Le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF) est une cytokine multifonctionnelle qui a été liée aux maladies cardiovasculaires (MCV) et à des divers troubles/ facteurs de risque cardiovasculaires tel que le syndrome métabolique (SM). L'identification de variants génétiques qui agissent sur les taux de VEGF circulant et leurs associations avec le SM et les molécules d'adhésion et d'inflammation pourraient permettre la compréhension des liens entre les taux de VEGF et les MCV. Par conséquent nous avons recherché l'origine génétique des taux de VEGF, via une étude d'association pangénomique, et les facteurs de variation pré-analytiques et analytiques influant les taux de VEGF mesurés avant d'étudier les implications de cette molécule dans l'inflammation et le SM. Nous avons également examiné le profil du SM dans des populations françaises (cohorte STANISLAS) et iraniennes (cohorte MASHHAD). Les principaux résultats de cette thèse sont : 1) l'identification de variants génétiques rs6921438, rs4416670, rs6993770 et rs10738760 expliquant 47.6% des taux de VEGF circulant, 2) l'association du VEGF et des variants génétiques identifiés avec des molécules d'adhésion et d'inflammation telles que ICAM-1,sélectines E et L,TNF-alpha, IL-6 et CRP au niveau protéique et transcriptomique, 3) l'association du rs10738760 avec le SM, 4) la relation entre le rs6921438 et le HDL-C et le LDL-C, 5) la détermination optimale à la fois des taux de VEGF (le sérum serait plus stable que le plasma) et de son expression génétique en proposant une durée minimale entre le recueil du sang et sa centrifugation, et en évitant des cycles de gel/dégel répétés. 6) la prévalence élevée du SM chez les femmes iraniennes. Nos résultats proposent des liens biologiques entre le VEGF et les molécules d'inflammation et l'adhésion, les lipides et le SM / Vascular endothelial growth factor (VEGF) is a multifunctional cytokine that has been linked to cardiovascular diseases (CVDs) and related predisposing statuses such as metabolic syndrome (MetS).The identification of genetic variants that influence the VEGF circulating levels and their associations with MetS and adhesion and inflammation molecules could enable us to have a comprehensive approach of the relationship of this molecule with CVDs. Therefore, we aimed at first to investigate the genetic background of VEGF levels, via a genome wide association analysis, and the pre-analytical and analytical variation factors of VEGF levels measurements before examining the implication of this molecule in inflammation and in MetS. Also, we examined the differences of MetS between Iranian (MASHHAD cohort) and French (STANISLAS cohort) populations. The main findings of this thesis are: 1) the identification of 4 genetic variants(rs6921438, rs4416670, rs6993770 and rs10738760) that explain 47.6% of circulating VEGF levels, 2) the associations of VEGF and its identified genetic variants with adhesion and inflammation molecules such as ICAM-1, E and L selectins , TNF-alpha, IL-6 and CRP at protein and transcription levels, 3) the association of VEGF-related polymorphism rs10738760 with MetS, 4) the relationship between VEGF regulatory variant, rs6921438, and LDL-C and HDL-C,5) the proposition of the best conditions for measuring both circulating VEGF (serum being the most stable anticoagulant) and its gene expression by reducing time between blood collection and centrifugation, and by avoiding multiple freeze-thaw cycles,6) a high prevalence of MetS in Iranian women. Our results propose the biological connections between VEGF, inflammation and adhesion molecules, lipids and MetS

Le lupus érythémateux systémique est une maladie autoimmune systémique caractérisée par des lésions multiviscérales et la production d’autoanticorps (ex : anticorps anti-ADN double brin (db)) par les lymphocytes B (LB), qui jouent un rôle central dans la physiopathologie lupique. L’étiologie du lupus est à la fois environnementale et génétique. Dans le but d’identifier des anomalies génétiques intrinsèques aux LB, le laboratoire a réalisé une analyse transcriptomique sur les LB de patients lupiques en phase quiescente et a montré une surexpression des gènes TRIB1 et FKBP11 comparé aux sujets sains.Afin d’étudier les conséquences de la surexpression de ces gènes sur la fonction des LB et le développement d’une autoimmunité, nous avons généré une lignée murine conditionnelle spécifique, surexprimant Trib1 dans les LB à partir du stade précoce pro-préB et une lignée murine transgénique surexprimant Fkbp11 de façon ubiquitaire. La surexpression de Trib1 ne modifie pas l’homéostasie lymphocytaire mais induit une diminution de la production de certaines Ig : 1) les IgG1 dans le sérum à l’état basal et après une stimulation de LB in vitro ; 2) les IgM anti-OVA (Ovalbumine) après immunisation in vivo avec de l’OVA ; 3) les IgM anti-ADNdb dans le cas d’une immunisation par le LPS. Cette anomalie de la production des Ig semble provenir d’un défaut de sécrétion. De plus nous avons généré une lignée cellulaire B surexprimant Trib1 qui nous a permis de confirmer le phénotype et d’identifier des partenaires potentiels de Trib1 par technique de protéomique. La surexpression du gène Fkbp11, est, quant à elle, suffisante à induire des signes de la maladie lupique chez la souris âgée de 8 mois, tels qu’une rupture de tolérance (caractérisée par la production d’autoanticorps) et une initiation de la différenciation plasmocytaire. En conclusion, Trib1 pourrait exercer un rôle d’immunosupresseur et sa surexpression dans les LB lupiques pourrait constituer un nouveau mécanisme de régulation des LB pendant la phase de rémission du lupus, alors que Fkbp11 semble contribuer à la pathologie lupique. La description de ces deux nouvelles voies biologiques pourrait mener à une meilleure compréhension de la maladie et conduire à de potentielles applications thérapeutiques. / Systemic Lupus Erythematosous (SLE) is an autoimmune disease characterized by an inflammation of various tissues and a high production of autoantibodies (autoAb) (for example: anti-double-stranded(ds)DNA) by B cells, central actors in the physiopathology of lupus. The etiology of SLE includes both genetics and environmental factors. Looking for B cell genetic abnormalities during lupus, our B cell microarray analysis in quiescent SLE patients pointed to the overexpression of TRIB1 and FKBP11 compared to B cells from healthy controls.In order to study the consequences of these expression deregulations on B cell function and autoimmunity development, we generated a B-cell specific Trib1-KI mouse line, overexpressing Trib1 in B cells, starting from a very immature stage (pro-pre B) and a transgenic mouse overexpressing Fkbp11 ubiquitously. Trib1 overexpression induces a normal B cell homeostasis but a decrease in the production of some immunoglobulins (Ig): 1) IgG1 subclass in the serum, at a basal level and after an in vitro stimulation of splenic B cells; 2) Anti-OVA (Ovalbumine) IgM after immunization in vivo with OVA; 3) Anti-dsDNA IgM after immunization with LPS. This abnormal production of Ig seems to be linked to a defect in Ig secretion process. In addition, we developed a murine B cell line overexpressing Trib1 that let us to confirm the Ig production deficiency and to identify potential Trib1’s partners in B cells. In contrast, Fkbp11 overexpression, leads to some features of lupus disease in 8-month-aged-mice, including a tolerance breakdown (characterized by autoantibody production) and the initiation of plasma cell differentiation. In conclusion, Trib1 could exert an immunosuppressive role and its overexpression in SLE could constitute a new mechanism of B cell regulation during remission phases, whereas Fkbp11 seems rather to contribute to lupus physiopathology. Thus, the description of these two biological pathways could bring new insights into the comprehension of lupus disease and could also potentially lead to the development of new therapeutic applications.

Les organismes vivent dans des environnements dynamiques. Or la plupart des approches expérimentales étudient la fonction et la sélection des gènes dans des environnements statiques. De ce fait, la sélection naturelle agissant en environnements fluctuants reste mal comprise. L´objectif de mon projet a été de déterminer si certains gènes sont particulièrement importants pour la fitness (taux de croissance) de cellules de levures en environnements oscillants. Un crible génomique, basé sur une automatisation de micro-cultures et sur un multiplexage de banques de séquençage, m´a permis de mesurer la fitness de milliers de mutants nuls en conditions de stress périodique. J´ai trouvé que la prédictibilité de la fitness en environnements périodiques, à partir de la fitness en environnements statiques, diffère selon les gènes et les conditions. Ainsi, certains mutants présentent des croissances similaires en conditions statiques mais différentes en conditions dynamiques. Curieusement, quelques gènes jouent un rôle bivalent : ils favorisent fortement la croissance lors de fluctuations lentes et ils la défavorisent lors de fluctuations rapides. J´ai également observé de nombreux mutants avec une croissance plus élevée qu´attendue aux fréquences de fluctuations les plus rapides. Cet effet s´explique partiellement par une perte de sensibilité environnementale de ces mutants, qui continuent à se diviser rapidement malgré la présence d´un stress. Ces résultats montrent comment la sélection naturelle agit sur les mutations en environnements fluctuants. Ils ouvrent la porte à des études mécanistiques de la prédictibilité de la fitness en environnements périodiques. / Organisms live in dynamic environments. However, most experimental approaches study the function and selection of genes in steady environments. Therefore, natural selection acting on fluctuating environments remains poorly understood. The objective of my project was to determine if some genes are especially important for fitness (growth rate) of yeast cells in oscillating environments. A genomic screen, based on an automation of micro-cultures and on a multiplexing of sequencing libraries, allowed me to measure fitness of thousands of null mutants in periodic stress conditions. I found that predictability of fitness in periodic stress, from fitness in steady environments, varies depending on the specific genes and conditions considered. This way, some mutants have similar growth in steady conditions, and different growth in dynamic conditions. Curiously, some genes play a bivalent role: they strongly favor growth during slow fluctuations, and reduce it during fast fluctuations. I also observed many mutants with higher growth than expected at the highest frequencies of fluctuations. This effect can be partially explained by a loss of environmental sensitivity of those mutants, that continue to divide quickly despite the presence of a stress. Those results show how natural selection can act on mutations in fluctuating environments. They open the door to mechanistic studies of the predictability of fitness in periodic environments.

Le riz est l'une des céréales les plus importantes au monde. Au Vietnam, le riz est également considéré comme un produit agronomique clé pour l'exportation. Cependant, le stress dû à la sécheresse menace la production de riz de plus en plus fréquemment et sur de plus longues périodes. Les racines coronaires constituent une partie importante du système racinaire du riz et jouent un rôle crucial dans le maintien du rendement en cas de sécheresse. Le nombre de racines coronaires affecte la biomasse de racines et détermine la capacité de la plante à extraire les ressources du sol. Un QTL de NRC, qNCR11, localisé sur le chromosome 11, avait été détecté dans une étude d’association précédente utilisant un panel de riz vietnamiens. Dans notre étude, son effet sur le NCR, léger, a été validé par cartographie de QTL en utilisant une population biparentale . Afin de déterminer les gènes sous-jacents à qNCR11 et régissant l'initiation et le développement des racines coronaires, une étude de séquençage du génome entier et une étude d'expression ont été réalisées. Deux gènes candidats, NCR2 (NBS-LRR) et NCR3 (OsbHLH014) ont été identifiés. NCR2 portait un SNP non synonyme dans son ORF, provoquant un codon stop prématuré corrélé avec un NCR élevé; NCR3 était moins exprimé dans les bases de la tige des plantes à haplotype NCR élevé que chez les plantes à haplotype NCR faible. Des mutations dans ces gènes ont été obtenues à l'aide du système CRISPR / Cas9 et le phénotypage des lignées obtenues est en cours. Le QTL qNCR11 à effet mineur pourrait être utile aux sélectionneurs pour produire des variétés de riz avec un NCR augmenté ou diminué pour les différents écosystèmes-cibles, afin de favoriser l'extraction de l'eau dans des conditions de sécheresse. / Rice is one of the most important cereals worldwide. In Vietnam, rice is also known as a key agronomic product for exportation. However, drought stresses threaten rice production with an increasing frequency and for longer periods. Crown roots are a major component of rice root system and play a crucial role in maintaining yield under drought. The number of crown roots (NCR) impacts on root biomass and determines the ability of a plant to acquire soil resources. qNCR11, a QTL for NCR located on chromosome 11, was detected in a previous genome-wide association study using a Vietnamese rice panel. qNCR11 was validated to have a slight effect on NCR by QTL mapping using a biparental population in this study. To determine the genes underlying qNCR11 and governing crown root initiation and development, whole genome sequencing and expression study were performed. Two candidate genes, NCR2 (NBS-LRR) and NCR3 (OsbHLH014) were identified. NCR2 carried a non-synonymous SNP inside its ORF, causing a premature stop-codon that correlates with the high NCR trait; NCR3 was less expressed in stem bases of the high NCR haplotype plants relative to the low NCR haplotype plants. Mutations in these genes were obtained using the CRISPR/Cas9 system and the phenotyping of the obtained lines is on-going. The minor-effect qNCR11 could be useful for breeders to generate rice varieties with increased or decreased NCR for different target agro-systems, in order to enhance water extraction under drought stress.

Le Lupus Erythémateux Systémique (LES) est une maladie autoimmune sévère dont laquelle les lymphocytes B (LB) jouent un rôle central. Afin de rechercher des anomalies génétiques propre à ces cellules, notre laboratoire a étudié l’expression des gènes dans les LB de patients atteints d’un LES, par rapport à des sujets témoins. Ce projet a pour but d’étudier un de ces gènes (FKBP11), surexprimé dans les LB au cours du LES. Pour cela nous avons créé, à l’aide de lentivirus, des souris transgéniques reproduisant de manière ubiquitaire la surexpression de ce gène. Ces souris développent une hyperplasie des organes lymphoïdes, une hyper gamma globulinémie de type IgG3, et présentent une réponse humorale augmentée après immunisation avec un antigène T-indépendant. Notre étude met en évidence que la surexpression de FKBP11 favorise le développement des plasmocytes dans leur phase initiale dépendante de l’expression de Pax5, après induction de la différenciation plasmocytaire in vitro. Enfin, les souris développent des autoanticorps variés. De plus, le rôle d’une surexpression de FKBP11 dans la rupture de tolérance B a été montré chez des souris transgéniques anti-ADN 56R, croisées avec notre modèle lentigénique, qui voient leur production d’autoanticorps augmentée. La surexpression de FKBP11 dans le modèle C57BL/6lpr/lpr accentue le caractère lymphoprolifératif et l’hyper gamma globulinémie présents dans ces souris. Au cours de ce projet de thèse, j’ai également initié l’étude de deux autres gènes surexprimés dans les LB de patients lupiques (PRDX4, TRIB1), par le développement de modèles transgéniques murins. / Systemic Lupus Erythematosus (SLE) is a severe autoimmune disease where B cells play a central role and carry intrinsic genetic abnormalities.Today, only a few SLE genes have been validated in humans. Looking for these intrinsic B cell abnormalities in SLE, we have performed a microarray analysis of the human transcriptoma in B cells from quiescent SLE patients, in comparison to normal subjects. The project proposes to explore the consequences of overexpression of one of these genes: FKBP11. For this purpose, a lentiviral construct allowing the ubiquitous overexpression of FKBP11 was produced, and has been used to generate lentigenic mice. These mice develop a hyperplasia of lymphoid organs, an IgG3 hypergammaglobulinemia and an increase of humoral immune response after immunisation with a T-independent antigen. Our study points out that the overexpression of FKBP11 promotes the plasmocyte development, at the initial stage which is dependent on Pax5 expression, after in vitro induction of the plasmacytic differentiation. Finally, these mice produce various autoantibodies. The role of FKBP11 overexpression in B cell central tolerance breakdown has been demonstrated in anti-DNA 56R transgenic mice crossed with our lentigenic model. These mice have an increase of autoantibody production. The FKBP11 overexpression in C57BL/6lpr/lpr model increases the lymphoproliferative syndrome and the hypergammaglobulinemia in this model. During this thesis, I have also initiated the study of two others genes which were found overexpressed in B cells of lupus patients (PRDX4, TRIB1), by the development of transgenic murine models.

Corynebacterium pseudotuberculosis est une bactérie pathogène intracellulaire facultative, divisée en deux biovars : C. pseudotuberculosis ovis, agent de la lymphadénite caséeuse (petits ruminants), et C. pseudotuberculosis equi, responsable de lymphangites ulcéreuses (chevaux), mammites (bovins) et d’œdèmes cutanés (buffles). La génomique fonctionnelle a pour but d'élucider le rôle que joue chaque gène dans l'organisme, ainsi que l'interaction de ces gènes dans un réseau biologique. Au cours de ce travail de thèse, différentes stratégies protéomiques ont été adoptées pour l’étude fonctionnelle du génome de C. pseudotuberculosis : i) l’analyse du protéome extracellulaire des souches 1002_ovis et C231_ovis a permis la caractérisation totale de 60 protéines différentes de C. pseudotuberculosis dont 18 protéines sont régulées différemment ;ii) le protéome de la souche 1002_ovis été analysé en réponse au stress nitrosant révélant 58 protéines différentiellement régulées et impliquées dans différents processus biologiques susceptibles de favoriser la survie à ce stress ; iii) les souches 1002_ovis et 258_equi ont été utilisées pour induire des infections expérimentales sur modèle souris. L’analyse de leur protéome extracellulaire avant et après passage en série sur souris a permis d’identifier 250 protéines différentiellement régulées touchant diverses fonctions. Pour conclure, ce travail a permis de générer une base de données de protéines et de valider la fonctionnalité de différents gènes jusqu’alors prédits in silico seulement et des informations importantes sur les facteu / Corynebacterium pseudotuberculosis is a facultative intracellular pathogenic bacterium, subdivided into two biovars: C. pseudotuberculosis ovis, agent of caseous lymphadenitis (small ruminants), and C. pseudotuberculosis equi, which causes ulcerative lymphangitis (equines), mastitis (bovines), and oedematous skin disease (buffalos). Functional genomics aims to elucidate the role that each gene plays in organism, as well as the interactions of these genes into a biological network. In this PhD work, various proteomic approaches were used to evaluate the functional genome of C. pseudotuberculosis: i) the analysis of the exoproteome of strains 1002_ovis and C231_ovis enabled the characterization of 60 proteins of C. pseudotuberculosis of which 18 were differentially regulated; ii) the proteome of the strain 1002_ovis was analyzed after a nitrosative stress revealing 58 proteins differentially regulated when compared to the control conditionsThese 58 proteins are involved in different biological processes which may favor the survival of this pathogen under exposition to nitrosative stress; iii) the strains 1002_ovis and 258_equi were used in a murine model of experimental infection. A comparative analysis of their extracellular proteomes before and after passage in mice revealed that 250 proteins ibnvolved in various functions were differentially regulated in C. pseudotuberculosis. Altogether, this PhD work allowed the generation of a protein data base, as well as the validation of several genes previously predicted in silico, and generated information about factors that fa

La fusariose des épis est l’une de maladies les plus dommageables des céréales tempérées et est principalement causée par le champignon toxinogène Fusarium graminearum (Fg). Ces dix dernières années, de nombreuses études ont rapporté l’induction transcriptionnelle de gènes de la plante codant pour des cytochromes P450 (P450) en réponse l’infection par Fg. Les P450s constituent une famille enzymatique impliquée dans de nombreuses voies métaboliques, certaines avec des intérêts potentiels dans la résistance face aux maladies. Nous avons utilisé la petite graminée modèle Brachypodium distachyon (Bd) pour caractériser fonctionnellement le premier gène codant pour un P450 induit chez la plante au cours de la fusariose des épis par l’utilisation de lignées altérées dans la séquence ou l’expression du gène Bradi1g75310 codant le P450 BdCYP711A29. Nous avons montré qu’en plus d’être un facteur de sensibilité à la maladie, le gène Bradi1g75310 est impliqué dans une voie de biosynthèse hormonale chez Bd, celle des strigolactones (SLs). En effet, en plus de complémenter génétiquement les phénotypes aériens de la lignée mutante max1-1 d’Arabidopsis thaliana altérée dans le gène homologue MAX1 (AtCYP711A1), une lignée de Bd surexprimant Bradi1g75310 (lignée OE) exsude davantage d’orobanchol, une SL spécifique, que la lignée sauvage ou mutante. Une analyse préliminaire de l’impact direct de l’orobanchol sur la croissance de Fg semble indiquer une activation des étapes précoces du développement du champignon (germination) qui pourrait être à l’origine de l’induction plus rapide de gènes de défenses observée chez une lignée OE de Bradi1g75310. Nous avons également montré que les 4 paralogues de Bradi1g75310 chez Bd, qui codent également pour des CYP711A, sont tous capable de complémenter la lignée max1-1 et avons généré du matériel végétal fondamental pour la poursuite de l’étude de la diversification des SLs chez la plante monocotylédone modèle Bd. Au global, ce projet constitue une première étape dans la caractérisation de l’implication des P450 dans la réponse de la plante face à l’infection par Fg en plus de donner de nouveaux indices concernant le rôle des SLs dans les interactions plante-pathogène. Les résultats obtenus au cours de ce travail de thèse pourront permettre l’amélioration de caractères tant développementaux que de résistance à la fusariose chez les céréales cultivées. / Fusarium Head Blight (FHB) is one of the most important diseases of temperate cereals and is mostly caused by the toxin producing-fungus Fusarium graminearum (Fg). This last decade, several studies reported the transcriptional activation of cereal cytochrome P450-encoding genes (P450s) in response to Fg infection. P450s constitute an enzymatic family participating in very diverse metabolic pathways with potential interest for disease resistance. We used the model temperate cereal Brachypodium distachyon (Bd) to functionally characterize the first FHB-induced P450- encoding gene using Bd lines altered in the locus or gene expression of the Bradi1g75310 gene encoding the BdCYP711A29 P450. We showed that in addition to be a plant susceptibility factor towards the disease, the Bradi1g75310 gene is involved in the hormonal biosynthetic pathway of strigolactones (SLs) in Bd. Indeed, in addition to genetically complement the shoot phenotypes of the Arabidopsis thaliana mutant line for the homologous gene MAX1 (AtCYP711A1, max1-1 line), a Bd linewhich overexpresses the Bradi1g75310 gene (OE) exudes more orobanchol, a specific SL, compared to wild-type or mutant lines. Preliminary analysis of the direct impact of orobanchol on Fg growth suggests an activation of early fungal development (germination) likely to induce faster induction of defense-related genes during FHB, observed in Bradi1g75310 OE line. We showed that the four paralogs of Bradi1g75310 encoding BdCYP711A P450s are all able to genetically complement max1-1 line and provide important plant material for studying SLs diversification in the model monocot B. distachyon. Overall, this project constitutes a first step in the characterization of P450s involvement in plant response towards Fg infection in addition to give new evidences about the role of SLs in plant-pathogen interactions. Results obtained during this Ph.D. project will allow the improvement of both developmental and FHB-related traits in cereal crops.

L’objectif de ce travail était de mieux comprendre les mécanismes moléculaires de l’adaptation microbienne à l’environnement fromager par des approches de génomique fonctionnelle via le modèle de Brevibacterium, un genre bactérien largement utilisé en technologie fromagère, mais dont l’implantation est parfois difficile à maîtriser.L’analyse génomique comparative de 23 souches de Brevibacterium, dont 12 issues de fromages, a révélé des différences en déterminants génétiques impliqués dans la capacité à croître à la surface du fromage. Parmi ces différences, plusieurs sont corrélées à la phylogénie des souches, et d’autres résultent de transferts horizontaux, notamment dans le cas des gènes liés à l’acquisition du fer et à la biosynthèse de bactériocines. Nous avons identifié des îlots génomiques correspondant à des transferts de gènes d’acquisition du fer entre des souches fromagères de Brevibacterium et des bactéries d’affinage appartenant à d’autres genres. Nous avons également mis en évidence un transposon conjugatif codant pour la synthèse de bactériocines présent chez des souches de Brevibacterium d'origine fromagère mais aussi chez une souche fromagère du genre Corynebacterium.L’étude fonctionnelle des interactions biotiques entre Brevibacterium et Hafnia alvei, une autre bactérie d’affinage du fromage, a été menée dans un modèle fromager développé au cours de ce travail. En couplant des analyses microbiologiques, biochimiques et transcriptomiques (RNA-seq), nous avons mis en évidence l’existence de différents mécanismes d’interaction entre ces bactéries. Ceux-ci concernent notamment l’acquisition du fer, la protéolyse, la lipolyse, le métabolisme soufré et le catabolisme du D-galactonate. Nos résultats suggèrent que dans la relation mutualiste observée entre certaines souches de Brevibacterium et H. alvei, cette dernière sécrète des sidérophores qui sont utilisés par Brevibacterium pour capter le fer plus efficacement, stimulant ainsi sa croissance. En contrepartie, Brevibacterium sécrète des lipases et des protéases qui dégradent les caséines et triglycérides du fromage en constituants énergétiques favorisant la croissance de H. alvei. Ce type d’interaction est intéressant à considérer pour la formulation des ferments d'affinage car il en résulte une meilleure capacité de tous les partenaires à coloniser le fromage, et ainsi à générer les propriétés technologiques recherchées. / The objective of this study was to better understand the molecular mechanisms of microbial adaptation to the cheese habitat by functional genomic approaches using Brevibacterium as a model microorganism. This bacterium is widely used for the manufacturing of cheese but its growth on the cheese surface is sometimes difficult to control.Comparative genomic analysis of 23 Brevibacterium strains, including 12 strains isolated from cheeses, revealed differences in genetic determinants involved in the growth on the cheese surface. Some of them are correlated to strain phylogeny and others are the result of gene transfers, especially those involved in iron acquisition and bacteriocin biosynthesis. We identified genomic islands corresponding to transfers of genes involved in iron acquisition between cheese-associated Brevibacterium strains and cheese-associated strains belonging to other genera. We also detected a conjugative transposon encoding bacteriocin production, which is present in cheese-associated Brevibacterium strains as well as in a cheese-associated Corynebacterium strain.Functional study of biotic interactions between Brevibacterium and Hafnia alvei, another cheese-ripening bacterium, was performed in a model cheese developed in this study. By coupling microbial, biochemical and transcriptomic (RNA-seq) analyses, we revealed several interaction mechanisms between these bacteria. These concern, in particular, iron acquisition, proteolysis, lipolysis, sulfur metabolism and D-galactonate catabolism. Our findings suggest that in the mutualistic relationship between some Brevibacterium strains and H. alvei, the latter stimulates Brevibacterium growth by the secretion of siderophores, which can be used by Brevibacterium to capture iron more efficiently. In return, Brevibacterium secretes lipases and proteases, which degrade cheese caseins and triglycerides into energetic substrates that stimulate H. alvei growth. This type of interaction is interesting to consider in the formulation of ripening cultures because it results in a better ability of all partners to colonize the cheese, and thus to generate the desired technological properties.

L'évolution répétée et indépendante de la différenciation phénotypique entre espèces divergentes, suggérant des pressions sélectives similaires, constitue un contexte propice à l'étude de l'architecture génomique de la spéciation parallèle. L'objectif principal de cette thèse est d'apporter des éléments de réponses concernant les bases génomiques impliquées dans la différenciation phénotypique, et leur influence sur l’évolution de la divergence entre deux complexes d'espèces apparentés, le Grand Corégone (Coregonus clupeaformis) et le Corégone Lavaret (C. lavaretus). Plus précisément, il était nécessaire d'élucider l'origine du polymorphisme de chacune des populations, le rôle de cette variation génétique, son maintient durant la divergence et la différenciation phénotypique entre paires d'espèces. Une analyse génomique a permis de réaliser des inférences démographiques historiques, mettant en évidence la contribution simultanée de processus démographiques et sélectifs qui ont façonné les paysages génomiques de différenciation entre paires d'espèces. Ensuite, une analyse transcriptomique a permis d'identifier des bases polygéniques partagées impliquées dans la différenciation phénotypique parallèle entre paires d'espèces. De plus, ces bases polygéniques indiquent une forte rétention du polymorphisme ancestral sous l’action de la sélection divergente. Finalement, un parallélisme de régions d’ADN différentiellement méthylées entre espèces a été identifié. Bien que cette méthylation repose sur des bases génomiques, ces régions différentiellement méthylées sont associées à une différenciation transcriptionnelle entre espèces des complexes d'espèces du Corégone Lavaret et du Grand Corégone. Ces travaux montrent que la sélection naturelle est contrainte par certains génotypes permettant d'acquérir un parallélisme phénotypique de façon indépendante, et agir sur du polymorphisme ancestral, notamment dans un contexte de spéciation parallèle. Enfin, cette thèse permet de lever le voile et de contribuer à la compréhension des mécanismes génomiques associés à la divergence adaptative pouvant mener à la spéciation écologique, notamment en utilisant une approche intégrative. / Repeated evolution of phenotypic differentiation between diverging species pairs provides an ideal context for the study of the genomic architecture of parallel speciation. The main objective of this thesis is to provide evidence concerning the genomic bases involved in phenotypic differentiation, and their influence on the evolutionary potential of species complexes belonging to two related lineages, the Lake Whitefish (Coregonus clupeaformis) and European Whitefish (C. lavaretus). Specificaly, it is necessary to elucidate the origin of the genetic polymorphism of each population from both whitefish lineages, and to which extend this polymorphism was involved in the genetic divergence and phenotypic differentiation between species pairs. A genome-wide analysis allowed to infer the divergence history combining the effects of historical demograhy and selective pressure that collectively shape the genomic landscape of differentiation between species pairs. Then, transcriptomic analyses revealed parallel polygenic bases involved in the phenotypic differentiation of species pairs, and such genes were enriched in shared ancestral polymorphism. Finaly, a parallel differential methylation level has been identified between species. Although this methylation is genomicaly based, these differentially methylated regions are associated with a transcriptional differentiation between the limnetic and benthic species. This work shows that selection is constrained by some genotypes which could lead to an independent parallel phenotypic aquisition, but also act on the maintainance of ancestral genetic polymorphism, particularly in a context of parallel speciation. This thesis allows to highlight and to contribute to the understanding of the genomic mechanisms generating biodiversity, notably by using an integrative approach.

Plusieurs souches cliniques de Candida albicans résistantes aux médicaments antifongiques azolés surexpriment des gènes encodant des effecteurs de la résistance appartenant à deux classes fonctionnelles : i) des transporteurs expulsant les azoles, CDR1, CDR2 et MDR1 et ii) la cible des azoles 14-lanostérol déméthylase encodée par ERG11. La surexpression de ces gènes est due à la sélection de mutations activatrices dans des facteurs de transcription à doigts de zinc de la famille zinc cluster (Zn2Cys6) qui contrôlent leur expression : Tac1p (Transcriptional activator of CDR genes 1) contrôlant l’expression de CDR1 et CDR2, Mrr1p (Multidrug resistance regulator 1), régulant celle de MDR1 et Upc2p (Uptake control 2), contrôlant celle d’ERG11. Un autre effecteur de la résistance clinique aux azoles est PDR16, encodant une transférase de phospholipides, dont la surexpression accompagne souvent celle de CDR1 et CDR2, suggérant que les trois gènes appartiennent au même régulon, potentiellement celui de Tac1p. De plus, la régulation transcriptionnelle du gène MDR1 ne dépend pas seulement de Mrr1p, mais aussi du facteur de transcription de la famille basic-leucine zipper Cap1p (Candida activator protein 1), un régulateur majeur de la réponse au stress oxydatif chez C. albicans qui, lorsque muté, induit une surexpression constitutive de MDR1 conférant la résistance aux azoles. Ces observations suggèrent qu’un réseau de régulation transcriptionnelle complexe contrôle le processus de résistance aux antifongiques azolés chez C. albicans. L’objectif de mon projet au doctorat était d’identifier les cibles transcriptionnelles directes des facteurs de transcription Tac1p, Upc2p et Cap1p, en me servant d’approches génétiques et de génomique fonctionnelle, afin de i) caractériser leur réseau transcriptionnel et les modules transcriptionnels qui sont sous leur contrôle direct, et ii) d’inférer leurs fonctions biologiques et ainsi mieux comprendre leur rôle dans la résistance aux azoles. Dans un premier volet, j’ai démontré, par des expériences de génétique, que Tac1p contrôle non seulement la surexpression de CDR1 et CDR2 mais aussi celle de PDR16. Mes résultats ont identifié une nouvelle mutation activatrice de Tac1p (N972D) et ont révélé la participation d’un autre régulateur dans le contrôle transcriptionnel de CDR1 et PDR16 dont l’identité est encore inconnue. Une combinaison d’expériences de transcriptomique et d’immunoprécipitation de la chromatine couplée à l’hybridation sur des biopuces à ADN (ChIP-chip) m’a permis d’identifier plusieurs gènes dont l’expression est contrôlée in vivo et directement par Tac1p (PDR16, CDR1, CDR2, ERG2, autres), Upc2p (ERG11, ERG2, MDR1, CDR1, autres) et Cap1p (MDR1, GCY1, GLR1, autres). Ces expériences ont révélé qu’Upc2p ne contrôle pas seulement l’expression d’ERG11, mais aussi celle de MDR1 et CDR1. Plusieurs nouvelles propriétés fonctionnelles de ces régulateurs ont été caractérisées, notamment la liaison in vivo de Tac1p aux promoteurs de ses cibles de façon constitutive et indépendamment de son état d’activation, et la liaison de Cap1p non seulement à la région du promoteur de ses cibles, mais aussi celle couvrant le cadre de lecture ouvert et le terminateur transcriptionnel putatif, suggérant une interaction physique avec la machinerie de la transcription. La caractérisation du réseau transcriptionnel a révélé une interaction fonctionnnelle entre ces différents facteurs, notamment Cap1p et Mrr1p, et a permis d’inférer des fonctions biologiques potentielles pour Tac1p (trafic et la mobilisation des lipides, réponse au stress oxydatif et osmotique) et confirmer ou proposer d’autres fonctions pour Upc2p (métabolisme des stérols) et Cap1p (réponse au stress oxydatif, métabolisme des sources d’azote, transport des phospholipides). Mes études suggèrent que la résistance aux antifongiques azolés chez C. albicans est intimement liée au métabolisme des lipides membranaires et à la réponse au stress oxydatif. / Many azole resistant Candida albicans clinical isolates overexpress genes encoding azole resistance effectors that belong to two functional categories: i) CDR1, CDR2 and MDR1, encoding azole-efflux transporters and ii) ERG11, encoding the target of azoles 14-lanosterol demethylase. The constitutive overexpression of these genes is due to activating mutations in transcription factors of the zinc cluster family (Zn2Cys6) which control their expression. Tac1p (Transcriptional activator of CDR genes 1), controlling the expression of CDR1 and CDR2, Mrr1p (Multidrug resistance regulator 1), regulating MDR1 expression and Upc2p (Uptake control 2), controlling the expression of ERG11. Another determinant of clinical azole resistance is PDR16, encoding a phospholipid transferase, whose overexpression often accompanies that of CDR1 and CDR2 in clinical isolates, suggesting that the three genes belong to the same regulon, potentially that of Tac1p. Further, MDR1 expression is not only regulated by Mrr1p, but also by the basic-leucine zipper transcription factor Cap1p (Candida activator protein 1), which controls the oxidative stress response in C. albicans and whose mutation confers azole resistance via MDR1 overexpression. These observations suggest that a complex transcriptional regulatory network controls azole resistance in C. albicans. My Ph.D. studies are aimed at identifying the direct transcriptional targets of Tac1p, Upc2p and Cap1p using genetics and functional genomics approches in order to i) characterize their regulatory network and the transcriptional modules under their direct control and ii) infer their biological functions and better understand their roles in azole resistance. In the first part of my studies, I showed that Tac1p does not only control the expression of CDR1 and CDR2, but also that of PDR16. My results also identified a new activating mutation in Tac1p (N972D) and revealed that the expression of CDR1 and PDR16 is under the control of another yet unknown regulator. The combination of transcriptomics and genome-wide location (ChIP-chip) approaches allowed me to identify the in vivo direct targets of Tac1p (PDR16, CDR1, CDR2, ERG2, others), Upc2p (ERG11, ERG2, MDR1, CDR1, others) and Cap1p (MDR1, GCY1, GLR1, others). These results also revealed that Upc2p does not only control the expression of ERG11 but also that of MDR1 and CDR1. Many new functional features of these transcription factors were found, including the constitutive binding of Tac1p to its targets under both activating and non-activating conditions, and the binding of Cap1p which extends beyond the promoter region of its target genes, to cover the open reading frame and the putative transcription termination regions, suggesting a physical interaction with the transcriptional machinery. The characterization of the transcriptional regulatory network revealed a functional interaction between these factors, notably between Cap1p and Mrr1p, and inferred potential biological functions for Tac1p (lipid mobilization and traffic, response to oxidative and osmotic stress) and confirmed or suggested other functions for Upc2p (sterol metabolism) and Cap1p (oxidative stress response, regulation of nitrogen utilization and phospholipids transport). Taken together, my results suggest that azole resistance in C. albicans is tightly linked to membrane lipid metabolism and oxidative stress response.