Deux processus majeures de la vie cellulaire, la transcription et la réplication, nécessitent l'ouverture de la double hélice d'ADN et agissent différemment sur les deux brins, ce qui génère des taux de mutation différents (asymétrie de mutation), et aboutit à des compositions en nucléotides différentes des deux brins (asymétrie de composition). Nous nous proposons de modéliser le programme spatio-temporel de réplication et son impact sur l'évolution des séquences d'ADN. Dans le génome humain, nous montrons que les asymétries de composition et de mutation peuvent être décomposées en deux contributions, l'une associée à la transcription et l'autre à la réplication. Celle associée à la réplication est proportionnelle à la polarité des fourches de réplication, elle-même proportionnelle à la dérivée du “timing” de réplication. La polarité des fourches de réplication délimite, le long des chromosomes humains, des domaines de réplication longs de plusieurs Mpb où le “timing” de réplication a une forme de U. Ces domaines de réplication sont également observés dans la lignée germinale, où ils sont révélés par une asymétrie de composition en forme de N, indiquant la conservation de ce programme de réplication sur plusieurs centaines de millions d'années. Les bords de ces domaines de réplication sont constituées d'euchromatine, permissive à la transcription et à l'initiation de la réplication. L'analyse de données d'interaction à longue portée de la chromatine suggère que ces domaines correspondent à des unités structurelles de la chromatine, au coeur d'une organisation hautement parallélisée de la réplication dans le génome humain. / Two key cellular processes, namely transcription and replication, require the opening of the DNA double helix and act differently on the two DNA strands, generating different mutational patterns (mutational asymmetry) that may result, after long evolutionary time, in different nucleotide compositions on the two DNA strands (compositional asymmetry). Here, we propose to model the spatio-temporal program of DNA replication and its impact on the DNA sequence evolution. The mutational and compositional asymmetries observed in the human genome are shown to decompose into transcription- and replication-associated components. The replication-associated asymmetry is related to the replication fork polarity, which is also shown to be proportional to the derivative of the mean replication timing. The large-scale variation of the replication fork polarity delineate Mbp scale replication domains where the replication timing is shaped as a U. Such replication domains are also observed in the germline, where they are revealed by a N-shaped compositional asymmetry, which indicates the conservation of this replication program over several hundred million years. The replication domains borders are enriched in open chromatin markers, and correspond to regions permissive to transcription and replication initiation. The analysis of chromatin interaction data suggests that these replication domains correspond to self-interacting chromatin structural units, at the heart of a highly parallelized organization of the replication program in the human genome.

La Sclérose en plaques (SEP) est une maladie neurologique caractérisée par une perte d’oligodendrocytes qui sont les cellules myélinisantes du système nerveux central (SNC). Malgré le développement de thérapies visant à arrêter l’attaque des oligodendrocytes par le système immunitaire, il n’existe pas encore de moyens permettant d’activer efficacement la remyélinisation. Dans la SEP, une remyélinisation spontanée peut se faire à partir de cellules précurseurs d’oligodendrocyte (POs) qui sont présentes dans l’ensemble du cerveau, mais ce processus devient inefficace avec l’âge. Le fait que, d’une part, on puisse observer des POs au sein des lésions mais que, d’autre part, on ne retrouve pas d’oligodendrocytes matures en nombre suffisant, suggère que l’entrée en différenciation des POs soit une étape critique pour une remyélinisation complète. Ce travail avait pour but de caractériser un nouveau régulateur de la différenciation des oligodendrocytes, Tensin 3 (Tns3). Ici, nous démontrons que Tns3, protéine de liaison à l’actine, est un régulateur de la différenciation des oligodendrocytes et que son expression est contrôlée par Ascl1 et Olig2, qui sont deux facteurs de transcription clés de l’oligodendrogenese. Dans un premier temps, nous avons montré que l’expression de Tns3 est fortement induite au moment de l’entrée en différenciation des oligodendrocytes, puis réprimée dans les oligodendrocytes matures. Tns3 est, par conséquence, un nouveau marqueur spécifique des oligodendrocytes en cours de différenciation. L’utilisation de modèles animaux de démyélinisation nous a permis de mettre en évidence que les nouveaux oligodendrocytes en différenciation dans la zone de remyélinisation expriment Tns3. Il pourrait donc être utilisé comme marqueur de remyélinisation dans les lésions actives. Ensuite, nous avons trouvé que la protéine Tns3 est surtout localisée dans le noyau des cellules neurales, contrairement à sa localisation cytoplasmique observée en dehors du SNC. Cela suggère une fonction spécifique aux cellules neurales et différente de son rôle dans l’adhésion cellulaire montré jusqu’à lors. D’autre part, le développement des techniques d’édition du génome CRISPR/Cas9 nous ont permis de démontrer, au stade néonatale, que la perte de Tns3 dans les cellules souches neurales diminue fortement la différenciation des oligodendrocytes in vivo. Finalement, Tns3 est un nouveau facteur impliqué dans le contrôle de la différenciation des oligodendrocytes et est un marqueur des oligodendrocytes en différenciation pendant le développement et dans les lésions remyélinisantes du cerveau adulte. Nous espérons que cette caractérisation du mécanisme d’action de Tns3 aidera à développer des stratégies thérapeutiques activant la différenciation des oligodendrocytes et la remyélinisation, permettant une amélioration de la santé des patients atteints de Sclérose en Plaques. / Multiple sclerosis (MS) is a neurological disease characterized by the loss oligodendrocytes, the myelinating cells of the Central Nervous System (CNS). Despite recent advances leading to stop the immune system from attacking oligodendrocytes, efficient remyelinating therapies are still lacking. In MS, there is a spontaneous remyelination attempt from oligodendrocyte precursor cells (OPCs) present all over the brain, but this phenomenon is inefficient and diminishes with age. The observation that OPCs are present within demyelinating MS lesions, but fail to differentiate into myelinating cells, suggests that induction of OPC differentiation is a critical event for successful remyelination. This work has aimed to characterize a novel regulator of oligodendrocyte differentiation, Tensin 3 (Tns3). Here we demonstrate that Tns3 actin binding protein is a regulator of oligodendrocyte differentiation, acting downstream of Ascl1 and Olig2, two key oligodendrogenic transcription factors. We show that Tns3 expression is strongly induced at the onset of oligodendrocyte differentiation, while downregulated in mature oligodendrocytes. Tns3 is therefore a novel specific marker of differentiating oligodendrocytes. Using demyelinating mouse models, we provide evidence that Tns3 expression characterizes newly differentiating oligodendrocytes within remyelinating areas and may thus be used as a hallmark for remyelination in MS lesions. We also found that Tns3 protein is mainly localized in the nucleus of neural cells, contrary to its cytoplasmic expression outside the CNS, suggesting a neural specific function beyond its role in cell adhesion junctions. Finally, developing CRISPR/Cas9 genome editing techniques in our lab, we demonstrate that Tns3 loss-of-function in neonatal neural stem cells (NSCs) strongly impairs oligodendrocyte differentiation in vivo. Therefore, Tns3 is a novel factor involved in the control of oligodendrocyte differentiation and a hallmark for differentiating oligodendrocytes during development and in remyelinating lesions of the adult brain. We expect that our in deep characterization of Tns3 mechanism of action will help to develop therapeutic strategies fostering oligodendrocyte differentiation, and therefore remyelination and functional repair in MS patients.

L’instabilité génomique est une caractéristique majeure des cellules cancéreuses. Dans les premières étapes du développement du cancer, l’activation des oncogènes induit du stress réplicatif à l’origine de cette instabilité. Le mécanisme par lequel la dérégulation des oncogènes induit un blocage des fourches de réplication et du gammaH2AX sur la chromatine reste peu compris. Ainsi déterminer l'origine de ce stress réplicatif dans les cellules précancéreuses est donc essentiel afin de mieux comprendre les premières étapes de la tumorigenèse. Il a été montré dans notre laboratoire que la déplétion dans des cellules humaines de la topoisomérase 1 ou du facteur d’épissage ASF/SF2 perturbe la progression des fourches de réplication, active le checkpoint de phase S et induit des cassures chromosomiques (Tuduri et al., 2009). Puisque les dommages à l’ADN et les défauts de réplication sont corrigés par la RNase H1, il est possible que ce stress réplicatif soit dû à la formation de R-loops. Ces hybrides ADN/ARN se forment au cours de la transcription lorsque l’ARN naissant revient s’hybrider avec sa matrice d’ADN laissant le brin non-transcrit sous forme simple brin. Les R-loops se formant dans des sites spécifiques du génome, nous avons alors cartographié leurs distributions et l’avons comparé à celle de marqueurs de stress réplicatif et de cassure double brin (CDB) de l’ADN dans nos cellules shASF et shTop1. Nous avons donc combiné différentes approches génomiques comme le DRIP-seq (R-loops), le ChIP-seq (pRPA et gammaH2AX) et le BLESS (CDB ; Crosetto et al., Nature Methods, 2013). Nos données montrent une corrélation importante entre les régions formant du stress réplicatif et la formation de R-loops appuyant l’idée que l’interférence entre réplication et transcription augmente l’instabilité génomique dans les cellules humaines. Toutefois puisque les R-loops ont de multiples rôles physiologiques, toutes régions qui en forment ne corrèlent pas avec l’induction de stress réplicatif. Ce projet devrait nous aider à déterminer dans quelles conditions les R-loops représentent une menace pour l’intégrité du génome. Par microscopie confocale à fluorescence, nous avons confirmé que les R-loops s’accumulaient dans nos lignées HeLa déplétées pour ASF et Top1. A noter que les R-loops s’accumulent également dans des fibroblastes immortalisées exprimant la forme oncogénique de Ras et dans des préplasmablastes, une étape du développement plasmocytaire particulièrement à risque pour le développement de myélome multiple. Ensemble, ces données indiquent que les R-loops pourraient être une source du stress réplicatif induit par les oncogènes. / Genome instability is a hallmark of cancer cells. It has been proposed that at early stages of the cancer process, genomic instability is caused by oncogene-induced replication stress, a poorly-understood process characterized with the accumulation of stalled replication forks and gammaH2AX on chromatin. Understanding the origin of chronic replication stress represents a major challenge in cancer biology. We have previously shown that depletion of DNA Topoisomerase 1 or the splicing factor ASF/SF2 in mammalian cells interferes with replication fork progression, activating the DNA damage response and inducing chromosome breaks (Tuduri et al., 2009). Since DNA damage and replication fork stalling are relieved by RNaseH1, an attractive hypothesis could be that replication stress is caused by R-loops. These RNA-DNA hybrid structures form when nascent RNA re-anneals to the template DNA strand, leaving the non-template strand unpaired. Using immunofluorescence confocal microscopy with the S9.6 antibody that recognizes RNA-DNA hybrids, we confirmed that R-loops accumulate in ASF/SF2 and Top1-depleted HeLa cells. Since R-loops are enriched at specific sites in the human genome, wecombined different genomic approaches, including DRIP-seq (R-loops), ChIP-seq (gammaH2AX, pRPA) and BLESS (DSBs; Crosetto et al., Nature Methods, 2013) to monitor their distribution relative to replication stress markers and DNA double-strand breaks (DSBs) in the absence of Top1 or ASF/SF2. . Our data reveal a significant correlation between replication stress and cotranscriptional R-loops, supporting the view that the interference between replication and transcription promotes genomic instability in human cells. However, not all R-loops forming regions colocalize with replication stress since these structures have multiple physiological roles. This approach allowed us to determine the conditions in which R-loops may represent a threat to genome integrity. Moreover, we also observed the accumulation of R-loops in immortalized fibroblasts expressing an oncogenic form of Ras and in preplasmablast during plasma cell differentiation, a crucial process during which multiple myeloma may evolve. In clonclusion, our data indicate that R-loops may represent an important source of oncogene-induced replication stress.

Le climat, la qualité de l’air et la sécurité énergétique ont changé la façon de produire l’énergie, accroissant la demande en cultures énergétiques comme M. x giganteus. Néanmoins, élargir la diversité de cette espèce est nécessaire afin de couvrir une large gamme de pédo-climats. L’objectif est donc de définir des caractères d’intérêt pour mener à bien une collecte de miscanthus en Chine, un des pays où cette plante est originaire. 44 clones sauvages de trois espèces de Miscanthus (M. sinensis, M. sacchariflous, M. floridulus) ont été collectés dans différentes régions Centre, Sud et Ouest de la Chine et multipliés à Linan dans la province chinoise de Zhejiang. En France, nous avons étudié 21 clones implantés à l’INRA d’Estrées-Mons appartenant à 3 espèces (M. x giganteus, M. sinensis and M. sacchariflorus). La thèse comporte cinq chapitres. 1) La bibliographie décrit le miscanthus au niveau de sa taxonomie, de son origine géographique, de son aptitude à produire de la biomasse et de sa résistance à différents stress. 2) Les caractères les plus importants ont été identifiés pour reconnaître les espèces. 3) Nous avons découvert que les M. x giganteus ont un génome maternel commun à des M. sacchariflorus chinois. 4) Parmi les clones sauvages Chinois, M. floridulus présente le plus d’intérêt pour produire de la biomasse. 5) Enfin, nous avons mis en évidence les facteurs physiologiques et biochimiques expliquant l’effet de la disponibilité en azote sur la photosynthèse sur 3 espèces. Ainsi, la plupart des caractères qui ont été mis en évidence au sein de cette thèse vont être utiles pour la collecte de matériel végétal et les programmes de sélection du miscanthus. / Climate, air quality and energy security have recently changed the way energy is supplied and increases the demand for bioenergy crops such as M. x giganteus. However, this species needs to enlarge its diversity to fit different growth conditions. The objective is therefore to identify traits of interest to drive the collecting of miscanthus in China, one of the countries where this plant comes from. 44 wild clones of three species of Miscanthus (M. sinensis, M. sacchariflous, and M. floridulus) were collected from the different regions of central-south-east in China and were propagated in Linan of Zhejiang province of China. In France, we studied 21 clones of three species (M. x giganteus, M. sinensis and M. sacchariflorus) which were established at INRA experimental unit in Estrées-Mons. The thesis is composed of five chapters. 1) The bibliography described miscanthus on the base of its taxonomy, geographical origin, biomass production ability and resistance to different stresses. 2) The most important traits were identified for the recognition of the species. 3) We discovered that the clones of M. x giganteus had maternal genome identical to wild relatives of some of the wild M. saccahariflorus. 4) Among the wild Chinese clones, M. floridulus was the most interesting for biomass production. 5). Finally, we highlighted the physiological and biochemical factors under the influence of nitrogen supply on the photosynthesis of miscanthus. Finally, we concluded that most of the traits we highlighted here will be helpful for future germplasm collection and breeding program of miscanthus.

L’accumulation de remaniements de la structure des chromosomes aussi appelés variations structurelles (SV) est un important contributeur à la transformation des cellules malignes et à la constitution d’une hétérogénéité intratumorale. Nous avons développé un outil bio-informatique qui permet désormais d’obtenir une image fine de ces SV qui se produisent dans le génome humain. Nous avons ainsi pu démontrer l’existence de SV présentes à de faibles fréquences dans différentes populations cellulaires supposées clonales montrant que les taux de formation des SV pourraient être grandement sous-estimés. Parallèlement, nous avons montré que le niveau d’instabilité des individus dépend de facteurs génétiques de prédisposition. Pour les identifier, nous avons développé des systèmes génétiques de mesure des taux de SV chez la levure qui vont nous permettre d'identifier les gènes contrôlant l'instabilité chromosomique par analyse de liaison à grande échelle. Ces régulateurs représenteront de nouveaux gènes candidats impliqués dans le développement du cancer chez l’homme, car les déterminants génétiques impliqués dans le métabolisme de l'ADN sont très conservés entre la levure et les mammifères. / The accumulation of chromosomal rearrangements also called Structural Variations (SV) is a major contributor to the transformation of tumoral cells and to the constitution of intratumoral heterogeneity. We have developed a bio-informatic tool that can now provide a sharp image of SV that occur in the human genome. We have demonstrated the existence of SV present in low proportions in different supposedly clonal cell populations showing that the rates of SV formation could be greatly underestimated. In parallel, we have shown that the level of instability of the genome depends on predisposition factors. To identify those, we have developed genetic assays to measure the rate of SV in yeast that will allow us to identify new genes controlling the stability of the genome using large scale linkage analysis. These regulators represent new gene-candidates involved in the development of cancer in human as the determinants involved in DNA metabolism are very conserved between yeast and mammals.

La résistance aux fluoroquinolones (FQ) est le principal facteur d'aggravation du pronostic de la tuberculose multi-résistante. Il apparait donc essentiel de mieux comprendre le développement de la résistance aux FQ afin d'améliorer les outils permettant une détection précoce de cette résistance. Nous avons (i) évalué les performances du séquençage des gènes gyrA et gyrB dans la détection de la résistance aux FQ grâce à une étude prospective menée au CNR-MyRMA ; (ii) étudié l'histoire naturelle de l'émergence de la résistance aux FQ in vivo dans un modèle murin de tuberculose et (iii) identifié de nouveaux mécanismes de résistance aux FQ par génomique comparative. Nous avons montré que la méthode des proportions, désignée comme méthode de référence, n'est pas performante pour la détection des bas niveaux de résistance aux FQ et que ni les méthodes génotypiques ni les méthodes phénotypiques, ne permettent le diagnostic de la résistance hétérogène aux FQ. Une stratégie combinée reposant sur une détection phénotypique d'une proportion anormale de bactéries résistantes et une caractérisation génotypique de ces bactéries résistantes permettrait d'améliorer la détection de cette résistance hétérogène. Nous avons identifié des pistes pour de nouveaux mécanismes de résistance aux FQ. Il pourrait s'agir de mécanismes responsables d'une résistance de bas niveau facilitant la sélection d'une résistance de haut niveau due à une mutation dans les gènes codant l'ADN gyrase dans un deuxième temps. Cependant, leur implication dans la résistance aux FQ, ainsi que notre hypothèse quant au processus de sélection, reste à démontrer. / Fluoroquinolone (FQ) resistance is the main factor of worsened prognosis of multidrug resistant tuberculosis. Therefore to better understand the development of FQ resistance is essential in order to improve the tools for early detection of this resistance. We have (i) evaluated the performance of gyrA and gyrB sequencing in the detection of FQ resistance through a prospective study; (ii) studied the natural history of the emergence of FQ resistance in vivo using a murine model of tuberculosis; and (iii) identified tracks for new mechanisms of resistance to FQ by comparative genomics. We showed that the proportion method, designated as the reference method, is not effective in detecting low levels of FQ resistance and that, neither genotypic methods nor phenotypic methods, allow the diagnosis of FQ heterogeneous resistance. A combined strategy based on phenotypic detection of an abnormal proportion of resistant bacteria and genotypic characterization of these resistant bacteria would improve the detection of this heterogeneous resistance. We have identified hypotheses for new FQ resistance mechanisms. These new mechanisms could be responsible of a low-level resistance facilitating the selection of a high-level resistance due to mutations in genes encoding DNA gyrase in a second time. However, their involvement in FQ resistance and our assumption about the selection process remain to be demonstrated.

Le décryptage du génome humain autorise désormais une manipulation du vivant humain. Mu par un souci de perfection, l'homme exploite aujourd'hui ce qui participe à son essence même, son génome. La diversité intraspécifique humaine s'en trouve perturbée, la vulnérabilité génétique de notre espèce augmentée. Or, si notre humanité, élément fondamental de notre singularité, se construit à partir de notre code génétique, elle peut aussi être défaite par l'application systématique à l'homme des biotechnologies. Sont concernées non seulement la survie de l'humanité comme communauté humaine, mais aussi, en chacun d'entre nous, la persistance de l'humanité de l'homme. L'espèce humaine, centre névralgique de notre humanité, doit dès lors être préservée. Elle est en effet cette unité vivante de nature rationnelle qui, dotée de son propre dessein d'où résultent les vies particulières, unit les générations dans l'espace et le temps et sous-tend l'homme. Le droit se trouve donc investi d'un rôle pour lequel il n'était sans doute pas préparé : préserver la nature humaine elle-même. L'analyse du droit positif relatif à l'utilisation du génome humain nous révèle combien la protection de l'espèce humaine est insuffisante. Cette carence du législateur nous contraint à penser d'autres voies, plus efficaces, pour préserver notre humanité contre les risques générés par une manipulation irréfléchie de notre génome. Pour ce faire, l'espèce humaine, pont intergénérationnel véhiculant l'essence de l'homme, doit être appréhendée, non comme objet de droit, mais comme sujet de droit. Il faut en outre repenser le concept de responsabilité à l'aune de celui d'altérité. / Decoding the human genome now authorizes a manipulation of human life. Driven by a desire for perfection, the human being now operates what is involved in his very essence, the human genome.As such, diversity within human species gets disturbed and genetic vulnerability increased. Therefore, if our humanity, the essential element of our singularity, is shaped according to our genetic code, it can also be broken by the systematic application of biotechnology to humans. These might include not only the survival of mankind as a human community, but also, in each of us, the persistence of human element.The human species, the key point of our mankind, should therefore be preserved. It represents a sensible living unity with its own design which gives birth to multiple lives of individuals, unites generations in space and time and subtend the human being. Law is thus facing a new challenge: to preserve the human nature itself. The analysis of positive law on the use of the human genome reveals that the protection of the human species is very insufficient. This failure of the law makes it necessary for us to think of other ways, more efficient, to preserve our mankind against the risks caused by reckless handling of our genome. To do this, the human species, inter-generational bridge carrying the essence of man, must be understood not as an object of law, but as a subject of law. We should also rethink the concept of responsibility with respect to the otherness.

La diversité des génomes de virus infectant les bactéries, les bactériophages (ou phage en abrégé), est telle qu’il est difficile de les classer de manière satisfaisante, la notion d’espèce elle-même ne faisant pas accord dans la communauté scientifique. A la racine de cette diversité, un des facteurs clé est la recombinaison de l’ADN, qui est élevée chez les bactériophages, et permet des échanges de gènes entre entités parfois fort différentes. Mes travaux se sont centrés sur la recombinaison homologue chez les bactériophages, et en particulier sur la protéine centrale de ce processus, la recombinase. J’ai montré pour deux grands types de recombinases phagiques, de type Rad52 et Sak4, que celles-ci étaient beaucoup moins fidèles dans le processus de recombinaison, comparées à la recombinase bactérienne RecA. De plus, pour Sak4, j’ai observé que cette recombinaison se produisait par appariement simple brin, et qu’elle dépendait entièrement in vivo d’une SSB phagique, dont le gène est situé à proximité du gène sak4 sur le chromosome du phage. Les échanges génétiques sont donc grandement facilités pour les phages contenant ce type de recombinases, mais ils ne sont pas non plus anarchiques : la recombinaison s’observe jusque 22% de divergence, mais deux séquences à 50% de divergence ne peuvent recombiner. Tout se passe donc comme si la notion d’espèce devait être élargie chez les phages par rapport aux bactéries, pour inclure dans un même groupe des génomes portant des traces d’échanges récents de matériel génétique par recombinaison homologue (ce que l’on appelle le mosaïcisme). / The diversity of the viruses infecting bacteria (bacteriophages, or phages for short) is so important that it is difficult to classify them in a pertinent way, and the species notion itself is a matter of debate among specialists. At the root of this diversity, one of the key factors is DNA recombination, which occurs at high levels among phages, and permits gene exchanges among entities that are sometimes very distant. My research has focused on homologous recombination in phages, and in particular on the protein that is key to the process, the recombinase. I have shown, for two different types of recombinases, Rad52-like and Sak4-like, that their fidelity was relaxed, compared to the bacterial recombinase, RecA. Moreover, for Sak4, a protein that had not been studied before, I showed that recombination occurs by single strand annealing, and that it is strictly dependent in vivo on the co-expression of its cognate SSB protein, whose gene is often encoded nearby in phage genomes encoding sak4. Genetic exchanges are therefore greatly facilitated for phages encoding these types of recombinases. Nevertheless, exchanges are not anarchical: recombination is seen up to 22% diverged substrates, but 50% diverged DNA sequences will not recombine. It may be that the species notion should be enlarged for phages, so as to include into a same group all phages exhibiting traces of recent exchanges of genetic material (the so-called mosaicism).

Le genre Rickettsia est composé de bactéries Gram-négatives, intracellulaires obligatoires qui causent un éventail de maladies humaines à travers le monde. Des nouvelles techniques ont permis de progresser dans l'identification et la classification des Rickettsia, y compris l'introduction de méthodes moléculaires comme la comparaison de séquences de gènes (ARNr 16S, ompA, ompB, gltA, sca4 …) et la création du statut de sous-espèce. La génomique et les techniques de séquençage de nouvelle génération ont permis d’accéder à une nouvelle façon d’en apprendre davantage sur la pathogenèse et l'évolution de Rickettsia. La première partie de cette thèse est une revue sur les avantages et les limites de la génomique en taxonomie des procaryotes, tandis que la seconde partie est constituée des analyses génomiques de cinq sous-espèces de Rickettsia et une nouvelle espèce de Rickettsia. En utilisant des méthodes de séquençage à haut débit, nous avons obtenu les génomes de R. sibirica sibirica, R. sibirica mongolitimonae, R. conorii indica, R. conorii caspia, R. conorii israelensis et R. gravesii. Ce travail constitue la base d’autres études qui permettront de mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques, l’évolution, et la taxonomie des rickettsies. / The Rickettsia genus is composed of Gram-negative, obligate intracellular bacteria that cause a range of human diseases around the world. New techniques have led to progress in the identification and classification of Rickettsia, including the introduction of molecular methods like sequence comparison (16S rRNA, ompA, ompB, gltA, sca4 …) and the creation of the subspecies status. Genomics and next-generation sequencing have opened a new way to learn more about the pathogenesis and evolution of Rickettsia. The first part of this thesis is a review on the advantages and limitations of genomics in prokaryotic taxonomy, while the second part consists of the genomic analyses of five Rickettsia subspecies and a new Rickettsia species. Using high-throughput sequencing methods, we obtained the draft genomes of R. sibirica sibirica, R. sibirica mongolitimonae, R. conorii indica, R. conorii caspia, R. conorii israelensis, and R. gravesii. This work can be a basis of further studies to increase the understanding on the disease-causing mechanisms, evolutionary relationships, and taxonomy of rickettsiae.

Escherichia coli est capable de survivre dans de nombreux environnements différents. Les informations nécessaires à cette adaptation sont codées dans le chromosome. Cette molécule circulaire est condensé dans une structure compacte protéines-ADN, appelée nucléoïde. Le chromosome n¿est pas uniforme et montre notamment une distribution inégale de sites de fixation de protéines et de séquences riches en AT. Il a été montré que la position des gènes importants pour la cellule est hautement conservée dans les gamma-protéobactéries. Ces différences le long du chromosome et cette conservation de la position suggèrent que la position du gène peut influencer son expression. Pour tester cette hypothèse, on a étudié l'expression d'un gène fluorescent inséré dans différentes positions autour du chromosome. L'expression de ce gène est contrôlé par des promoteurs différemment régulés: un est réprimé par la protéine H-NS, un est non régulé et un est sensible au superenroulement de l'ADN. Nous avons étudié l'expression dynamique de ces promoteurs pendant les différentes phases de croissance dans différentes conditions. Nous avons montré que l'expression du promoteur dépendant de la protéine H-NS est liée à l'emplacement sur le chromosome. En effet, la répression par H-NS est accrue en présence de séquences riches en AT. Nous avons également étudié l'influence d'un gène divergent sur l'expression de gènes rapporteurs en fonction de la position chromosomique. Nous avons montré que cette influence dépend de la localisation du gène. Nous avons donc demontré l'impact de la position chromosomique sur l'expression des gènes tout en donnant une nouvelle perspective sur la complexité du génome. / Escherichia coli is able to survive in many different environments. The information necessary for this adaptation is encoded in the chromosome. This circular molecule is condensed in a compact DNA-protein structure, called the nucleoid. The chromosome is not uniform, and shows uneven distributions of nucleoid-associated proteins (NAPs) binding sites, AT-rich sequences and general protein occupancy domains. It has been demonstrated that the position of important genes is highly conserved in ?-Proteobacteria. These differences along the chromosome and the conserved position of important genes suggest that the position of the gene can influence gene expression. To test this hypothesis, I studied the expression of a fluorescent reporter gene inserted in different positions around the chromosome. The expression of the reporter is driven by differently regulated promoters, one repressed by the important NAP H-NS, one non regulated and one subject to supercoiling and stringent control. We studied the dynamical expression of these promoters in different growth conditions, growth phases, upon nutritional upshift and under stress. We showed that the expression of the H-NS dependent promoter depends on the location on the chromosome, because H-NS repression is enhanced in presence of AT-rich sequences. We also studied the influence of a divergent gene on the reporter expression as a function of chromosomal position, and showed that this influence depends on the location of the gene. With our study we have been therefore able to show the impact of chromosomal position on gene expression and to give a new perspective on genome complexity.