Les crossing-overs (CO) sont indispensables dans la création variétale pour permettre l'introgression de régions d'intérêt dans les variétés agronomiques d'espèces cultivées telles que le blé tendre (Triticum aesstivum L.). Afin d'évaluer l'impact des facteurs qui influencent leur formation, nous avons entrepris une caractérisation fine de leur distribution sur le plus grand chromosome ( chromosome 3B, 995Mb) du blé tendre en s'appuyant sur la carte physique récemment développée et le séquençage de quelques régions de plusieurs mégabases. La comparaison entre une carte génétique dense (102 marqueurs) et une carte physique de délétion montre que 77% des CO sont présents dans les régions distales couvrant seuleument 25% du chromosome. La comparaison de différentes cartes génétiques montre de plus que cette distribution est conservée entre populations avec cependant des différences de taux de CO locaux entre populations mais également entre méiose mâle et femelle. Cette distribution est influencée par une interférence positive forte à des distances inférieures à 10 cM. Cependant, les faibles fréquences de CO observées au sein des régions proximales restent inexpliquées. En effet, la faible augmentation du taux de CO observée au sein des régions proximales placées en position distale suggère que la position proximale de ces régions sur le chromosome ne semble pas responsable de leur faible fréquence de CO. De plus, nous avons montré que ces faibles fréquences ne seraient pas non plus dues à une divergence de séquence entre chromosomes homologues au sein des régions proximales, la fréquence de CO étant toujours aussi faible au sein de celles-ci entre deux chromosomes homozygotes. En revanche, l'analyse à l'échelle d'une région séquencée de 3.1 Mb indique que les fréquences de CO importantes sont fortement corrélées avec la présence de gènes. L'inhibition de la formation des CO au sein des régions proximales pourrait ainsi s'expliquer par la présence de gènes en quantité moins importante dans ces régions comparées aux régions distales.

Plusieurs indices suggèrent que le repliement du chromosome et la régulation de l’expression génétique sont étroitement liés. Par exemple, la co-expression d’un grand nombre de gènes est favorisée par leur rapprochement dans l’espace cellulaire. En outre, le repliement du chromosome permet de faire émerger des structures fonctionnelles. Celles-ci peuvent être des amas condensés et fibrillaires, interdisant l’accès à l’ADN, ou au contraire des configurations plus ouvertes de l’ADN avec quelques amas globulaires, comme c’est le cas avec les usines de transcription. Bien que dissemblables au premier abord, de telles structures sont rendues possibles par l’existence de protéines bivalentes, capable d’apparier des régions parfois très éloignées sur la séquence d’ADN. Le système physique ainsi constitué du chromosome et de protéines bivalentes peut être très complexe. C’est pourquoi les mécanismes régissant le repliement du chromosome sont restés majoritairement incompris.Nous avons étudié des modèles d’architecture du chromosome en utilisant le formalisme de la physique statistique. Notre point de départ est la représentation du chromosome sous la forme d’un polymère rigide, pouvant interagir avec une solution de protéines liantes. Les structures résultant de ces interactions ont été caractérisées à l’équilibre thermodynamique. De plus, nous avons utilisé des simulations de dynamique Brownienne en complément des méthodes théoriques, car elles permettent de prendre en considération une plus grande complexité dans les phénomènes biologiques étudiés.Les principaux aboutissements de cette thèse ont été : (i) de fournir un modèle pour l’existence des usines de transcriptions caractérisées in vivo à l’aide de microscopie par fluorescence ; (ii) de proposer une explication physique pour une conjecture portant sur un mécanisme de régulation de la transcription impliquant la formation de boucles d’ADN en tête d’épingle sous l’effet de la protéine H-NS, qui a été émise suite à l’observation de ces boucles au microscope à force atomique ; (iii) de proposer un modèle du chromosome qui reproduise les contacts mesurés à l’aide des techniques Hi-C. Les conséquences de ces mécanismes sur la régulation de la transcription ont été systématiquement discutées. / Increasing evidences suggest that chromosome folding and genetic expression are intimately connected. For example, the co-expression of a large number of genes can benefit from their spatial co-localization in the cellular space. Furthermore, functional structures can result from the particular folding of the chromosome. These can be rather compact bundle-like aggregates that prevent the access to DNA, or in contrast, open coil configurations with several (presumably) globular clusters like transcription factories. Such phenomena have in common to result from the binding of divalent proteins that can bridge regions sometimes far away on the DNA sequence. The physical system consisting of the chromosome interacting with divalent proteins can be very complex. As such, most of the mechanisms responsible for chromosome folding and for the formation of functional structures have remained elusive.Using methods from statistical physics, we investigated models of chromosome architecture. A common denominator of our approach has been to represent the chromosome as a polymer with bending rigidity and consider its interaction with a solution of DNA-binding proteins. Structures entailed by the binding of such proteins were then characterized at the thermodynamical equilibrium. Furthermore, we complemented theoretical results with Brownian dynamics simulations, allowing to reproduce more of the biological complexity.The main contributions of this thesis have been: (i) to provide a model for the existence of transcrip- tion factories characterized in vivo with fluorescence microscopy; (ii) to propose a physical basis for a conjectured regulatory mechanism of the transcription involving the formation of DNA hairpin loops by the H-NS protein as characterized with atomic-force microscopy experiments; (iii) to propose a physical model of the chromosome that reproduces contacts measured in chromosome conformation capture (CCC) experiments. Consequences on the regulation of transcription are discussed in each of these studies.