L'objectif était de déterminer si la diversité des espèces microbiennes peut contribuer à la maîtrise de Listeria monocytogenes à la surface de fromage au lait cru. La stratégie reposait sur le criblage de communautés microbiennes de croûtes de fromage St Nectaire fermiers puis la reconstitution de communautés de composition plus simplifiée. Dix consortiums microbiens naturellement présents à la surface de ces fromages au lait cru sur trente quatre testés protégeaient contre L. monocytogenes. Le consortium de croûte le plus inhibiteur, composé de 8 espèces de bactéries lactiques dont Brochothrix thermosphacta, Marinilactobacillus psychrotolerans et Carnobacterium mobile peu fréquentes dans les produits laitiers, 12 espèces de bactéries à Gram positif et catalase positive, 10 espèces de bactéries à Gram négatif, 4 espèces de levures et 3 moisissures, était difficile à reconstituer. Par méthodes cultures dépendantes et indépendantes (Single Strand Conformation Polymorphism) il a été montré qu'au cours d'affinage les profils bactériens du consortium naturel était plus divers que ceux des consortiums reconstitués. Néanmoins, un consortium simplifié composés de flores cultivables sur un milieu "Brain Heart Infusion" et caractérisé par la présence de bactéries à Gram négatif et la dominance, notamment en fin d'affinage, d'espèces halophiles Brochotrix, Carnobacterium et Marinilactibacillus, était presque aussi inhibiteur que le consortium complexe. L'inhibition par ce consortium serait essentiellement associée à la production d'acide lactique en début d'affinage et d'acide acétique en fin d'affinage. Elle pourrait être contrecarrée par une consommation de lastate par les levures

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’anthropisation est la principale source de perturbations dans les grottes, et dans la grotte de Lascaux cela a entrainé la prolifération de microorganismes et des altérations de paroi menaçant sa conservation. L’objectif de cette thèse était de mieux comprendre l’écologie des microorganismes colonisant la grotte de Lascaux, en identifiant sa communauté microbienne à différentes échelles spatio-temporelles, de caractériser les facteurs qui structurent cette communauté et d’en étudier la dynamique fonctionnelle en utilisant le séquençage à haut débit d’acides nucléiques, une nouvelle approche à Lascaux. Une comparaison à l’échelle régionale de différentes grottes de Dordogne, plus ou moins anthropisées a été réalisée, puis à une échelle locale avec l’étude de salles de Lascaux, le Passage pour évaluer le rôle des substrats minéraux, et l’Abside qui présente deux types d’altérations (taches noires et zones sombres). Nos résultats montrent que les grottes anthropisées (dont Lascaux) ont des communautés microbiennes particulières. Le substrat minéral structure davantage la communauté du Passage que la présence de taches. Dans l’Abside, bien que les zones sombres soient visuellement différentes des taches noires, les communautés microbiennes présentent des similarités fortes, et notamment le rôle des interactions entre les collemboles, les champignons noirs et des bactéries. Enfin, les profils métatranscriptomiques diffèrent en fonction des salles et de la présence de taches. Ce projet a permis de caractériser l’écologie de la communauté microbienne de Lascaux et permet de mieux comprendre le fonctionnement microbien de la grotte / Anthropisation is the main source of disturbance in the caves, and in the cave of Lascaux it has led to the proliferation of microorganisms and alterations of the wall threatening its conservation.The objective of this thesis was to better understand the ecology of microorganisms colonizing the cave of Lascaux, by identifying its microbial community at different spatio-temporal scales, to characterize the factors that structure this community and to study its functional dynamics in using high throughput sequencing of nucleic acids, a new approach to Lascaux.A regional comparison of different Dordogne caves, more or less anthropised was carried out, then at a local scale with the study of Lascaux rooms, the Passage to evaluate the role of mineral substrates, and the Apse which presents two types of alterations (black spots and dark areas).Our results show that anthropogenic caves (including Lascaux) have particular microbial communities. The mineral substrate structures the Passage community more than the presence of spots. In the Apse, although dark areas are visually different from black spots, microbial communities show strong similarities, including the role of interactions between collembolans, black fungi, and bacteria. Finally, the metatranscriptomic profiles differ according to the rooms and the presence of spots.This project has made it possible to characterize the ecology of the Lascaux microbial community and to better understand the microbial functioning of the cave

La digestion anaérobie est un procédé biologique effectué par un réseau complexe et synergique de communautés microbiennes permettant la dégradation de matière organiques comme les déchets agricoles ou les effluents de station d’épuration en biogaz, un gaz valorisable en énergie. Les mécanismes influençant les communautés microbiennes au cœur de ce procédé mais aussi dans la nature restent incompris du fait de la faible compréhension de leur dynamique. Les objectifs de ce projet visent à donc développer un système de digestion anaérobie permettant de mieux comprendre la dynamique de l’assemblage des communautés microbiennes. Ainsi un nouveau procédé de réacteurs en continu dont les fonctions d’alimentation de soutirage et de dégazage sont automatisées a été développé. L’automatisation et le multiplexage des réacteurs permettent la manipulation de 30 réacteurs en continu en parallèle. Outre l’automatisation ce système, de nombreux paramètres sont flexibles comme le taux de charge (une fois par minute jusqu’à une condition batch), le volume de réacteur (50 à 200mL), la température (pièce – 55°C), mais aussi l’utilisation du système en aérobie ou l’implémentation d’autres outils comme des LEDs pour les cultures phototrophes. Capable de quantifier précisément la performance d’un écosystème méthanogène, ce système nous a permis de tester la structure et la performance d’écosystèmes méthanogènes mis en mélanges et testés de façon individuelle. En mélangeant des écosystèmes méthanogènes différents, la diversité des Archées a augmenté transitoirement. Une corrélation est d’ailleurs observée entre la diversité de ces communautés mélangées et leur performance méthanogène, seulement à même diversité les communautés individuelles ont un meilleur fonctionnement. L’assemblage de certaines communautés mélangées a pourtant permis une meilleure production de méthane que les communautés individuelles, ce qui suggère le développement d’interactions spécifiques de ces communautés. De façon nouvelle par rapport à la littérature, la majorité des communautés bactériennes individuelles sont retrouvées dans les communautés mélangées. Soit contrairement à l’idée d’une sélection d’une communauté plus adaptée ou plus fonctionnelle, ici la majorité des communautés se sont implantées. Ces expériences suggèrent qu’un paramètre tel que la fonctionnalité d’un bioprocédé peut-être amélioré par bioaugmentation. / Anaerobic digestion is a biological process carried out by a complex and synergistic network of microbial communities allowing the degradation of organic matter such as agricultural waste or effluents from wastewater treatment plants, into biogas, a gas recoverable into energy. The mechanisms influencing microbial communities at the heart of this process but also in nature remain misunderstood because of a low understanding of their dynamics. The objectives of this project are therefore to develop an anaerobic digestion system to better understand the dynamics of microbial community assembly. Thus, a new continuous reactor process has been developed with automated feeding, biomass wasting and degassing functions. Automation and multiplexing of reactors allows for the continuous parallel manipulation of 30 reactors in parallel. In addition to the automation, many parameters are versatile, such as the substrate loading (once a minute up to batch conditions), the reactor volume (50 to 200 mL), the temperature (room to 55°C), but also the use of the aerobic system or the implementation of other tools such as LEDs for phototrophic cultures. Capable of accurately quantifying the performance of a methanogenic ecosystem, this system has enabled us to test the structure and the performance of five different methanogenic ecosystems that have been mixed and tested individually. By mixing different methanogenic ecosystems the Archaea diversity has increased transiently. Besides, a correlation is observed between the diversity of mixed communities and their methanogenic performance; yet the individual communities have a better functioning at the same level of diversity. Interestingly, the mixture of some communities has allowed for better methane production than individual communities, suggesting the development of specific interactions in these communities. In a novel way compared to the literature and that the majority of individual bacterial communities are found in mixed communities. Contrary to the idea of selecting a more adapted or functional community, here the majority of communities have settled. These experiments suggest that a parameter such as the functionality of a bioprocess can be improved by bioaugmentation.

Les bactéries, organismes les plus abondants de notre planète, ont un rôle fondamental dans le fonctionnement des écosystèmes. En dépit de leur importance, la caractérisation des communautés bactériennes (microbiotes) demeure encore aujourd’hui très incomplète. Ceci a pour origine l’impossibilité de complètement décrypter taxonomiquement et fonctionnellement les microbiotes de ces écosystèmes et donc à appréhender la diversité bactérienne dans son ensemble que ce soit par des approches culturales (avec seulement 1% de bactéries cultivables) ou par des approches metagénomiques limitées par les biais d’extraction, de séquençage et d’analyse. Les travaux entrepris dans le cadre de cette thèse visent à développer une nouvelle voie exploratoire passant par le fractionnement des microbiotes afin d’en étudier séparément les génomes des différentes populations ou groupes de populations, leur somme devant permettre de reconstituer un metagénome complet. Cet objectif requiert le développement d’un outil pour la sélection spécifique de bactéries (sur des critères taxonomiques ou fonctionnels) et leur isolement du reste des microorganismes non ciblés. Les travaux de thèse ont porté sur le développement d’une approche de marquage magnétique des bactéries basée sur l’hybridation moléculaire (hybridation in situ) complétée par celui d’un outil de tri microfluidique. Deux méthodes ont été développées, MISH et HCR, ciblant le gène de l’ARNr 23S, chacune reposant sur la formation, lors du processus d’hybridation, d’une structure secondaire en arborescence (MISH) ou ordonnée (HCR) permettant le greffage de nanoparticules magnétiques. Les résultats obtenus illustrent le potentiel des deux approches d’abord pour le marquage spécifique de bactéries cibles (E.coli et Pseudomonas putida) en conditions de culture au laboratoire puis dans un second temps dans des échantillons de sol. Le tri microfluidique a également été optimisé par le développement d’un nouveau dispositif de tri magnétique permettant la séparation des cellules marquées sous flux continu faisant appel à l’injection d’un polymère composite magnétique pour intégrer au fond du microcanal une série de bandes parallèles magnétiques. La fonctionnalité du dispositif a été démontrée, sa simplicité de fabrication en faisant un outil de choix pour une application en routine dans les laboratoires d’écologie microbienne. En dépit de résultats prometteurs toute cette nouvelle approche d’étude de la diversité bactérienne environnementale nécessite encore de nombreuses étapes d’optimisation. / Bacteria, the most abundant organisms on our planet, have a fundamental role in ecosystem functioning. Despite their importance, the characterization of bacterial communities is today still incomplete. This is due to the impossibility of completely decomposing taxonomically and functionally the microbial communities of these ecosystems and as a consequence to apprehend the whole bacterial diversity, either by cultural approaches (with only 1% of culturable bacteria) or by metagenomic, a limited approaches cause by biases in extraction, sequencing and analysis. The work undertaken in this thesis aims to develop a new exploratory pathway through the fractionation of microbiota in order to study separately genomes of different populations or groups of populations. Their sum should enable reconstitution of complete metagenome. This objective requires the development of a tool for the specific selection of bacteria (on taxonomic or functional criteria) and their isolation from the rest of the non-target microorganisms. The thesis work focused on the development of a magnetic labeling approach for bacteria based on molecular hybridization (in situ hybridization) complete by development of a microfluidic cell-sorting tool. Two methods have been developed, MISH and HCR, targeting the 23S rRNA gene, each based on the formation, during the hybridization process, of a secondary random structure (MISH) or organized structure (HCR) enabling binding to magnetic nanoparticles. Results obtained illustrate the potential of the two approaches initially for the specific labeling of target bacteria (E.coli and Pseudomonas putida) under laboratory conditions and then in soil samples. The microfluidic sorting was also optimized by the development of a novel magnetic cell-sorting device allowing the separation of the labeled cells under continuous flow using the injection of a magnetic composite polymer to integrate a series of magnetic parallel strips at the bottom of the microchannel. The proper functioning of the sorting device has been demonstrated, its simple production making it a tool of choice for a routine application in laboratories of microbial ecology. Despite promising results all this new approach for studying environmental bacterial diversity is still requiring many optimization steps.

L'objectif général de cette thèse était d'étudier les mécanismes microbiens intervenant dans l'évolution de la structure et des propriétés du caoutchouc naturel produit à partir du latex d'Hevea brasiliensis lors de la maturation du latex et des coagula de tasse. Pour cela, trois niveaux d'analyses ont été réalisés sur des expériences de maturation en conditions contrôlées : analyse de la structure et des propriétés du caoutchouc sec, analyse des flores microbiennes et analyses biochimiques. Après une phase de mises au point méthodologiques permettant notamment d'optimiser les conditions de maturation en chambre contrôlée et de définir une méthode d'extraction d'ADN adaptée au latex et au sérum de coagulum, des échantillons de caoutchouc sec et de sérum ont été produits à différents temps de maturation et selon différents traitements faisant varier trois paramètres : la présence de microorganismes, la présence d'oxygène, et le mode de coagulation du latex. Les analyses sur caoutchouc sec se sont portées sur la macrostructure (P0, P30 et PRI) et sur la mésostructure (Mw, Mn et gel total). L'analyse des flores microbiennes s'est appuyée sur plusieurs méthodologies complémentaires : comptages sur boîtes, dosage de l'ADN total, clonage/séquençage et pyroséquençage 454. L'objectif était d'évaluer la diversité des flores sur plantation et dans le latex ainsi que de suivre la dynamique de leur évolution au cours de la maturation en milieu contrôlé. Diverses analyses biochimiques ont réalisées sur latex, sérum et caoutchouc sec (taux d'azote, protéines, lipides, sucres, québrachitol, acides organiques). Les résultats obtenus ont ensuite été analysés en vue d'établir des corrélations et de proposer des mécanismes reliant l'évolution des propriétés du caoutchouc sec à celle de la biochimie du latex et des coagula et de leur évolution sous l'action des microorganismes et des enzymes, et de proposer quelques pistes en vue de l'amélioration des itinéraires techniques dans la filière. / The overall objective of this thesis was to study the microbial mechanisms involved in the evolution of the structure and the properties of the natural rubber from Hevea brasiliensis during the maturation of latex and cup-coagula. For this, three levels of analyses were performed on maturation experiments under controlled conditions: dry rubber structure and properties, biochemistry and microbial flora. After a methodology development phase aiming at (i) optimizing maturation conditions in a controlled chamber and (ii) defining suitable DNA extraction methods, samples of serum and dry rubber coagulum were produced at different times and under different maturation treatments varying three parameters: the presence of microorganisms, the presence of oxygen, and the latex coagulation method. Dry rubber analyses concerned macrostructure (P0, P30 and PRI) and mesostructure (Mw, Mn and total gel). The microbial flora was analyzed using several complementary methods: plate-counts, total DNA determination, cloning / sequencing and 454 pyrosequencing. The objective was to assess microbial diversity on field and in latex, and to follow the dynamics of their evolution during maturation in a controlled environment. Various biochemical investigations were performed on latex, serum and dry rubber (nitrogen content, proteins, lipids, sugars, quebrachitol, organic acids). The results were then analyzed for correlations to propose mechanisms linking changes in dry rubber properties, latex and coagula biochemistry, and their evolution under the action of microorganisms and enzymes. Some ideas for improving technical routes in the process are also proposed.

L'émergence et la réémergence d'arboviroses au niveau mondial sont responsables de pathologies pouvant causer le décès des personnes infectées et elles sont transmises par des moustiques vecteurs. En l'absence de prophylaxies efficaces, les moyens de lutte actuels reposent essentiellement sur l'utilisation d'insecticides, mais ces derniers sont nocifs pour les écosystèmes et des résistances apparaissent chez la plupart des vecteurs. Il devient nécessaire de développer des moyens de lutte alternatifs. La découverte du potentiel antiviral de certaines bactéries symbiotiques des moustiques a ouvert de nouvelles voies pour le développement de la lutte biologique. Mon projet de thèse porte sur l'étude des mécanismes déclenchés dans l'interaction tripartite entre le moustique tigre Aedes albopictus, ses deux souches de Wolbachia, wAlbA et wAlbB, et deux arbovirus (Chikungunya et Dengue) dont il est un vecteur avéré. Originaire d'Asie du Sud Est, il est devenu une préoccupation majeure de santé publique, notamment pour son fort pouvoir invasif, ayant colonisé les quatre autres continents, ainsi que pour son statut de vecteur de nombreux arbovirus et certaines filaires. Les résultats de nos travaux ont montré un potentiel antiviral de la bactérie chez les moustiques infectés par Wolbachia en comparaison des moustiques aposymbiotiques. Les analyses du protéome et du transcriptome ont permis d'identifier certains mécanismes cellulaires et moléculaires du moustique spécifiquement modulés par la présence de Wolbachia ou des arbovirus, mais aussi deux partenaires microbiens simultanément. Ces approches ont permis de mettre en évidence le rôle important du métabolisme dans le maintien de l'intégrité cellulaire et du système immunitaire pour contrôler l'infection virale. En outre, nos résultats révèlent un patron de compétition entre bactérie et arbovirus contribuant à la compréhension du phénomène interférence observé chez les moustiques / The emergence and reemergence of arboviruses in the world are responsible for pathologies that can cause the death of infected and they are transmitted by mosquitoes. In absence of effective prophylaxis, current control methods are essentially based on the use of insecticides, but they are harmful to ecosystems and resistances appear in most vectors. It becomes necessary to develop alternative means of control. Discovery of the antiviral potential of some symbiotic bacteria mosquito has opened new avenues for the development of biological control. My PhD project focuses on the study of mechanisms triggered in the tripartite interaction between the Asian tiger mosquito, Aedes albopictus, two strains of Wolbachia, and wAlbA wAlbB and two Arbovirus (Chikungunya and Dengue) of which he is a proven vector. Native to Southeast Asia, it has become a major public health concern, particularly for its highly invasive, have colonized the four other continents, as well as its status vector many arboviruses and some wire. The results of our work has shown antiviral potential of bacteria in mosquitoes infected with Wolbachia in comparison aposymbiotic mosquitoes. The analyzes of the proteome and transcriptome have identified certain cellular and molecular mechanisms of mosquito specifically modulated by the presence of Wolbachia or arboviruses, but also two microbial partners simultaneously. These approaches have helped to highlight the important role of metabolism in maintaining cell integrity and immune system to control the viral infection. In addition, our results reveal a pattern competition between bacteria and arbovirus contributing to understanding the phenomenon interference observed in mosquitoes

La pollution des écosystèmes marins côtiers par les hydrocarbures, en particulier les HAPs, est un problème environnemental majeur. Le même constat est fait pour le littoral Sud de Sfax (Tunisie) dont la pollution presque généralisée menace sérieusement les ressources naturelles existantes dans la région. La caractérisation physico-chimique des échantillons marins prélevés à partir des trois ports (plaisance, commerce et pêche) de la ville de Sfax, prouve une contamination par des micropolluants organiques (hydrocarbures) et inorganiques (métaux) qui sont considérés comme des excellents traceurs de la pollution urbaine et industrielle et ils font partie des composés les plus toxiques étant donné leur faible biodégradation. La méthode d’empreinte moléculaire (PCR-SSCP) montre une dominance du domaine Bacteria suivie des Eucarya et des Archaea au sein des échantillons marins étudiés. Les analyses statistiques par le logiciel R ont montré l’absence de corrélation entre la communauté bactérienne identifiée par PCR-SSCP et les paramètres physico-chimiques étudiés.Dans une autre partie de travail, quatre souches bactériennes marines hydrocarbonoclastes ont été isolées et caractérisées sur les plans phénotypique et phylogénétique, après des enrichissements sur des HAPs et sur le pétrole brut: FLU5 de Bacillus stratosphericus, NAPH6 de Pseudomonas aeruginosa, PYR2 de Bacillus licheniformis isolées sur le fluoranthène, le naphtalène et le pyrène, respectivement, en présence de 30 g/l NaCl; et CO100 de Staphylococcus sp., isolée sur le pétrole brut, en présence de 100 g/l NaCl. Les analyses chromatographiques, GC-MS ou GC-FID, montrent les capacités biodégradatives intéressantes de ces composés récalcitrants par les bactéries isolées. En outre, ces quatre souches bactériennes, sont capables de produire des biosurfactants nommés BS-FLU5, BS-NAPH6, BS-PYR2 et BS-CO100, sur plusieurs sources de carbones, y compris l’huile de friture résiduelle, un substrat bon marché, minimisant ainsi le coût élevé de production de ces tensioactifs. Les analyses MALDI-TOF/MS, des biosurfactants BS-FLU5, BS-PYR2 et BS-CO100 purifiés, montrent qu’il s’agit des lipopeptides, les biosurfactants BS-NAPH6 sont de nature rhamnolipidique, sur la base des analyses FTIR. Ces quatre biosurfactants sont caractérisés par des propriétés tensiactives intéressantes : une faible CMC, une importante réduction de la tension de surface... Ils sont stables vis-à-vis d’une large gamme de pH, de température et de salinité. De plus, ces agents tensioactifs sont doués d’activité de remobilisation des hydrocarbures contenus dans des sols pollués par. Les biosurfactants BS-FLU5, BS-PYR2 et BS-CO100, présentent des activités anti-adhésives et anti-biofilms intéressantes contre des biofilms de certains microorganismes pathogènes. Par ailleurs, une propriété cicatrisante remarquable sur des plaies d’excision chez un modèle expérimental de rats de race Wistar, a été montrée par les quatre biosurfactants pour des concentrations de l’ordre de 5 et 10 mg/ml, en comparaison avec un cicatrisant de référence (CICAFLORA®). A noter que, l’évaluation de la cytotoxicité des biosurfactants étudiés, a montré qu’ils n’ont pas des effets toxiques sur des cellules rénales humaines HEK-239 à des concentrations jusqu’à 1000 µg/ml pour BS-FLU5 et BS-CO100 et jusqu’à 200 µg/ml pour BS-NAPH6 et BS-PYR2. La production des biosurfactants de la souche FLU5 à l’échelle pilote (deux fermenteurs de 20 et 100 litres, volume total), en présence d’un milieu économique, montre une augmentation des quantités des biosurfactants produits par rapport à l’échelle laboratoire (erlenmeyer, 1 litre). L’ensemble de ces résultats prometteurs, montrent que les souches marines isolées FLU5, NAPH6, PYR2 et CO100, ainsi que leurs biosurfactants demeurent d’intérêts biotechnologiques pour divers types d’applications, tels que la bioremédiation, l’agroalimentaire, la cosmétique... / Pollution of coastal marine ecosystems by hydrocarbons, in particular polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), is a major environmental problem. The South coast of Sfax (Tunisia) is an example of a polluted ecosystem subject to both urbanization and industrialization including the outfall of untreated domestic sewage and wastewaters, fishery activities, as well as ship traffic and boat pollution. The physico-chemical characterization of the seawater taken from three harbours (pleasure, commercial and fishing) of the city of Sfax, showed a heavy contamination by organic and inorganic micropollutants. These are excellent tracers of urban and industrial pollution, and they are among the most toxic compounds due to their low biodegradation.The molecular fingerprinting technique (PCR-SSCP) showed the dominance of the Bacteria domain followed by Eucarya and Archaea within the studied marine samples. Statistical analysis using the R software, showed that no correlation was identified between the bacterial community identified by PCR-SSCP and the studied physico-chemical parameters.In another part, four marine, aerobic and hydrocarbonoclastic strains: Bacillus stratosphericus FLU5, Pseudomonas aeruginosa NAPH6, Bacillus licheniformis PYR2, isolated after enrichments on fluoranthene, naphthalene and pyrene, respectively, and in the presence of 30 g/l NaCl. Strain Staphylococcus sp. CO100 was isolated after enrichment on crude oil, in the presence of 100 g/l. Chromatographic analysis (GC-MS or GC-FID), showed the interesting biodegradative capacities of these recalcitrant compounds by the isolated bacteria.Besides, these strains showed their capacity to produce efficient surface active agents BS-FLU5, BS-NAPH6, BS-PYR2 and BS-CO100, on several substrates and in particular the residual frying oil, which is a cheap and renewable carbon source alternative, thus minimizing the high cost of producing surfactants. The MALDI-TOF/MS analysis of the purified BS-FLU5, BS-PYR2 and BS-CO100 biosurfactants revealed that they are belonging to lipopeptide family. FTIR analysis showed the glycolipid nature, more precisely the rhamnolipid type, of biosurfactant BS-NAPH6.These four biosurfactants are characterized by interesting tensioactive properties (low CMC, important surface tension reduction...). Furthermore, these surface active agents showed interest stability against a broad range of pH, temperature and salinity. The application of these biosurfactants, in oil recovery, from hydrocarbons-contaminated soil, showed that they were more effective on the hydrocarbon-remobilization than some tested synthetic surfactants. The biosurfactants BS-FLU5, BS-PYR2 and BS-CO100, were found to have notable anti-adhesif and anti-biofilm activities, being able to prevent and eliminate the biofilm formation by pathogenic microorganisms. Moreover, the four tested biosurfactants showed an interesting healing activity, on the wound site in a rat model. They increased significantly the percentage of wound closure when compared to the untreated and CICAFLORA® (a reference pharmaceutical product) treated groups, using two different concentrations (5 and 10 mg/l). Interestingly, the evaluation of the cytotoxicity of the studied biosurfactants, showed that they have no toxic effects on human HEK-239 cells at concentrations up to 1000 μg/ml for BS-FLU5 and BS-CO100 and up to 200 μg/ml for BS-NAPH6 and BS-PYR2. An attempt to produce biosurfactant produce by strain FLU5 on a pilot-scale (fermentors of 20 and 100 liter, as total volume), using a cost-effective medium, was also performed. Preliminary results showed an increase in the quantities of biosurfactantsBS-FLU5 produced on a pilot-scale compared to the lab-scale (Erlenmeyer of 1 liter).These results highlight the interest for potential use of strains FLU5, NAPH6, PYR2 and CO100, as well as their biosurfactants, in a wide variety of industrial, environmental and biotechnological applications.

Les êtres vivants sont confrontés à des parasites qui diminuent leur fitness et se répandent dans la population. En réponse, les hôtes ont développé de nombreuses défenses immunitaires qui sont souvent mises en défaut par l'évolution des parasites. Ces défenses sont de plus souvent extrêmement diversifiées génétiquement. Quel est donc l'apport de la diversité génétique des défenses contre l'évolution des parasites ? Répondre à cette question expérimentalement nécessite un système biologique pour lequel on peut étudier la diversité génétique de l'hôte et l'évolution et la propagation du parasite. Les systèmes bactéries/phages sont de bons candidats pour une telle étude : leur manipulation au laboratoire est aisée, leurs cycles de vie sont rapides et ils ont de forts taux de mutation. La découverte récente de l'immunité CRISPR--Cas a ouvert de nombreuses possibilités : cette dernière a la propriété unique de générer dans le même fond génétique que l'hôte sensible de nombreux allèles de résistance. De plus, son mécanisme de fonctionnement reposant sur une interférence à ARN, la cible d'une résistance est très précisément connue ainsi que les possibilités de la contourner. Ce système permet donc l'étude expérimentale de l'impact de la diversité génétique sur la propagation et l'évolution des parasites, et sur la co-évolution antagoniste. Dans cette thèse, nous cherchons à 1) déterminer l'impact de la composition de la population d'hôtes sur la probabilité qu'une épidémie créée par un virus mutant ait lieu (émergence évolutive), 2) expliciter les causes de l'hétérogénéité de durabilité des résistances et 3) étudier la dynamique co-évolutive entre population génétiquement diversifiée d'hôtes et de parasites. Nous montrons que la composition de la population d'hôtes module fortement la probabilité d'émergence évolutive : une faible diversité génétique associé à un taux intermédiaire d'hôtes sensibles maximisant la probabilité d'émergence évolutive. Dans un second temps, nous montrons que l'immunité CRISPR génère des résistances dont la durabilité est hétérogène et cette hétérogénéité ne peut pas être expliquée par une hétérogénéité des fitness des mutants contournant CRISPR. Enfin, nous montrons que la diversité des résistances est maintenue à court terme par l'hétérogénéité des populations de parasites et que la dynamique co-évolutive est accélérée en présence d'une population génétiquement diverse. Enfin, nous proposons des pistes de recherche qu'il nous parait intéressant d'étudier dans le futur. / Living organisms face parasites which decrease their fitness and spread into their population. In response, hosts have evolved countless immune defenses that are often circumvented by parasite evolution. These defenses are usually extremely diverse. What is the impact of such genetic diversity on the protection against the evolution of parasites? Answering this question experimentally requires an experimental system in which host genetic diversity and parasite evolution and spreading can be monitored. Phages and bacteria systems are ideal candidates for such studies as their handling is easy in the lab, their life cycle is short and their mutation rates is high. The recent discovery of CRISPR--Cas immunity has opened many possibilities. Indeed, this immunity has the unique property to generate in the same genetic background as the sensitive host, numerous resistant alleles. In addition, it relies on an interference--RNA-like pathway, which results in the precise understanding of phage bypassing and in the ability to predict the targeted sequence. This system hence allows the experimental study of the impact of host genetic diversity on the epidemiology and the evolution of parasites and on antagonist coevolution. In this PhD, we 1) study how the host population composition impacts the probability of an epidemic created by an escape mutant (evolutionary emergence), 2) try to understand the causes of the heterogeneity in durability of resistances and 3) monitor the coevolution dynamic between genetically diverse populations. We show that the composition of the host population impacts the probability of evolutionary emergence: a low resistances diversity with an intermediate proportion of sensitive hosts maximises the probability of evolutionary emergence. Second, we show that CRISPR--Cas resistances are heterogeneous in their durability and this is not explained by the heterogeneity of escape mutants fitness. Third, we show that resistances diversity is conserved in a short term by parasites genetic diversity and that the coevolutionary dynamic is fastened by parasite intra-specific genetic diversity. Finally, we discuss research questions that we find interesting to develop in the near future.

Les microorganismes sont capables d'augmenter le potentiel libre des aciers inoxydables en eau de mer via un phénomène que l’on appelle anoblissement. Cette élévation de plusieurs centaines de millivolts du potentiel augmente le risque de corrosion localisé. L’anoblissement a été étudié pendant plus de 40 ans, et malgré son importance, les mécanismes microbiens responsables du phénomène n’ont pas été identifiés. Nous avons combiné l’écologie microbienne et l'électrochimie pour étudier la diversité des bactéries associées à l’anoblissement des aciers inoxydables. La température de l’eau de mer ainsi que la teneur en oxygène dissous sont des facteurs qui influencent l’anoblissement et nous les avons utilisés pour identifier la fraction bactérienne associée au changement de potentiel. L’anoblissement est inhibé par une température critique de l’eau de mer (au-dessus de 38°C/40°C) et par une teneur basse en oxygène dissous. A l’aide du séquençage d’amplicons ADN, nous avons identifié des unités taxonomiques opérationnels (OTUs) comme biomarqueurs de l’anoblissement. Certaines étaient affiliées à des bactéries capables de dégrader des hydrocarbures, et une OTU était affiliée à ‘Candidatus Tenderia electrophaga’, une bactérie électrotrophe capable de réduire l'oxygène avec des électrons provenant d’une électrode. Nous avons étudié le rôle de ces bactéries avec des conditions a potentiels fixés et libres avec une approche de métagénomique. Nous avons reconstitué un génome issu d’assemblage métagénomique (MAG) très proche de ‘Candidatus Tenderia electrophaga’ et associé à l'anoblissement. Avec ces résultats, nous avons proposé un nouveau mécanisme bactérien pour expliquer l’anoblissement : les bactéries électrotrophes seraient capables de réduire de l’oxygène avec des électrons provenant du film passif de l’acier inoxydable, et ainsi influencer le potentiel libre et donc l’anoblissement. / Microorganisms increase the opencircuit potential of stainless Steel immersed in seawater in a phenomenon called ennoblement.This change of potential of several hundreds of millivolts raises the chance of localized corrosion.The ennoblement has been studied for more than 40 years, and despite the importance and impact of ennoblement, little is known about the microbial mechanisms responsible for the phenomenon. We have combined microbial ecology and electrochemistry to investigate the diversity of surface attached bacteria associated with stainless steel ennoblement. Seawater temperature and dissolved oxygen content are factors that influence the ennoblement and we used them to infer the bacterial fraction associated with the phenomenon. The ennoblement is inhibited by a critical seawater tempzrature (above 38°C/40°C) and low dissolved oxygen content.With DNA amplicon sequencing, we identified operational taxonomie units (OTUs) that were biomarkers of the ennoblement. There were some OTUs affiliated to hydrocarbon degrading bacteria, and one OTU affiliated to ‘Candidatus Tenderia electrophaga’, an electrotrophic bacteria able to reduce oxygen with electrons from an electrode.We investigated the role of electrotrophic bacteria with potentiostatic and open circuit conditions and with metagenomics we recovered a metagenome assembled genome (MAG) very close to 'Candidatus Tenderia electrophaga’ associated with the ennoblement.From these results, we proposed a new bacterial mechanism to explain the ennoblement : electrotrophic bacteria would be able to reduce oxygen with électron drawn from the stainless steel passivation film, hence influencing the open circuit potential and therefore the ennoblement.