurifera. Cette analyse a également montré que l’espèce méditerranéenne J. excelsa et l’espèce africaine J. procera partagent la même lignée ancestrale. Cependant, des analyses supplémentaires sont nécessaires pour une interprétation plus complète des données. L'importance de l'hybridation interspécifique et de la polyploïdie dans l'évolution des espèces de Juniperus nécessite d’amples recherches visant à comprendre le lien entre ces mécanismes et l'adaptation de ces espèces à un large spectre d'habitats extrêmes. Ces recherches futures devraient aussi contribuer à découvrir comment les espèces de conifères peuvent s’adapter aux changements climatiques. / Polyploidy is considered as an important phenomenon and a key driving force for plant diversification and evolution. Few natural polyploid species have been described in Juniperus, a coniferous genus represented by 75 species of evergreen trees or shrubs widely distributed in the North Hemisphere. The occurrence of polyploidy in the evolution of this genus as well as a more comprehensive view of pathways that were involved in these polyploidization events are explored in this research work. Genome size (GS) and ploidy level assessments were conducted on 111/115 taxa using flow-cytometry and chromosome counts. Juniperus holds an exceptionally high rate of polyploidy, 15 taxa being tetraploids and just one (J. foetidissima) being hexaploid. It represents the only hexaploid conifer discovered to date after Sequoia sempervirens. We also used phylogenetically-informed trait evolution modelling approaches to determine ancestral GS in the three clades of Juniperus and to reconstruct the evolutionary process of polyploidization in Juniperus. At least 10 polyploidization events have occurred during Juniperus evolution and diversification. We then explored the origin of polyploidy in selected Mediterranean species. The GS variation and the ploidy level of two J. sabina varieties were estimated: J. sabina var. sabina sampled populations were shown to be diploid, while J. sabina var. balkanensis populations were all tetraploid. The latter has been postulated to have arisen from an ancient hybridization between the tetraploid J. thurifera and the diploid J. sabina. In the French Alps, where J. sabina var. sabina and J. thurifera occur in sympatry, individuals with intermediate morphologies between these two species are observed. Evidences based on GS assessments, ITS and chloroplastic sequences demonstrated these individuals as triploid hybrids. Finally, the use of AFLP markers to decipher phylogenetic relationships between Mediterranean and Eastern Mediterranean species showed that multiple lineages contributes to Juniperus diversity and shed light on some polyploid taxa origins. While the Lebanese populations of the hexaploid J. foetidissima are issued from a unique ancestral lineage, the Greek population seems to be the result of an unequal admixture of two ancient lineages. These two lineages contribute also to the tetraploid J. thurifera. This analysis showed also that the Mediteranean J. excelsa and the African taxa J. procera shares the same ancestral lineage. However, further analyses are needed for a more complete interpretation of the data. The importance of interspecific hybridization and of polyploidization in the evolution of Juniperus species argues in favor of the development of researches aiming at understanding the link between these mechanisms and the adaptation of those species to a wide range of extreme habitats. Such future researches should contribute to predict how conifer species may adapt to dramatic changes in the Earth’s climate.

La reconnaissance spécifique du génome viral et son encapsidation est une étape cruciale pour l’assemblage de particules virales. Chez SPP1, comme chez d’autres bactériophages à queue, le moteur moléculaire qui encapside le génome viral est composé de la terminase, une enzyme hétéro-oligomérique qui possède une activité ATPasique et nucléasique, et de la protéine portale, un oligomère cyclique par lequel l’ADN viral est transloqué. Dans un grand nombre de ses virus, l’encapsidation de l’ADN est initiée par la reconnaissance et le clivage d’une séquence spécifique nommée « pac ». C’est un évènement qui se produit une seule fois au début d’une série de cycles d’encapsidation processive à partir d’un concatémère issu de la réplication du génome du phage. La région pac de SPP1 contient deux séquences (pacL et pacR) où TerS (gp1) se lie entourant la région (pacC) où TerL (gp2) coupe l’ADN de SPP1.Ici, nous montrons qu’une région de la séquence pacL et qu’un motif polyadénine de pacR agissent ensemble pour promouvoir le clivage en pacC. La dégénération de la région pacC n’a pas montré d’effet sur que le clivage endonucléolytique qui a lieu à une position bien définie de pacC avec une précision de ~6 pb. Des études avec des phages proches de SPP1 ont montré une conservation dans la position du clivage, malgré des variations dans pacC, pacR ou dans la distance entre pacL et pacC. Les données sont compatibles avec un modèle dans lequel TerS interagit spécifiquement avec la région pacL, sur laquelle le multimère cyclique TerS doit s’enrouler, et le motif polyadénine de la région pacR. Le complexe nucléoprotéique résultant va créer un contexte structural qui permet de recruter et positionner le domaine nucléase de TerL pour une coupure très précise sur pacC sans spécificité de séquence. / The specific recognition of the viral genome and its packaging is a critical step in viral particle assembly. In SPP1, as in many tailed bacteriophages, the macromolecular motor that encapsidates viral DNA is composed of terminase, a hetero-oligomeric enzyme possessing ATPase and nuclease activities, and of portal protein, a cyclic oligomer through which DNA is translocated. In a large number of these viruses, DNA packaging is initiated by recognition and cleavage of a specific sequence pac. This event occurs once at the beginning of a series of processive encapsidation events along a substrate concatemer of replicated phage genomes. The SPP1 pac region has two sequences where TerS (gp1) binds (pacL and pacR) flanking the segment where TerL (gp2) cleaves the SPP1 DNA (pacC). Here we show that a sequence segment of pacL and a poly-adenine motif in pacR act together to promote cleavage at pacC. Extensive degeneration of pacC sequence has no detectable effect in pac cleavage. The endonucleolytic cut occurs at a defined position with a precision of ~6 bp. Studies with SPP1-related phages show conservation of the cut position, irrespectively of sequence variation in pacC, in pacR or changes in pacL-pacC distance. The data is compatible with a model in which TerS interacts specifically with a region of pacL that probably wraps around the TerS cyclical multimer, and a poly-A tract in pacR. The resulting nucleoprotein complex architecture positions TerL for accurate cleavage at pacC without specific sequence requirement.

Les arbovirus (dont le virus chikungunya, CHIKV) sont responsables de millions d'infections chaque année ; aucun vaccin n'est encore approuvé, et les traitements disponibles restent limités. De part leur circulation constante entre le moustique et l'humain, leur adaptation rapide à différents hôtes est un facteur clé pour leur pathogenèse. Le taux d'erreur particulièrement élevé de leur polymérase ARN permet une rapide diversification génique qui conduit à la génération d'un nuages de mutants, appelée quasi espèce. Les quasi espèces contiennent non seulement des génomes mutés, mais aussi des ARN recombinés à partir de deux génomes d'origine différente, ainsi que des génomes avec de grandes délétions, incapables de se répliquer sans l'aide d'un autre virion qui doit infection la même cellule, nommés génomes viraux défectifs (GVD). Une régulation étroite de la taille du nuage de mutants est clé pour une pathogenèse efficace : si trop petit, le potentiel adaptatif du virus sera impacté ; au contraire, une quasi-espèce trop grande peut mener à l'accumulation rapide de mutations délétères pour le virus. Alors que la régulation du paysage mutationnel est atteinte grâce à un taux d'erreur de la polymérase viral finement contrôlé, la recombinaison et la réplication des génomes défectifs sont influencés par le potentiel de co-infection des cellules cibles. Dans ce contexte, l'exclusion de la surinfection (ESI), un processus par lequel l'infection par un premier virus inhibe l'infection par un second virus, peut influer le dynamique de la quasi-espèce. Bien que décrite dans la plupart des familles virales, les mécanismes à l'origine de l'ESI restent mal caractérisés. Dans ce travail, je montre que CHIKV exclut une infection future par CHIKV, mais aussi par le virus Sindbis et le virus de la grippe A, mais non par le virus du Nil occidental. Je démontre que l'exclusion de CHIKV se situe au niveau de la pénétration du génome viral dans le cytoplasme, puis de sa réplication, mais n'influence ni l'attachement du virion ni la traduction de son génome. Je montre également que l'ESI est indépendant de l'action des interférons de type I, et qu'elle n'est médiée ni par la transcription cellulaire, ni par un facteur soluble. De plus, l'exclusion n'est pas due à une unique protéine virale, suggérant un potentiel rôle de la réponse cellulaire à l'infection.Déterminer l'influence des pressions immunologiques dans l'établissement de la quasi-espèce peut aider à une meilleure compréhension de l'interaction entre évolution virale et réponse immunitaire. Bien que la caractérisation non biaisée des mutations ponctuelles fût le fruit de nombreux travaux, les GVD restent peu caractérisées, en particulier chez les alphavirus. Dans la deuxième partie de ce travail, je développe des outils bio-informatiques pour isoler rapidement les GVD de données de séquençage à haut débit, et analyse les avantages et les inconvénients d'un ajout d'une étape de pré-amplification pour détecter et quantifier les GVD. À l'aide de ces outils, je fournis ensuite la première description complète des GVD produits par des passages séquentiels de CHIKV en culture cellulaire. En particulier, je montre que le type de GVD générés est très dépendants du type cellulaire, avec des motifs de séquences et des cadres de lecture ouverts différents lorsque les cellules hôtes sont des cellules de mammifère ou d'insecte. Ces résultats soulignent le role de l'environnement cellulaire dans le modelage de la quasi-espèce, et des GVD en particulier. Des travaux futurs aideront à dévoiler les mécanismes sous-jacents à cette interaction et pourraient permettre la conception de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant les dynamiques des quasi-espèces. / Arboviruses such as chikungunya virus (CHIKV) are responsible for millions of yearly infections, with no approved vaccines and limited treatments. Because they circulate between mosquitoes and humans, their fast adaptation potential to different hosts is key to pathogenesis. To achieve genome diversification, they rely on the error-prone nature of their self-encoded RNA-dependent RNA polymerase, which quickly generates a cloud of mutants, termed quasispecies. Quasispecies contain not only mutated genomes, but also shuffled genomes of different parental origin (through a process known as recombination), as well as genomes with large deletions, unable to replicate without the co-infection with a full-length helper genome, and thus termed defective viral genomes (DVGs). A tight regulation of the mutant cloud size is key to pathogenesis: if too small, it will limit the adaptation potential of the virus, whilst too big a quasispecies may lead to the fast accumulation of deleterious mutations. While regulation of the mutational landscape is achieved through the finely tuned error rate of the viral polymerase, recombination and DVG replication are influenced by the co-infection potential of the target cells.In this context, superinfection exclusion (SIE), a process by which infection by a first virus prevents infection by a second, closely related virus, can regulate quasispecies dynamics. While described in most viral families, mechanisms underlying SIE remain poorly characterised. Here, I show that CHIKV infection excludes subsequent infection by CHIKV, Sindbis virus and influenza A virus, but not West Nile virus. I demonstrate that CHIKV exclusion occurs at two steps, impacting independently viral penetration and replication, but does not directly influence binding, nor viral protein translation. I further show that SIE is interferon independent, and does not rely on host cell transcription nor on soluble cellular factors. Moreover, exclusion is not mediated by the action of a single CHIKV protein, suggesting that a cellular response may be at play. Assessing how different immunological pressures can shape quasispecies landscape may prove useful to a more thorough understanding of the interplay between viral evolution and the immune response. Although the unbiased study of point mutations has received much attention, less is known about the characteristics of DVGs, especially in alphaviruses. In the second part of this work, I develop bioinformatics tools to quickly isolate DVGs from next-generation sequencing data, and assess the advantages and drawbacks of pre-amplification steps to detect and quantify DVGs. Using these tools, I provide the first unbiased description of the DVG landscape generated through serial passaging of CHIKV in cell culture. In particular, I show that the DVG landscape is highly dependent on the cell type, with sequence patterns and open reading frames differing between DVGs generated in mammalian and insect cells. These results highlight the role of the cellular environment in shaping quasispecies, and DVGs in particular. Future work will help uncover the mechanisms underlying this crosstalk and may prove useful for the design of treatments targeting quasispecies dynamics.