Les bactéries du genre Nocardia sont des Actinobactéries filamenteuses. Ces microorganismes sont saprophytes du sol. Les infections à Nocardia ou nocardioses se manifestent dans la majorité des cas (60%) par des infections pulmonaires et plus rarement par des infections cérébrales. La souche Nocardia cyriacigeorgica GUH-2 à causé la mort d'un patient dans les années 70. Des études sur cette souche ont montré qu'elle avait un haut pouvoir pathogène et qu'elle était capable dans certaines conditions de déclencher chez la souris et les primates le développement de troubles moteurs similaires à ceux observés dans la maladie de Parkinson. Afin d'appréhender l'implication de l'espèce pathogène opportuniste N. cyriacigeorgica dans l'une des plus importantes maladies neurodégénératives du 21ème siècle, le séquençage du génome de la souche N. cyriacigeorgica GUH-2 à été entrepris. Il a permis l'identification d'un grand nombre de gènes liés à la virulence et à la résistance aux antibiotiques ainsi que l'identification d'ilots génomiques et de séquences d'insertions reflétant une plasticité plus grande que celle qui était décrite pour ce genre bactérien. L'étude de groupements de gènes impliqués dans la production de métabolites secondaire a montré que ces molécules pourraient être responsables des propriétés neurodégénératives de la souche. L'espèce de N. cyriacigeorgica étant retrouvée fréquemment en clinique sans que son réservoir naturel n'ai été mis en évidence à ce jour, la mise au point de marqueurs de détection génétique a été réalisé afin de permettre la recherche de la niche écologique de cette espèce mais également de faciliter le diagnostic des nocardioses.

La cryptographie ADN est un domaine nouveau et prometteur pour la sécurité de l'information. C'est une combinaison des solutions classiques de cryptographie avec les avantages du matériel génétique. En effet, il est possible de bénéficier des avantages des systèmes cryptographiques classiques et de les rendre plus efficaces sur certaines méthodes grâce à l'utilisation de l'ADN. Il y a différentes façons d'utiliser l'ADN pour sécuriser le contenu de l'information. Cette thèse propose deux solutions différentes pour utiliser l'ADN dans la cryptographie : sous sa forme biologique ou alors sous forme numérique. D 'une part, l'ADN biologique peut être utilisé pour le stockage et pour cacher des données à l'intérieur de celui-ci. L'information secrète est placée dans une molécule de l'ADN et caché parmi d'autres molécules d'ADN. D'autre part, les nombres aléatoires peuvent être générés à partir de séquences numériques d'ADN. Ils représentent une solution pour la génération et la transmission des clés OTP (One-Time-Pad) symétriques. La transmission d'une très longue clé de cryptage n'est pas nécessaire, car chaque séquence possède un numéro d'identification unique dans la base de données. Ce numéro, ou une combinaison de ces numéros, peut alors être transmis. Enfin, la sécurité et la compression sont très importantes lors de la transmission et du stockage des données informatiques. Cependant, la plupart des systèmes de cryptage peuvent augmenter la taille des données, ou encore augmenter la complexité calcul. Ces inconvénients peuvent être résolus en combinant la compression de données avec le cryptage dans un seul processus ou en effectuant le cryptage sélectif des données.

Le bar est une espèce économique majeure de l’aquaculture méditerranéenne. La nécrose nerveuse virale (VNN), une maladie qui affecte au moins 70 espèces aquatiques, est devenue la menace la plus grave pour l’aquaculture de cette espèce. Bien que de nombreuses études aient été réalisées afin de contrôler cette maladie, aucune procédure simple et efficace n’est disponible. Dans cette thèse, nous évaluons la variabilité génétique de la résistance à cette pathologie et le potentiel d’amélioration génétique pour lutter contre cette menace.Après une introduction générale (premier chapitre) et une revue de la littérature sur la nodavirose en aquaculture (second chapitre), nous explorons dans le troisième chapitre la variabilité génétique de résistance de populations sauvages de bar, Atlantique Nord (NAT), Méditerranée ouest (WEM), Nord-Est Méditerranée (NEM) et Méditerranée Sud-Est (SEM). Pour ce faire, 2011 descendants d’un croisement factoriel complet, où 9 mères WEM ont été croisées avec 60 pères NAT, WEM, NEM et SEM (15 mâles par population), ont été élevés en "common garden". Après 202 jours, 1472 poissons ont été infectés par injection intrapéritonéale nodavirus à 15.8g de poids moyen. Le reste des poissons a été conservé pour collecter les paramètres de performance. Après la récupération du pedigree, nous révélons une forte variabilité de résistance en fonction de l’origine des pères (de 53 à 90%), les descendants de pères Est-Méditerranéens étant les plus résistants (83 à 90% de survie), les descendants WEM étant intermédiaires (62% de survie) et les descendants de père NAT étant les plus sensibles (53% seulement de la survie). Une héritabilité modérée mais significative pour la résistance (0,26 ± 0,11) a été estimée et des corrélations négatives entre la résistance et les traits de production ont été montrées.Dans le quatrième chapitre une recherche de loci à effets fort (QTL) sur la résistance a été effectuée avec une carte de liaison moyenne-densité. Pour cela, 1717 individus appartenant à 397 familles de plein-frères et leurs parents ont été génotypés pour 2722 marqueurs SNP imprimés sur une puce SNPs. À partir de 1274 loci significatifs, une carte de liaison contenant 24 groupes de liaison, ainsi que des cartes sexe-spécifiques et origine-spécifiques ont été construites. Ces résultats révèlent une hétérochiasmie, avec un taux de recombinaison 1,25 fois plus fort chez les femelles par rapport aux mâles. La recherche de QTL a été effectuée à partir de différentes méthodes, mais bien qu’aucun QTL pour le «temps de survie» ou la survie, n’ait été identifié, nous discutons de l’effet du plan expérimental utilisé.Dans le quatrième chapitre, une étude association génomique a été effectuée en deux étapes: non pondérée (GWAS) puis pondérée (wGWAS) à partir de modèles mixtes linéaires utilisant les mêmes SNP que pour la cartographie de QTL, l’objectif étant de détecter des SNPs liés à la résistance au VNN. Un SNP significatif expliquant 3.11% de la résistance appartenant à LG9 a pu être détecté. Le potentiel de prédiction de la génomique pour la résistance au VNN en utilisant différents modèles génomiques a enfin été évalué, mais aucune différence significative n’a été montrée entre les valeurs génétiques estimées à partir des données génomiques ou à partir du pedigree.En conclusion, cette étude montre forte variation génétique de la résistance au VNN des populations sauvages de bar avec des corrélations génétiques négatives avec les traits de production. Ces derniers résultats sont précieux pour aider à définir des stratégies d’amélioration génétique de la résistance au VNN du bar. Enfin, de premières hypothèses sur l’emplacement de QTL putatifs plaident pour une future cartographie fine pour localiser ces QTLs, une valeur ajoutée dans un schéma de sélection assistée par marqueurs pour améliorer la résistance au VNN du bar. / European seabass is one of the most economic species in aquaculture in Mediterranean areas. Viral nervous necrosis (VNN), a disease affecting at least 70 aquatic species, has become the most serious threat to seabass cultured industry. While numerous studies have been performed in order to control this disease, no simple and effective procedures are available. In this thesis, we question genetic variability and the potential of selective breeding as an opportunity to address thwart this threat.After a general introduction (first chapter) and a deep literature review of nodavirus in aquaculture (second chapter), we explore in the third chapter the genetic variability of resistance of different wild populations of European seabass, namely Northern Atlantic (NAT), Western Mediterranean (WEM), Northern-East Mediterranean (NEM) and Southern-East Mediterranean (SEM). To address this question, 2011 fish derived from a full-factorial mating scheme, where 9 WEM dams were crossed with 60 sires originated from NAT, WEM, NEM and SEM (15 sires per population), were reared in “common garden”. At 202 days, 1472 were challenged by nodavirus intraperitoneal injection at a mean body weight of 15.8 g. The rest of fish were kept in a single tank in order to collect performance traits. Strikingly, after pedigree recovery, we reveal a very strong and significant differentiation in VNN resistance among sires’ origin (ranging from 53 to 90%), offspring from East Mediterranean sires being the most resistant (83-90% of survival), offspring from WEM sires being intermediate (62% of survival) and offspring from NAT sires being the most sensitive (53% of survival only). A moderate liability heritability for VNN resistance (0.26±0.11) was estimated and negative correlations between resistance and production traits were shown.In the fourth chapter, a search of Quantitative Trait Loci (QTL) linked to the resistance was performed using a medium linkage map as examined. Therefore, 1717 individuals belonging 397 full-sib families and their parents were genotyped for 2722 SNP markers spotted on a SNPChip. From 1274 significant loci, a 24 linkage groups medium-density linkage map was constructed, as well as sex-specific and Origin-specific linkage maps. From these results, we show a 1.25-fold sex-biased heterochiasmy in favor to female recombination rate. Finally, genome scans for QTLs were performed in different methods, and while no QTLs were identified for both “time to death” or survival, we discuss the effect of the experimental design used.In the fifth chapter, a two-step unweighted then weighted Genome-Wide Association Study (GWAS & wGWAS) was carried out based on linear mixed models using the same SNPs as for QTL mapping. The aim was to determine whether we can detect significant individual SNPs linked to resistance against VNN. After SNPs weight calculation, the wGWAS detected one significant SNP explaining 3.11% of the resistance belonging to LG9. Finally, the potential for genomics prediction for VNN resistance using the different genomic models was performed and extensively presented. However, no significant differences were observed between genomic-based estimated breeding values and pedigree-based estimated breeding values.In conclusion, this study depicts a large genetic variation for VNN resistance in wild seabass populations but with negative genetic correlations with production traits. These latter results are valuable to help to define strategies for genetic improvement of resistance against VNN of European seabass. Moreover, the first assumptions on the location of potential QTLs claim for a fine QTL mapping and an expectable add-value of the use of genomic information in potential marker-assisted selection to VNN resistance in European seabass.

Les liens entre la diversité et l'adaptation des populations bactériennes à leur environnement constituent une problématique importante en écologie microbienne. L'accès à de nombreux génomes permet aujourd'hui des avancées intéressantes dans ce domaine. Plusieurs souches du genre Thiomonas et appartenant à la même espèce, Tm. arsenitoxydans 3As et Tm. spp. CB1, CB2, CB3 et CB6, ont été isolées d'un drainage minier acide (DMA) à Carnoulès (Gard). La comparaison de leur génome a permis d'affiner leur phylogénie et de mettre au jour des différences de contenu génétique liées à des îlots génomiques. Certaines de ces différences ont été corrélées expérimentalement avec des différences fonctionnelles concernant l'oxydation de l'arsénite (As(III)), la dégradation de l'urée et la biosynthèse de biofilm, et confèrent potentiellement un avantage sur le site (meilleure résistance à l'As(III), précipitation des métaux et augmentation du pH, protection des cellules). La comparaison de la synténie des génomes de Tm. arsenitoxydans 3As avec Tm. sp CB2 et Tm. intermedia K12 (non isolée de ce DMA) a montré que le génome de Tm. sp. CB2 a subi plusieurs remaniements importants. Ces types de réarrangements pourraient être en partie à l'origine de l'apparition de variants "super-résistants" à l'As(III) dans la population. En particulier, plusieurs copies d'un élément intégratif et conjugatif portant l'opéron aioBA codant l'arsénite oxydase ont été détectées chez deux variants, ce qui pourrait en partie expliquer leur résistance accrue à l'As(III). La proportion de variants est plus importante en présence d'As(III) au sein des biofilms, et des données de transcriptomique ont en effet montré que ces remaniements seraient en partie causés par des systèmes de réparation de l'ADN suite à des dommages liés au stress oxydant induit par l'As(III). Le développement en biofilm et la présence d'As(III) modulerait donc la flexibilité génomique et le potentiel adaptatif de Tm. sp. CB2. Ces données suggèrent que cette souche, avec Tm. sp. CB3, possèdent un génome visiblement plus flexible que les autres. Les souches Tm. arsenitoxydans 3As et Tm. spp. CB1 et CB6, contrairement à Tm. spp. CB2 et CB3, forment un groupe distinct d'un point de vue phylogénétique et fonctionnel ("groupe 3As"), suggérant qu'elles occupent une niche écologique spécifique et pourraient constituer un écotype. La population de Thiomonas de ce DMA serait donc composée d'au moins un écotype stable et de souches au génome plus instable, dont le potentiel adaptatif plus important serait influencé par l'As(III) et le développement en biofilm. / Understanding the link between diversity and adaptation in natural bacterial populations represents an important issue in microbial ecology. The amount of whole genome sequencing data currently available has allowed for interesting advances in this field. Several strains from the genus Thiomonas belonging to the species, Tm. arsenitoxydans (3As) and Tm. spp. (CB1, CB2, CB3 and CB6), were isolated from the acid mine drainage (AMD) at Carnoulès (Gard, France). Comparison among genomes allowed for a better definition of their phylogenetic relationships and highlighted differences in genetic content, which is essentially due to the presence of genomic islands. Some of these differences were experimentally correlated with functional traits concerning arsenite oxidation, urea degradation, and biofilm biosynthesis, and are potentially beneficial in situ (leading to an enhanced resistance to arsenite (As(III)), metal precipitation, and an increase in pH, ultimately protecting cells). The comparison of genome synteny of Tm. arsenitoxydans 3As, Tm. sp CB2, and Tm. intermedia K12 (not isolated from this AMD) show several important genomic rearrangements exist in Tm. sp CB2. This type of rearrangements could be involved in the emergence of arsenite "super-resistant" variants in the Tm. sp CB2 population. In particular, several copies of an integrative and conjugative element (ICE) containing the aioBA operon coding arsenite oxidase were detected in the genomes of two variants, which could explain their higher levels of resistance to As(III). The percentage of variants in biofilm culture is higher when grown in the presence of As(III), and transcriptomic data suggests that genomic rearrangements probably occurred through DNA repair systems following damage caused by As(III) induced oxidative stress. Therefore, biofilm development and As(III) appear to allow for the adaptation of Tm. sp. CB2 genome flexibility and evolutionary potential. These data suggest that CB2 and Tm. sp. CB3 have more flexible genomes than the other strains. Tm. arsenitoxydans 3As and Tm. spp. CB1 and CB6 form both a phylogenetic and functional cluster ("3As group") suggesting that they occupy a specific ecological niche and therefore could represent an ecotype of the genus Thiomonas. The Thiomonas population from the Carnoulès AMD might therefore consist of at least one stable ecotype as well as other strains with more instable genomes, whose higher adaptive potential could be affected by As(III) and biofilm development.

Les analyses génomiques ont permis d’identifier des gènes et des protéinesimpliqués dans la maladie d’Alzheimer (MA). Au laboratoire, des approchesdifférentes ont mis en évidence deux gènes différentiellement exprimés dans lamaladie : le gène IL-33, retrouvé comme étant sous-exprimé chez les patientsatteints de MA, et le gène BIN1, identifié par des approches de GWAS et retrouvécomme étant sur-exprimés dans le cerveau des patients.Nous avons observé que la protéine IL-33 avait un impact sur le métabolismedu précurseur du peptide amyloïde (APP) de par sa fonction de facteur de régulationtranscriptionnelle. Nous avons alors cherché à identifier les gènes modulés par IL-33ainsi que des sites potentiels de fixation de la protéine sur l’ADN par des analyses àhaut débit. Il a été observé qu’IL-33 avait une forte implication dans la transcriptiondes gènes et pouvait agir directement sur l’ADN de par son impact sur les histones.De plus, IL-33 augmenterait l’expression de la préséniline 2, ce qui expliquerait alorsson impact sur le métabolisme de l’APP.Nous avons identifié un polymorphisme fonctionnel dans la région régulatricedu gène BIN1 associé à la maladie et pouvant expliquer la variation de sonexpression retrouvée dans le cerveau des patients. Nous avons également retrouvéune interaction de la protéine BIN1 avec Tau. BIN1 est alors le premier déterminantgénétique de la MA retrouvé comme étant associé à Tau et pourrait expliquer le lienentre la pathologie amyloïde et la pathologie Tau.Nos analyses nous ont donc permis, à partir des résultats d’analysesgénomiques, de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans laphysiopathologie de la MA. / Genomic analyses allowed to identify genes and proteins involved inAlzheimer’s Disease (AD). In the laboratory, genetic and transcriptomic approachesrevealed two genes differentially expressed in AD: IL-33 gene, found to be underexpressedin AD cases brain, and BIN1 gene, found by GWAS analyses and overexpressedin brains of AD cases.As regards to IL-33, we observed that this protein have an impact on amyloidprecursor protein (APP) metabolism by its transcriptional regulation properties. So,we tried to identify the genes modulated by IL-33 using transcriptomic high-troughputanalyses and we identified IL-33 DNA binding sites by ChIP-on-chip approaches. Weobserved that IL-33 was involved in gene transcription and could act directly on DNAby interaction with histones. We also observed that IL-33 increase the expression ofpresenilin 2, which can explain its effect on APP metabolism.As regards to BIN1, we identified one functional polymorphism in regulatoryregion of this gene associated with AD and allowed to explain the expressionvariation of BIN1 in AD brains. We also found an interaction of BIN1 with Tau. So,BIN1 would be the first genetic risk factor for AD linked to the “Tau pathway” andcould explain the link between amyloid pathology and Tau pathology.The analyses performed in the laboratory allowed to, from genomic analysesresults, a better understanding of mechanisms involved in AD physiopathology.

Premièrement, nous avons analysé 14 génomes publiés de M. abscessus montrant quece taxon comprend au moins cinq taxons différents spécifiés par des caractéristiques microbiologiques d’intérêt médical. Au cours d'un deuxième travail, nous avons développé une technique d’identification et de génotypage de M. abscessus qui a permis de distinguer sans ambiguïté M. massiliense de M. bolletii et M. abscessus.Nous avons ensuite analysé le bactériophage de M. bolletii que nous avons nommé Araucaria. La résolution de sa structure 3D a montré une capside et un connecteur similaires à ceux de plusieurs bactériophages de bactéries à Gram négatif et positif; et une queue hélicoïdale décorée par des pointes radiales. La partie basale (baseplate) du phage Araucaria présente des caractéristiques observées dans les phages se liant à des récepteurs de protéines. Araucaria se lie à son hôte en deux temps, un premier par liaison de la queue aux saccharides de l'hôte puis un deuxième par liaison de la baseplate aux protéines de la paroi cellulaire.Nous avons analysé la présence de séquence de phages dans 48 génomes disponibles de M. abscessus. Notre analyse phylogénétique suggère que les espèces de M. abscessus ont été infectées par différents mycobactériophages et ont une histoire évolutive différente de celle des hôtes mycobactériens et contiennent aussi des protéines acquises par transfert horizontal.Enfin, nous avons séquencé et analysé deux mycobactéries non-tuberculeuses responsables d’infections opportunistes, Mycobacterium simiae et Mycobacterium septicum. / In a first step, we reviewed the published genomes of 14 M. abscessus strains showing that M. abscessus sensu lato comprises of five different taxons specified by particular characteristics of microbiological and medical interests. In a second step, based on sequencing of eight intergenic spaces, we developed a Multispacer Sequence Typing technique (MST) for M. abscessus group sub-species identification and strain genotyping. MST clearly differentiates formerly “M. massiliense” organisms from other M. abscessus subsp. bolletii organisms. We also analyzed a bacteriophage from M. bolletii that we named Araucaria. We resolved Araucaria 3D structure, its capsid and connector share close similarity with several phages from Gram- or Gram+ bacteria. The helical tail decorated by radial spikes, possibly host adhesion devices. Its host adsorption device, at the tail tip, assembles features observed in phages binding to protein receptors. All together, these results suggest that Araucaria may infect its mycobacterial host using a mechanism involving adhesion to cell wall saccharides and protein, a feature that remains to be further explored. We also analysed 48 M. abscessus sequenced genomes for encoding prophages. Our phylogenetic analyses suggested that M. abscessus species were infected by different mycobacteriophages and have a different evolutionary history than the bacterial hosts and some proteins that are acquired by horizontal gene transfer mostly mycobacteriophages’ proteins and hypothetical proteins. Finally, we sequenced and analyzed two non-tuberculosis mycobacterium causing human infections, Mycobacterium simiaie and Mycobacterium septicum.

Suite aux travaux de Céline Carillier (2012-2015), des évaluations ssGBLUP ont été mises en place en 2018 pour les races caprines Alpine et Saanen. L’objectif est d’améliorer les précisions des évaluations pour maximiser le progrès génétique pour les caractères d’intérêt. Pour notre première étude, nous nous sommes intéressés à l’effet de la taille de la population de référence (limitée pour ces races) sur les précisions des évaluations. L’accroissement de la population d’apprentissage ne s’est pas systématiquement accompagné d’une hausse des précisions. Le ssGBLUP présente des biais et tend à surestimer ou sous-estimer les valeurs génomiques. Des hyperparamètres ont été introduits dans la construction de la matrice génomique du ssGBLUP pour limiter ces biais. Ces hyperparamètres (, et ) peuvent améliorer les biais tout en affectant de manière limitée les précisions. Pour les races Alpine et Saanen, les biais sont proches de 1 pour un compris entre 0,1 et 0,3 et un compris entre 3 et 4. L’hyperparamètre a peu d’effet sur les précisions et les biais, sa valeur par défaut (0,95) semble être optimale. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l’intégration de mutations causales ou de QTLs dans les modèles d’évaluations pour améliorer les précisions. Des mutations causales et des QTLs ont été détectés dans les races caprines. On peut citer le gène de la caséine s1 pour le taux protéique ou DGAT1 pour le taux butyreux. D’autres études ont identifié un QTL, localisé sur le chromosome 19, en Saanen. Il a été détecté pour les caractères : quantités de lait et de matières (grasses et protéiques), la distance plancher-jarret et pour la qualité de l’attache arrière. L’utilisation des génotypes de la caséine s1 ou DGAT1 dans les modèles d’évaluations (gene content) a été inefficace pour améliorer les précisions des évaluations. Le gene content est une méthode multicaractère où le « gene content » est un second caractère corrélé au caractère en sélection. Pour le taux protéique ou butyreux, les précisions avec le gene content sont entre -11 % et 0 % inférieures aux précisions du ssGBLUP. En pondérant les SNPs de manière adéquate avec un ssGBLUP (appelée Weighted ssGBLUP et notée WssGBLUP), les précisions des évaluations ont été améliorées. Cette méthode attribue des poids aux SNPs en fonction de leur association aux caractères. Ces poids sont intégrés dans la construction de la matrice de parenté génomique. Des gains jusqu’à +5 % et +14 % (Alpine et Saanen) ont été observés par rapport au ssGBLUP. Le WssGBLUP est plus adapté pour la race Saanen car des QTLs sont présents sur la majorité des caractères. Pour la race Alpine, le WssGBLUP s’est avéré intéressant pour le taux protéique. Le ssGBLUP reste la meilleure méthode lorsque le caractère a une architecture génétique polygénique. Enfin, nous nous sommes intéressés à des modèles d’évaluation génomiques haplotypiques. Les haplotypes ont été construits en regroupant plusieurs SNPs consécutifs ou en se basant sur le déséquilibre de liaison entre SNPs. Les haplotypes sont utilisés pour construire une matrice de parenté haplotypique ou convertis en pseudo-SNPs, pour construire une matrice de parenté génomique. En Alpine, les précisions du ssGBLUP haplotypiques (ou pseudo-SNPs) ont évolué entre -1 % et 19 % par rapport au ssGBLUP basé sur l’information des SNPs. En Saanen, les précisions ont évolué entre -3 % et +6 % par rapport au ssGBLUP. Nous avons appliqué le WssGBLUP avec des pseudo-SNPs. En Saanen, une amélioration des précisions jusqu’à +16 % par rapport au ssGBLUP a été observée. Les gains les plus forts (supérieurs à +10 %) sont obtenus pour les caractères avec un QTL identifié (lait, matières grasses et protéiques, taux protéique, qualité de l’attache arrière et distance entre le plancher et le jarret). En Alpine, des gains de précision entre -8 % et +5 % ont été observés par rapport au ssGBLUP selon le caractère excepté pour les matières grasses (+19 %). / Following Céline Carillier’s PhD (2012-2015), genomic evaluations based on the ssGBLUP were implemented in 2018 in the dairy goat breeds Alpine and Saanen. The objective of breeders is to improve the accuracy of genomic evaluations in order to maximize genetic gain for traits of interest. In our first study, we looked at the effect of the size of the reference population (limited for these breeds) on the accuracy of genomic evaluations. The increase of the training population was not systematically associated with an increase of genomic accuracies. The ssGBLUP has some biases and tends to overestimate or underestimate genomic value estimates. To avoid these biases, hyperparameters were introduced into the construction of the ssGBLUP genomic relationship matrix. An analysis of these hyperparameters (, and ) was carried out and we found that the choice of them improves bias while having a limited impact on genomic accuracy. For the Alpine and Saanen breeds, the biases are close to 1 for a between 0.1 and 0.3 and a between 3 and 4. The hyperparameter has little effect on accuracy and bias and its default value (0,95) seems to be optimal. In a second part of my thesis, we focused on the integration of causal mutations or QTLs into genomic evaluation models to improve genomic accuracy. Causal mutations and QTLs were detected in the Alpine and Saanen breeds such as the s1 casein gene for protein content or DGAT1 for fat content. Other studies have shown a QTL, located on chromosome 19, in the Saanen breed. It was detected for different traits: milk, fat and protein content, udder floor position and rear udder attachment. The use of genotypes for s1 casein or DGAT1 in genomic evaluation models (gene content) was inefficient in improving evaluation accuracy. The gene content is a multi-trait method where the "gene content" is a second trait correlated to the selected trait. Whether for protein or fat content, accuracies with gene content were between -11% and 0% lower than the ssGBLUP accuracies for the Alpine and Saanen breeds. We have shown by adequately weighting SNPs in an ssGBLUP (approach called Weighted ssGBLUP and noted WssGBLUP), the accuracy of evaluations could be improved. This method assigns weights to SNPs based on their association with traits. These weights are integrated into the construction of the genomic relationship matrix. Gains up to +5% for the Alpine breed and +14% for the Saanen breed were observed compared to the ssGBLUP. The WssGBLUP is more suitable for the Saanen breed because QTLs are present on the majority of traits. For the Alpine breed, WssGBLUP was interesting for the protein content. The ssGBLUP remained the most interesting method when the trait had a polygenic genetic architecture. Finally, in the last study, we focused on haplotype genomic evaluation models. Haplotypes were constructed either by grouping several consecutive SNPs or by using the linkage disequilibrium (LD) between SNPs. The haplotypes are then used to build a haplotypic relationship matrix or converted to pseudo-SNPs to build a genomic relationship matrix. In the Alpine breed, the accuracy of the haplotypic ssGBLUP (or pseudo-SNPs) was increased between -1% and 19% compared to an ssGBLUP based on SNP information. On the other hand, in the Saanen breed, the accuracy was increased between -3% and +6% compared to a ssGBLUP. Finally, we applied the WssGBLUP approach using pseudo-SNPs. In the Saanen breed, an improvement in accuracy up to +16% compared to a ssGBLUP was observed. The highest gains (above +10%) were obtained for traits with an identified QTL (milk, fat and protein yields, protein content, udder floor position and rear udder attachment). In the Alpine breed, accuracy gains between -8% and +5% were observed compared to ssGBLUP depending on the trait except for fat yield and fat content where the gains reach +19%.

Notre travail s’est intéressé aux anomalies du développement embryonnaire d’origine génétique en étudiant : -d’une part des patients associant des malformations congénitales multiples plus ou moins associées à un retard mental et à un syndrome dysmorphique, -et d’autre part des patients présentant un phénotype particulier : le spectre oculo-auriculo-vertébral (OAVS) incluant le syndrome de Goldenhar. L’analyse a consisté en l’étude pangénomique de ces patients au moyen de puces à ADN (CGH-array), dans le but d’identifier de nouveaux remaniements chromosomiques avec anomalie du nombre de copies. Nous avons identifié différentes régions variantes et analysé pour chacune leur caractère pathogène potentiel en fonction de leur nature, de leur taille, de leur caractère hérité ou de novo, de leur contenu en gènes et en polymorphismes du nombre de copies, des éléments déjà décrits dans les bases de données et la littérature. Les régions variantes identifiées ont été vérifiées par d’autres techniques de recherche d’anomalies de dosage génique. L’ensemble de ces résultats permet de formuler des hypothèses quant à de nouveaux gènes candidats pour plusieurs symptômes observés, et pour l’OAVS. Ils permettent d’ajouter de nouvelles données à l’ensemble des anomalies décrites depuis quelques années grâce à ces techniques innovantes. / Our work focused on embryonic development abnormalities of genetic origin by studying: - patients with multiple congenital malformations associated or not associated with mental retardation and a dysmorphic syndrome; - patients presenting with the oculo-auriculo-vertebral spectrum (OAVS) that includes the Goldenhar syndrome. Patients were analysed by array-CGH in order to identifying novel chromosomal rearrangements with copy number abnormalities. We have identified several chromosomal regions with copy number variations and analysed for each of those their pathogenic potential, according to their nature, size, either inherited or de novo status, genes and copy number polymorphisms content, and data already reported both in databases and in the literature. The existence of a copy number variation was confirmed by other experimental approaches able to detect gene dosage abnormalities. Our results allowed discussing the possible involvement of candidate genes with respect to the symptoms observed in the patients and to OAVS. They also allowed to add new data to the growing field of copy number variations gathered over the recent years.

Les bactéries du genre Nocardia sont des Actinobactéries filamenteuses. Ces microorganismes sont saprophytes du sol. Les infections à Nocardia ou nocardioses se manifestent dans la majorité des cas (60%) par des infections pulmonaires et plus rarement par des infections cérébrales. La souche Nocardia cyriacigeorgica GUH-2 à causé la mort d’un patient dans les années 70. Des études sur cette souche ont montré qu’elle avait un haut pouvoir pathogène et qu’elle était capable dans certaines conditions de déclencher chez la souris et les primates le développement de troubles moteurs similaires à ceux observés dans la maladie de Parkinson. Afin d’appréhender l’implication de l’espèce pathogène opportuniste N. cyriacigeorgica dans l’une des plus importantes maladies neurodégénératives du 21ème siècle, le séquençage du génome de la souche N. cyriacigeorgica GUH-2 à été entrepris. Il a permis l’identification d’un grand nombre de gènes liés à la virulence et à la résistance aux antibiotiques ainsi que l’identification d’ilots génomiques et de séquences d’insertions reflétant une plasticité plus grande que celle qui était décrite pour ce genre bactérien. L’étude de groupements de gènes impliqués dans la production de métabolites secondaire a montré que ces molécules pourraient être responsables des propriétés neurodégénératives de la souche. L’espèce de N. cyriacigeorgica étant retrouvée fréquemment en clinique sans que son réservoir naturel n’ai été mis en évidence à ce jour, la mise au point de marqueurs de détection génétique a été réalisé afin de permettre la recherche de la niche écologique de cette espèce mais également de faciliter le diagnostic des nocardioses. / Nocardia are filamentous-growing Gram-positive soil saprophytes that belong to Actinobacteria. Nocardial infections or nocardiosis are lung infections in most of the cases (60%) and more rarely brain infections. Nocardia cyriacigeorgica strain GUH-2 had cause the death of a patient in the 70's. Studies have shown that its strain had a high pathogenicity and the ability to trigger the development of motor disorders in mice and primates similar to those seen in Parkinson's disease.In order to understand the involvement of this opportunistic pathogen in one of the major neurodegenerative diseases of the 21st century, the genome of the strain N. cyriacigeorgica GUH-2 was sequenced. It allowed the identification of a large number of genes related to virulence, antibiotic resistance and the identification of genomic islands and insertion sequences reflecting a greater plasticity that it was previously described for this bacterial genus. The study of clusters of genes involved in the production of secondary metabolites showed that these molecules could be responsible for the neurodegenerative properties of the strain. N. cyriacigeorgica species is frequently encountered in the clinic without its natural reservoir has been identified to date. The development of genetic markers for detection was carried out to allow the search for the habitat of this species but also to facilitate the diagnosis of nocardiosis.

Le complexe Burkholderia cepacia (Bcc) englobe 17 espèces retrouvées dans les infections pulmonaires d'individus atteints de mucoviscidose. Les bactéries de ce complexe sont présentes dans les sols, la rhizosphère de grandes cultures, les eaux usées et peuvent également être rencontrées dans le cadre d'infections nosocomiales. En France, les espèces B. multivorans et B. cenocepacia (Bcen) sont les espèces majoritaires au niveau des infections de patients atteints de mucoviscidose. Divers clones épidémiques ont été décrits au sein de l'espèce Bcen dont le clone ET12 associé au "syndrome cepacia". En 2004, une épidémie nosocomiale impliquant un clone du Bcc est survenue dans un hôpital de l'Ain. Durant ce travail, l'origine de ce clone (B&B), sa classification au sein du Bcc et certains phénomènes génétiques liés à son émergence ont été étudiés. Cela a permis d'identifier ce clone comme appartenant à l'espèce Bcen et une forte proximité de celui-ci avec la lignée ET12. L'étude des facteurs transcriptionnels de la famille σ70 au sein du Bcc a mis en évidence une structure génétique similaire entre la lignée ET12 et ce clone, mais différente de celle observée chez les autres espèces du Bcc. L'analyse d'éléments génétiques répétés de la famille des séquences d'insertion (IS) a cependant permis d'observer une organisation génomique distincte de la lignée ET12. Celle-ci a été reliée à des phénomènes d'instabilité génétique notamment à des phénomènes d'acquisition d'éléments génétiques mobiles de type îlot génomique. L'ensemble de ce travail a permis de caractériser un ensemble de phénomènes génétiques pouvant expliquer l'émergence de clones épidémiques tels que le clone B&B.