De découverte relativement récente en 1986, Leishmania killicki est un parasite exclusivement décrit au Maghreb. La Tunisie est le premier pays où ce parasite a été identifié, suivi de la Lybie et de l'Algérie. Peu de travaux ont été réalisés sur ce parasite. En conséquence, de nombreux éléments concernant son épidémiologie, sa transmission, sa structure et sa dynamique des populations sont encore méconnus. L'objectif de ce travail est d'étudier la position taxonomique, l'histoire évolutive et la structure des populations de L. killicki pour comprendre son épidémiologie, sa dynamique de transmission et sa distribution restreinte alors que d'autres taxons sont largement dispersés dans le monde. Notre étude a été menée sur le plus important nombre d'isolats de L. killicki étudié jusqu'à présent. Pour atteindre l'objectif de cette thèse, nous avons intégré un échantillon de L. tropica (espèce génétiquement la plus proche de L. killicki) comme élément de comparaison. 198 isolats des deux taxa L. killicki (85) et L. tropica (113) ont été étudiés. Ces échantillons sont constitués de 168 souches isolées de lésions cutanées humaines (Maroc 113; Tunisie 47; Algérie 7; Libye 1), de 27 prélèvements cutanés humains (Tunisie), de deux prélèvements de moelle osseuse de deux Ctenodactylus gundi (Tunisie) et un échantillon d'une femelle de Phlebotomus sergenti (Tunisie). L'étude a été réalisée par la technique isoenzymatique (MLEE), le MLST (MultiLocus Sequence Typing) et le MLMT (MultiLocus Microsatellite Typing). L'étude du statut taxonomique de L. killicki confirme sa position dans le complexe L. tropica. Les analyses génétiques suggèrent qu'un effet fondateur à partir d'une sous population de L. tropica serait à l'origine de L. killicki. Suite à ces résultats, nous proposons de nommer ce taxon L. killicki (syn. L. tropica). Les données montrent clairement que L. killicki (syn. L. tropica) évoluerait maintenant de manière indépendante tout en accumulant des divergences, probablement dues aux barrières écologiques. La comparaison de la structure des populations de L. killicki (syn. L. tropica) et L. tropica au Maghreb révèle une organisation et des dynamiques de populations différentes. L. killicki (syn. L. tropica) apparait peu polymorphe et très structuré dans l'espace et dans le temps, alors que L. tropica est génétiquement hétérogène, peu structuré temporellement et géographiquement. Ces résultats suggèrent une évolution et des cycles épidémiologiques distincts. Différents paramètres peuvent expliquer ces patterns épidémiologiques et génétiques opposés tels que l'écosystème, les vecteurs, les réservoirs ou encore les hôtes. L'ensemble de ces données suggère que la sous population de L. tropica qui a émergé en Tunisie a dû s'adapter à un nouvel écosystème générant des patterns épidémiologiques et évolutifs spécifiques. Dans ce contexte, même si nous proposons aujourd'hui que L. killicki est synonyme de L. tropica, il est possible que dans l'avenir, nous observions des divergences phylogénétiques et épidémiologiques qui justifieraient de reconsidérer sa position taxonomique. / Recently discovered in 1986, Leishmania killicki occurs exclusively in Maghreb. Tunisia is the first country where this parasite was identified, followed by Libya and Algeria. Few studies have been conducted on this parasite. Consequently, many elements on its epidemiology, transmission, population structure and dynamics remain unknown. The objective is to study the taxonomic position, the evolutionary history and the population structure of L. killicki to understand its epidemiology, transmission dynamics and restricted distribution while other taxa are widely dispersed throughout the world. It is worth noting that our study was conducted on the largest number of studied isolates of L. killicki up to now. In order to reach the objective, a sample of L. tropica (species genetically close to L. killicki) was included as a baseline. 198 samples of the two taxa L. killicki (85) and L. tropica (113) were studied. The sample is composed of 168 strains isolated from human skin lesions (Morocco 113, Tunisia 47, Algeria 7, Libya 1), 27 human skin lesions samples (Tunisia), two bone marrow samples of Ctenodactylus gundi (Tunisia) and a sample of a Phlebotomus sergenti female (Tunisia). The study was carried out by the three techniques Multilocus Enzyme Electrophoresis (MLEE), MLST (MultiLocus Sequence Typing) and MLMT MultiLocus Microsatellite Typing.The study of the taxonomic status of L. killicki confirms its position in the L. tropica complex. The genetic analyzes suggest that a founder effect from a subpopulation of L. tropica could be the source of L. killicki. Based on these results, we propose to call this taxon L. killicki (syn. L. tropica). The data show clearly that L. killicki (syn. L. tropica) would now evolve independently accumulating differences, probably due to ecological barriers. The comparison of the population structure of L. killicki (syn. L. tropica) and L. tropica in Maghreb reveals different structure and population dynamics. L. killicki (syn. L. tropica) appears slightly polymorphic and highly structured in space and time, while L. tropica is genetically heterogeneous, little structured geographically and temporally. These results suggest distinct evolution and epidemiological cycles. Different parameters could explain these opposite epidemiological and genetic patterns as ecosystem, vectors, reservoirs or hosts. All these data suggest that the subpopulation of L. tropica that emerged in Tunisia had to adapt to a new ecosystem generating specific epidemiological and evolutionary patterns. In this context, although today we propose that L. killicki is considered as a synonym of L. tropica, it is possible that in the future, we will observe phylogenetic and epidemiological differences that would justify reconsidering its taxonomic position.

Les interactions plantes-pollinisateurs constituent une composante clé de la dynamique de la plupart des écosystèmes terrestres. Les interactions entre espèces jouant un rôle central dans de nombreux évènements de spéciation, l'étude de l'histoire évolutive des caractères étroitement liés à ce type d'interaction contribue à améliorer notre connaissance des mécanismes impliqués. Les insectes représentent le groupe majeur des espèces animales visitant les fleurs pour collecter généralement pollen et/ou nectar, mais certains d'entre eux recherchent d'autres ressources polliniques. Les relations entre les fleurs produisant des lipides et les abeilles spécialisées collectant cette ressource constituent un exemple d'interaction étroite et inhabituelle. Ce type de fleur ne s'observe qu'au sein de 11 familles non apparentées d'angiospermes. L'apparition des structures florales productrices de lipides (élaiophores) résulte d'un seul évènement évolutif dans la plupart de ces familles, à l'exception des Orchidaceae et des Iridaceae où des transitions multiples se sont produites. De plus, même si le nombre de transitions et la manière dont ces structures florales ont évolué à l'intérieur des Iridaceae sont encore inconnus, le nombre et la distribution géographique des espèces sécrétrices de lipides floraux suggèrent que les transitions vers la production de ce type de ressource pourraient avoir joué un rôle clef dans la diversification de la sous-famille des Iridoideae sur le continent américain.L'objectif de cette thèse était d'améliorer la connaissance de l’histoire évolutive de ce système de pollinisation particulier au sein des Iridaceae et d'évaluer son importance en tant que facteur de diversification. Un large échantillonnage de terrain a été réalisé au sein des genres américains de la sous-famille des Iridoideae afin de disposer de phylogénies moléculaires robustes à deux échelles taxonomiques différentes. Le rôle joué par l'évolution des stratégies de pollinisation en relation avec la sécrétion de lipides floraux a été évalué dans le contexte global de la sous-famille mais aussi à une échelle plus réduite. Le genre Sisyrinchium, comprenant à la fois de nombreuses espèces produisant des lipides floraux mais aussi des espèces dont la seule ressource fournie aux pollinisateurs semble être le pollen, et dont la diversification est de loin la plus importante sur le continent américain, a été choisi pour ce deuxième volet de l'étude. Une double démarche a été mise en œuvre, couplant une approche phylogénétique avec la caractérisation micro-morphologique et fonctionnelle des structures susceptibles d'être impliquées dans la relation plante-pollinisateur au sein du genre.Les résultats ont permis de montrer l'apparition répétée des élaiophores aux deux échelles taxonomiques de l'étude et de mettre en évidence le rôle majeur joué par l'apparition de ce caractère homoplasique dans la diversification de la famille sur le continent américain. La poursuite de ce travail nécessitera d'étudier de manière approfondie non seulement la biologie de la reproduction mais aussi la biologie de la pollinisation afin de mieux cerner l'impact de ces interactions sur la dynamique des écosystèmes où elles existent. / Plant-pollinator interactions are key components of the dynamics of most terrestrial ecosystems. Since species interactions are considered to play a central role in many speciation events, studying the evolutionary history of traits closely linked to this kind of interaction contributes to improve our knowledge of the mechanisms involved. Insects are the largest group of animals visiting flowers to collect mostly pollen and/or nectar, but some insects seek other resources. Relationships between oil-secreting flowers and specialized oil-collecting bees constitute an example of a close and uncommon interaction. Flowers offering oil as a resource are found in only 11 families distributed across the angiosperms among unrelated orders. In most of these families floral oil-producing structures (elaiophores) evolved only once, except in Orchidaceae and Iridaceae where oil rewards evolved multiple times. Furthermore, even if our phylogenetic knowledge is too incomplete to infer how many times and how elaiophores have evolved within the Iridaceae, the number and the geographical distribution of oil-flower species suggest that transitions to floral oil-producing structures may well have played a key role in the diversification of the Iridoideae subfamily on the American continent.The goal of this study was to improve our knowledge of the evolutionary history of this uncommon pollination system and to test whether the evolution of elaiophores is a causal factor of diversification within the Iridaceae. Species of the American genera of Iridoideae were widely sampled in the field to produce robust phylogenetic frameworks at two different taxonomic levels. This work aimed at better understanding the evolution of the pollination strategies related to floral oil-secretion not only in the general context of the subfamily but also at a lower taxonomic level. Sisyrinchium, the largest genus in the New World Iridoideae, including species with oil-producing flowers and species with only pollen flowers, was selected for the second part of this study. Phylogenetic analyses were combined with micro-morphological and functional characterizations of the floral structures potentially involved in plant-pollinator interactions within the genus.The results showed that elaiophores evolved several times at both taxonomic levels and that this homoplastic character has played a key role in the diversification of the family on the American continent. For future prospects, thorough studies of the reproductive and pollination biology are required to elucidate how these interactions impact the dynamics of the ecosystems in which they occur.

Les interactions plantes-pollinisateurs constituent une composante clé de la dynamique de la plupart des écosystèmes terrestres. Les interactions entre espèces jouant un rôle central dans de nombreux évènements de spéciation, l'étude de l'histoire évolutive des caractères étroitement liés à ce type d'interaction contribue à améliorer notre connaissance des mécanismes impliqués. Les insectes représentent le groupe majeur des espèces animales visitant les fleurs pour collecter généralement pollen et/ou nectar, mais certains d'entre eux recherchent d'autres ressources polliniques. Les relations entre les fleurs produisant des lipides et les abeilles spécialisées collectant cette ressource constituent un exemple d'interaction étroite et inhabituelle. Ce type de fleur ne s'observe qu'au sein de 11 familles non apparentées d'angiospermes. L'apparition des structures florales productrices de lipides (élaiophores) résulte d'un seul évènement évolutif dans la plupart de ces familles, à l'exception des Orchidaceae et des Iridaceae où des transitions multiples se sont produites. De plus, même si le nombre de transitions et la manière dont ces structures florales ont évolué à l'intérieur des Iridaceae sont encore inconnus, le nombre et la distribution géographique des espèces sécrétrices de lipides floraux suggèrent que les transitions vers la production de ce type de ressource pourraient avoir joué un rôle clef dans la diversification de la sous-famille des Iridoideae sur le continent américain.L'objectif de cette thèse était d'améliorer la connaissance de l'histoire évolutive de ce système de pollinisation particulier au sein des Iridaceae et d'évaluer son importance en tant que facteur de diversification. Un large échantillonnage de terrain a été réalisé au sein des genres américains de la sous-famille des Iridoideae afin de disposer de phylogénies moléculaires robustes à deux échelles taxonomiques différentes. Le rôle joué par l'évolution des stratégies de pollinisation en relation avec la sécrétion de lipides floraux a été évalué dans le contexte global de la sous-famille mais aussi à une échelle plus réduite. Le genre Sisyrinchium, comprenant à la fois de nombreuses espèces produisant des lipides floraux mais aussi des espèces dont la seule ressource fournie aux pollinisateurs semble être le pollen, et dont la diversification est de loin la plus importante sur le continent américain, a été choisi pour ce deuxième volet de l'étude. Une double démarche a été mise en œuvre, couplant une approche phylogénétique avec la caractérisation micro-morphologique et fonctionnelle des structures susceptibles d'être impliquées dans la relation plante-pollinisateur au sein du genre.Les résultats ont permis de montrer l'apparition répétée des élaiophores aux deux échelles taxonomiques de l'étude et de mettre en évidence le rôle majeur joué par l'apparition de ce caractère homoplasique dans la diversification de la famille sur le continent américain. La poursuite de ce travail nécessitera d'étudier de manière approfondie non seulement la biologie de la reproduction mais aussi la biologie de la pollinisation afin de mieux cerner l'impact de ces interactions sur la dynamique des écosystèmes où elles existent.

La biodiversité est définie comme la variété et la variabilité du monde vivant sous toutes ses formes. Elle est souvent appréhendée par la richesse en espèces. Pourtant il existe d'autres « facettes » de la biodiversité (telles que la diversité phylogénétique et fonctionnelle) qui sont à considérer pour comprendre la plupart des processus évolutifs et écologiques. Aujourd'hui, la prise en compte de ces différentes facettes ainsi que les services des écosystèmes –bénéfices que les humains retirent directement des écosystèmes – sont au cœur de l'agenda européen de la conservation. Cependant pour mettre en place de nouvelles actions, une meilleure compréhension des variations spatiales de ces différentes facettes et de leurs relations avec les services des écosystèmes est nécessaire. Ce travail visait à quantifier, décrire et comprendre la distribution de la richesse spécifique et de la diversité phylogénétique et fonctionnelle des tétrapodes d'Europe et leurs liens avec les services écosystémiques. L'étude des patrons spatiaux de la diversité phylogénétique pour différents groupes taxonomiques a montré une absence de recouvrement, une protection inégale et a permis d'identifier des zones particulières d'histoire évolutive indétectables par le prisme unique de la richesse spécifique. Alors que les facteurs environnementaux liés au climat (comme la température ou la productivité primaire) semblent être prépondérant pour expliquer la distribution de chaque facette de diversité, leurs influences respectives varient selon la facette considérée. Enfin, la comparaison de différents scénarios de conservation dans lesquels plus d'importance est donnée soit à la protection de la biodiversité soit à celle des services écosystémiques a mis en avant des relations complexes (synergies et compromis) et non prédictibles mettant en évidence les enjeux liés à la protection simultanée de plusieurs groupes d'espèces, plusieurs facettes de diversité et d'un éventail de services écosystémiques. / Biodiversity is defined as the variety and variability of living organisms on Earth and is often measured through species richness. However, biodiversity is composed of other facets (e.g. phylogenetic and functional diversity) that need to be considered to account for evolutionary and ecological processes. Considering these multiple facets of biodiversity together with ecosystem services – direct benefit human obtain from nature – is central in the European conservation agenda. However, to propose new planning strategies, a better understanding of the spatial variation of these different facets and their relationships to ecosystem services is crucial. The objective of this Ph. D. project was to better quantify, describe and understand the spatial variation of different biodiversity facets and analyse their links to ecosystem services. The study of spatial pattern of phylogenetic diversity showed a low overlap between the different taxonomic groups and an unequal protection within the current European protected areas system. This analysis allowed identifying areas of particular evolutionary history, which would be undetectable through the unique lens of species richness. Although environmental factors related to climate (e.g. temperature, primary productivity) seemed to best explain each facet, their relative importance varied across biodiversity facets. Finally a comparison of conservation scenarios where priority was given either to protecting biodiversity protection or to protecting ecosystem services highlighted complex and unpredictable relationships (synergies and trade-offs) and stressed out the stakes linked to the simultaneous protection of different facets of diversity of multiple taxonomic groups and a set of ecosystem services.

Cette thèse étudie le processus de spéciation entre la lamproie fluviatile (Lampetra fluviatilis) et la lamproie de Planer (L. planeri). Les deux espèces présentent des stratégies d'histoire de vie extrêmement différentes : L. fluviatilis est parasite et anadrome alors que L. planeri n'est pas parasite et reste strictement dulcicole. Toutefois, leur degré d'isolement reproducteur et leur histoire de divergence demeurent méconnus. Ces questions ont été abordées par des approches expérimentales, de génomique de populations et de simulations démographiques. Des croisements expérimentaux ont révélé un faible isolement reproducteur, confirmé par des degrés variables de flux géniques dans les populations naturelles. Les analyses génétiques ont montré que les deux taxons représentaient probablement des écotypes avec un isolement reproducteur partiel suggérant que les barrières reproductives endogènes ne réduisaient que partiellement la migration efficace entre écotypes. L'importance du contexte géographique actuel et passé dans l'étude de la spéciation a aussi été mise en évidence par des analyses à l'échelle du génome. Ainsi, les populations isolées de L. planeri évoluent principalement sous l'effet de la dérive génétique et ont une diversité réduite. Les inférences démographiques ont suggéré que la divergence a été initiée en allopatrie puis suivie de contacts secondaires résultant en un parallélisme génomique partiel entre réplicas de paires de populations. Une hétérogénéité de la divergence génomique a démontré que les ilots génomiques de différenciation ne résultaient pas de l'action récente de la divergence écologique. En outre, nos résultats suggèrent un impact faible de la fragmentation anthropique des cours d'eau sur la diversité génétique des populations de L. planeri. Les populations résidentes possèdent une diversité génétique plus grande lorsque le flux de gènes avec L. fluviatilis dans les parties aval des cours d'eau. Globalement cette thèse a démontré que les paires d'écotypes parasites et non-parasites de lamproies représentent un excellent modèle d'étude de la spéciation et notamment de l'architecture génomique de la divergence. / This thesis investigates the process of speciation between the European lampreys Lampetra fluviatilis and L. planeri. The two species have drastically different life history strategies: L. fluviatilis is parasitic and anadromous while L. planeri is non-parasitic and strictly freshwater resident. Yet their level of reproductive isolation and history of divergence remain poorly understood. A multidisciplinary approach including experiments, population genomics analyses and historical reconstruction was undertaken to address these issues. Experimental crosses revealed a very low level of reproductive isolation, partially mirrored by variable levels of gene flow in wild populations. Genetic analyses revealed that the two taxa were best described as partially reproductively isolated ecotypes suggesting that endogenous genetic barriers partially reduced effective migration between ecotypes. Genome wide analyses showed the importance of the current and ancient geographical context of speciation. In particular, parapatric L. planeri populations diverged mostly through drift and displayed a reduced genetic diversity . Demographic inferences suggested that divergence have likely emerged in allopatry and then secondary contacts resulted in partial parallelism between replicate population pairs. A strong heterogeneity of divergence across the genome was revealed by sympatric populations suggesting that genomic islands of differentiation were not linked to ongoing ecological divergence. Further investigations showed that the genetic diversity of L. planeri populations was weakly affected by human-induced river fragmentation. Resident populations displayed a higher diversity when gene flow was possible with L. fluviatilis populations in downstream sections of rivers. Overall this thesis showed that parasitic and non-parasitic lamprey ecotypes represent a promising model for studying speciation and notably the genomic architecture of divergence.

Vitis vinifera L. est l'une des premières espèces fruitières à avoir été domestiquées. Sous l'effet de la sélection humaine, cette espèce a suivi une évolution agro-morphologique conduisant à une importante diversité répartie en deux morphotypes principaux selon l'usage des raisins (cuve vs table). L'objectif de cette thèse a été de mieux comprendre la structuration et l'origine de la diversité génétique de la vigne domestique au travers de l'étude de marqueurs moléculaires neutres (nucléaires et chloroplastiques) et de gènes codant pour des caractères d'intérêt agronomique (couleur des baies et architecture des grappes). Une meilleure connaissance des ressources génétiques de la vigne est en effet nécessaire pour leur gestion optimisée et leur utilisation appropriée dans de nouveaux programmes d'amélioration. Une étude de parenté basée sur l'analyse de 20 microsatellites nucléaires a d'abord été menée sur 2344 cultivars de la collection INRA du Domaine de Vassal. Elle a permis de préciser l'ascendance directe de plus de 800 cultivars et de révéler les géniteurs clés. A l'aide de ces mêmes marqueurs, une étude de la structuration génétique du compartiment cultivé a ensuite mis en évidence quatre grands groupes de diversité reliés à l'usage des fruits, la géographie et l'histoire de la viticulture. Ces premiers résultats ont été utilisés pour constituer un échantillon de travail de 595 génotypes comprenant i) des cultivars (subsp. vinifera, syn. sativa) représentatifs de la diversité neutre et de catégories historiques préalablement définies et ii) des représentants du compartiment sauvage (subsp. sylvestris). Les résultats de l'étude de la diversité de l'ADN chloroplastique sont compatibles avec l'existence d'un centre primaire de domestication oriental et de centres secondaires répartis sur le pourtour méditerranéen. Le polymorphisme de séquence (SNP et INDEL) a ensuite été exploré pour trois gènes associés à des caractères d'intérêt agronomique. L'analyse de la diversité des gènes VvMybA1 et VvMybA3, associés à la couleur des baies, a permis de préciser l'histoire de ce trait et sa diversification sous l'effet de la sélection artificielle. L'analyse du polymorphisme du gène VvTFL1A, associé à l'architecture des grappes, a montré une structuration différente principalement en relation avec l'usage des fruits. L'ensemble des résultats a permis de mettre en évidence certaines variétés ou groupes de variétés occupant une position originale dans l'histoire de la vigne cultivée depuis sa domestication. / Vitis vinifera L. is one of the first fruit species ever domesticated. Under human selection, this species underwent a morphological and agronomical evolution leading to an extensive diversity and to two distinct morphotypes according to the use of grapes (wine vs. table). The objective of this PhD thesis was to better understand the structure and origin of cultivated grapevine genetic diversity studying neutral (nuclear and chloroplastidial) molecular markers and genes encoding traits of agronomic interest (berry colour and bunch architecture). A better knowledge of grapevine genetic resources is indeed needed for their optimized management and appropriate use in new breeding programmes. A parentage study based on 20 nuclear microsatellites markers was first performed on 2344 cultivars held in the INRA “Domaine de Vassal” repository. This work allowed us to reveal the direct ascent of more than 800 cultivars and to uncover key genitors. Then, a study of the cultivated pool genetic structure was performed using the same markers. The four diversity groups found are related to use of fruits, geography and viticulture history. These first results were used to build a working sample of 595 genotypes that included i) cultivars (subsp. vinifera, syn. sativa) representative of both neutral markers diversity and previously defined historical categories and ii) representatives of the wild compartment (subsp. sylvestris). The results of chloroplastidial DNA diversity study are consistent with the existence of an eastern primary domestication centre with secondary centres distributed on the periphery of the Mediterranean sea. Sequence polymorphism (SNP and INDEL) was then explored in three genes associated with traits of agronomic interest. Diversity analysis of VvMybA1 and VvMybA3 genes associated with berry colour allowed us to better understand the diversification of this trait under artificial selection. Analysis of VvTFAL1A polymorphism, associated to bunch architecture, showed a different structuration mainly related to the use of fruits. All these results highlighted specific cultivars or groups of cultivars which hold an original position in the history of cultivated grapevine since its domestication.

Depuis l'apparition de la vie sur terre, les pressions de sélection liées aux interactions biotiques et abiotiques ont généré une forte diversité des formes de vie. Ainsi, chaque espèce eucaryote coévolue avec sa communauté microbienne associée. Dans le cas des plantes, la diversité génétique se traduit au niveau de multiples traits phénotypiques (exsudation de substrats carbonés, architecture racinaire, densité et aération du sol, acidification, etc.) susceptibles d'influer sur les interactions avec les populations microbiennes du sol, et donc sur la composition et le fonctionnement de la communauté microbienne rhizosphérique. Notre hypothèse est que les différences entre communautés bactériennes rhizosphériques sont proportionnelles aux distances évolutives entre partenaires végétaux. L'objectif de cette thèse était donc de déterminer l'importance, dans le cas des Poacées et notamment du maïs, de l'histoire évolutive de la plante dans la capacité de sélection des communautés bactériennes de la rhizosphère. Les analyses faites à l'aide d'une puce à ADN taxonomique 16S indiquent que la composition de la communauté rhizobactérienne dépend du groupe génétique de maïs mais n'est pas liée aux marqueurs microsatellites de diversité du maïs. Par contre, à l'échelle des Poacées, une corrélation a été trouvée entre la phylogénie végétale et la composition de la communauté bactérienne (voire la prévalence de taxons bactériens particuliers). Cette corrélation n'était pas significative quand l'étude était limitée à l'effectif, le niveau de transcription de nifH ou la diversité du groupe fonctionnel des bactéries fixatrices d'azote. En conclusion, l'histoire évolutive du partenaire végétal à l'échelle des Poacées (mais pas à celle du maïs) est un facteur conditionnant les interactions avec les groupes bactériens taxonomiques (mais pas nécessairement fonctionnels) de la rhizosphère

La duplication est un des évènements évolutifs les plus importants, car elle peut mener à la création de nouvelles fonctions géniques. Durant leur évolution, les génomes sont aussi affectés par des inversions, des translocations (incluant des fusions et fissions de chromosomes), des transpositions et des délétions. L'étude de l'évolution des génomes est importante, notamment pour mieux comprendre les mécanismes biologiques impliqués, les types d'évènements qui sont les plus fréquents et quels étaient les contenus en gènes des espèces ancestrales. Afin d'analyser ces différents aspects de l'évolution des génomes, des algorithmes efficaces doivent être créés pour inférer des génomes ancestraux, des histoires évolutives, des relations d'homologies et pour calculer les distances entre les génomes. Dans cette thèse, quatre projets reliés à l'étude et à l'analyse de l'évolution des génomes sont présentés : 1) Nous proposons deux algorithmes pour résoudre des problèmes reliés à la duplication de génome entier : un qui généralise le problème du genome halving aux pertes de gènes et un qui permet de calculer la double distance avec pertes. 2) Nous présentons une nouvelle méthode pour l'inférence d'histoires évolutives de groupes de gènes orthologues répétés en tandem. 3) Nous proposons une nouvelle approche basée sur la théorie des graphes pour inférer des gènes in-paralogues qui considère simultanément l'information provenant de différentes espèces afin de faire de meilleures prédictions. 4) Nous présentons une étude de l'histoire évolutive des gènes d'ARN de transfert chez 50 souches de Bacillus. / Gene duplication is one of the most important types of events affecting genomes during their evolution because it can create novel gene function. During the evolution process, genomes are also affected by inversions, translocations (including chromosome fusions and fissions), transpositions and deletions. Studying the evolution of genomes is important to get a better understanding of the biological mechanisms involved, which types of events are more frequent than others and what was the gene content in the ancestral species just to name a few. In order to analyze these different aspects of genome evolution, efficient algorithms need to be developed to infer ancestral genomes, evolutionary histories, homology relationships between genes and to compute distances between genomes. In this thesis, four different projects related to the study and analysis of genome evolution are presented: 1) We developed two algorithms to solve problems related to whole genome duplication: one that generalizes the genome halving problem to gene losses, and one that allows to compute the double distance with losses. 2) We developed a new method to infer evolutionary histories of orthologous tandemly arrayed gene clusters. 3) We proposed a new graph-theoretic approach to infer inparalogs that simultaneously considers the information given by multiple species in order to make better inferences of inparalogous gene pairs. 4) We studied the evolutionary history of the tRNA genes of 50 Bacillus strains.

Depuis l’apparition de la vie sur terre, les pressions de sélection liées aux interactions biotiques et abiotiques ont généré une forte diversité des formes de vie. Ainsi, chaque espèce eucaryote coévolue avec sa communauté microbienne associée. Dans le cas des plantes, la diversité génétique se traduit au niveau de multiples traits phénotypiques (exsudation de substrats carbonés, architecture racinaire, densité et aération du sol, acidification, etc.) susceptibles d’influer sur les interactions avec les populations microbiennes du sol, et donc sur la composition et le fonctionnement de la communauté microbienne rhizosphérique. Notre hypothèse est que les différences entre communautés bactériennes rhizosphériques sont proportionnelles aux distances évolutives entre partenaires végétaux. L’objectif de cette thèse était donc de déterminer l’importance, dans le cas des Poacées et notamment du maïs, de l’histoire évolutive de la plante dans la capacité de sélection des communautés bactériennes de la rhizosphère. Les analyses faites à l’aide d’une puce à ADN taxonomique 16S indiquent que la composition de la communauté rhizobactérienne dépend du groupe génétique de maïs mais n’est pas liée aux marqueurs microsatellites de diversité du maïs. Par contre, à l’échelle des Poacées, une corrélation a été trouvée entre la phylogénie végétale et la composition de la communauté bactérienne (voire la prévalence de taxons bactériens particuliers). Cette corrélation n’était pas significative quand l’étude était limitée à l’effectif, le niveau de transcription de nifH ou la diversité du groupe fonctionnel des bactéries fixatrices d’azote. En conclusion, l’histoire évolutive du partenaire végétal à l’échelle des Poacées (mais pas à celle du maïs) est un facteur conditionnant les interactions avec les groupes bactériens taxonomiques (mais pas nécessairement fonctionnels) de la rhizosphère / Since the emergence of life on earth, the selection pressures related to biotic and abiotic interactions generated a high diversity of life forms. Thus, each eukaryotic species co-evolved with its associated microbial community. In the case of plants, genetic diversity is reflected in many phenotypic traits (exudation of carbon substrates, root architecture, soil density, aeration, acidification, etc.), and may influence interactions with soil microbial populations and hence the composition and functioning of the rhizosphere microbial community. Our hypothesis is that the differences between rhizosphere bacterial communities are proportional to evolutionary distances between plants partners. The objective of this thesis was to determine the importance, in the case of Poaceae and in particular of maize, of the evolutionary history of plant in the selection of bacterial communities in the rhizosphere. Analyses performed using a 16S taxonomic microarray indicated that the composition of the rhizobacterial community depends on the genetic group of maize but is not linked to microsatellite diversity of maize. Conversely, across the Poaceae, a correlation was found between plant phylogeny and the composition of the bacterial community (and the prevalence of specific bacterial taxa). This correlation was not significant when the study was limited to the size, the level of transcription or nifH diversity of the functional group of nitrogen-fixing bacteria. In conclusion, the evolutionary history of the plant partner across the Poaceae (but not maize) is a factor conditioning interactions with bacterial taxonomic groups (but not necessarily functional groups) in the rhizosphere

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