Appliqués à forte dose, les rayonnements UV-C sont délétères, alors que administrés à faibles doses, ces memes rayonnements stimulent des réponses bénéfiques. Ce phénomène est connu sous le nom d’hormesis et la dose bénéfique est qualifiée d’hormique. L’application des faibles doses d’UV-C sur les fruits et les légumes en post-récolte a permis donc d’augmenter leur résistance vis à vis des pathogènes (Charles et al, 2008), d’améliorer leur qualité nutritionnelle (Mercier et al, 2001) et d’améliorer leur rendement et leur croissance (Siddiqui et al, 2011). Ces travaux ont été réalisés sur des espèces différentes. Dans le cadre de ma thèse, nous avons traité une seule espèce de laitues romaines var Claudius après récolte avec une dose non délétère d’UV-C (0.85kJ.m-2) puis nous avons évalué son effet sur leur aspect de résistance aux champignons Botrytis cinerea (BC87) et Sclerotinia minor (SM), sur leurs valeurs nutritionnelles au cours du stockage et sur leurs réponses à la contrainte saline du milieu. L’analyse de tous les résultats obtenus,a mis en évidence que la dose d’UV-C choisie diminue la sensibilité de la laitue romaine à ces deux agents pathogènes (Ouhibi et al. 2014a), améliore sa valeur nutritionnelle en augmentant la concentration des composées phénoliques et de l’acide ascorbique et acquière aux plantes provenant de grains prétraitées aux UV-C un meilleur potentiel d'adaptation à la contrainte saline (Ouhibi et al, 2014 b). Le traitement des plantes avec une dose d’UV-C non délétère permet d’agir de façon bénéfique et simultanément sur différents processus physiologiques. / Applied in high doses, UV-C radiations are harmful, while administered at low doses, these same radiations stimulate beneficial answers. This phenomenon is known as hormesis and the beneficial dose is qualified hormic. The application of low doses of UV-C on fruits and vegetables in post harvest enhances resistance against pathogens (Charles et al, 2008), improve their nutritional quality (Mercier et al, 2001) and their performance to grow (Siddiqui et al, 2011). This works were carried out on different species. In my thesis, we treated a single species of romaine lettuce var claudius after harvest with a non-harmful dose of UV-C (0.85kJ.m-2) and we evaluated its effect on resistance to Botrytis cinerea (BC87) and Sclerotinia minor (SM), in their nutritional value during storage and their responses to salt stress. The analysis of all the results obtained showed that the UV-C dose decreases the sensitivity of romaine lettuce to these two pathogens (Ouhibi et al. 2014a), improve nutritional value by increasing the content in phenolic compound, in ascorbic acid and acquire to plants from seeds pre-treated with UV-C greater potential for adaptation to salt stress (Ouhibi et al, 2014 b).

Les maladies infectieuses constituent un sérieux problème de santé publique aussi bien dans les pays en développement où elles sont la principale cause de taux de mortalité élevés, que dans les pays industrialisés où les résistances aux antibiotiques existants se développent de façon alarmante. Cette situation engendre un besoin sans cesse croissant de trouver de nouveaux composés antimicrobiens et/ou inhibiteurs de mécanismes de résistances aux antibiotiques. Les plantes médicinales, notamment celles utilisées de façon traditionnelle dans les pays en développement, constituent une source potentielle de ce type de composés. C’est dans ce cadre que l’espèce Cordia gilletii De Wild (Boraginaceae), une plante dont les écorces de racines et les feuilles sont traditionnellement utilisées en République Démocratique du Congo pour combattre les maladies infectieuses, a été étudiée sur le plan tant de ses activités biologiques que de sa composition chimique. Les extraits obtenus à partir des écorces de racines de cette plante ont montré d’intéressantes activités biologiques, (i) un effet antimicrobien direct (bactéricide pour les bactéries gram positif et bactériostatique pour les gram négatif) et indirect (augmentation ou restauration de l’activité des antibiotiques vis-à-vis des souches résistantes); (ii) un effet inhibiteur sur deux des gènes impliqués dans le quorum sensing de Pseudomonas aeruginosa, lasB and rhlA; (iii) un effet antiplasmodial sur une souche chloroquino-sensible de Plasmodium falciparum; (iv) un effet antioxydant mis en évidence par réaction avec le radical libre DPPH. Pour les extraits de feuilles, seule l’activité antiplasmodiale a été observée. <p>Les extraits d’écorces de racines, doués d’activité antimicrobienne directe (extrait méthanolique) et indirecte (extrait n-hexanique) ont été soumis à une série de fractionnements dans le but d’isoler et d’identifier les composés actifs. Pour suivre l’activité lors des fractionnements, le milieu de culture utilisé pour la détection des composés actifs sur une plaque chromatographique (CCM-bioautographie) a été optimisé. Le composé férulaldéhyde, isolé de l’extrait méthanolique, a montré des propriétés antimicrobiennes, antioxydantes et antiplasmodiales. De l’extrait n-hexanique ont été isolés deux composés, l’un actif, le lupéol et l’autre inactif, la friedéline. Le lupéol a montré un effet antimicrobien indirect en réduisant la CMI de certains antibiotiques vis-à-vis d’une souche de MRSA. Ces trois composés, s’ils ont déjà été identifiés dans d’autres plantes, sont décrits pour la première fois dans l’espèce Cordia gilletii ;et ce travail constitue le premier rapport de l’effet antimicrobien indirect du lupéol. <p>Dans le but de s’assurer de l’innocuité des extraits de C. gilletii, une recherche d’alcaloïdes pyrrolizidiniques (APs) a été réalisée par GC-MS. Ces alcaloïdes présentent en effet un réel danger pour la santé humaine et la famille des Boraginaceae, à laquelle appartient l’espèce C. gilletii, est connue comme une des principales sources de ces composés. Aucun AP n’a pu être mis en évidence dans les extraits d’écorces de racines et de feuilles de cette plante jusqu’à une limite de détection de 2 ppm, suggérant ainsi une absence de risque toxicologique en relation avec ces alcaloïdes. Ces résultats rassurants restent à confirmer sur d'autres échantillons obtenus dans des lieux de récolte différents.<p>Le présent travail montre que C. gilletii peut agir contre les microorganismes pathogènes par :(i) son action antimicrobienne directe (due entre autre au férulaldéhyde); (ii) son effet antimicrobien indirect (dû au lupéol), effet permettant d’augmenter ou de restaurer l’activité des antibiotiques vis-à-vis des souches résistantes ;et (iii) son effet inhibiteur de l’expression des gènes du quorum sensing, effet permettant d’atténuer la virulence d’agents infectieux. Ces actions peuvent permettent de faire face aux infections dues notamment à des microorganismes résistants.<p><p><p><p>Infectious diseases remain a serious public health problem both in developing countries, where they are the main cause of the high mortality rates recorded, and in industrialized countries where there is an alarming incidence of antibiotic resistance. There is thus an increasing need for new compounds that can act by a direct antimicrobial effect or by an indirect effect, inhibiting resistance mechanisms of microorganisms. Medicinal plants, particularly those traditionally used against infectious diseases in developing countries, are a probable source for these types of compounds. In this context, Cordia gilletii De Wild (Boraginaceae), a medicinal plant from which root barks and leaves are traditionally used against infectious diseases in Democratic Republic of Congo, was investigated for biological activities and phytochemical composition. Root bark extracts showed interesting biological activities: (i) antimicrobial properties, acting directly (bactericid and bacteriostatic effects against gram positive and gram negative bacteria, respectively) or indirectly (enhancement or restoration of antibiotic activity on resistant strains); (ii) inhibitory effect on the expression of two Pseudomonas aeruginosa QS genes, lasB and rhlA; (iii) antiplasmodial effect against a chloroquine sensitive strain of Plasmodium falciparum; (iv) antioxidant effect determined by the free radical DPPH quenching. Leaves extracts showed only antiplasmodial activity. <p>Root barks extracts with the highest direct (methanol extract) and indirect (n-hexane extract) antimicrobial properties were fractionated to isolate and to identify the active compounds. To bio-guide the fractionation, the culture medium for the detection of active compounds on chromatographic plates (TLC-bioautography) was optimized. The compound ferulaldehyde, isolated from the methanol extract, showed antimicrobial, antioxidant and antiplasmodial properties. From the n-hexane extract two compounds were isolated, lupeol and friedelin. Lupeol showed indirect antimicrobial effect by decreasing the MIC of some antibiotics against MRSA; whereas friedelin was inactive. Although these three compounds have already been described in other plant species, this is the first report of their occurence in Cordia gilletii; the indirect antimicrobial effect of lupeol is described for the first time in this work. <p>As it belongs to the family of Boraginaceae, a family well known as one of the most important sources of pyrrolizidine alkaloids (PAs), Cordia gilletii is susceptible to contain these toxic compounds that were consequently researched. A GC-MS analysis did not reveal the presence of PAs (detection limit, 2 ppm) in root barks and leaves extracts of C. gilletii, suggesting a lack of PA-related toxicity of this plant. This reassuring finding needs to be confirmed with samples harvested at different locations.<p>This work reveals that C. gilletii may act against pathogenic microorganisms by: (i) a direct antimicrobial effect (partly due to férulaldéhyde); (ii) the enhancement or restoration of antibiotic activity against resistant strains (effect of lupeol); and (iii) an inhibitory effect on the expression of quorum sensing regulator genes, decreasing the virulence of microorganisms. These actions could help to fight infections caused by resistant strains. <p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les interactions plante-virus diffèrent des autres interactions plante-pathogènes du fait de la nature des virus qui sont des parasites intracellulaires obligatoires. Plus spécifiquement, l’interaction haricot commun (Phaseolus vulgaris L.)-Bean pod mottle virus (BPMV) a été étudiée en mettant l’accent à la fois sur la résistance de la plante mais aussi sur la virulence du virus dans l’objectif de mieux comprendre et d’identifier les facteurs intervenant dans le dialogue moléculaire entre plante et virus. Ces deux partenaires interagissent selon le modèle «gène-à-gène» de Flor. 1) Côté plante, nous avons identifié un gène de résistance dominant vis-à-vis du BPMV chez BAT93, le gène R-BPMV. Ce gène est localisé à l’extrémité du chromosome Pv02, dans la région du locus I, un locus de résistance multi-parasitaire vis-à-vis de différents virus, bactérie et champignon. La cartographie fine du gène R-BPMV suivie du séquençage de la région à partir d’un contig de clones BACs chez BAT93 a permis d’identifier des séquences codant pour des protéines NB-LRR qui pourraient correspondre au gène R-BPMV. Des études de microsynténie et de phylogénie ont été réalisées afin de mieux comprendre l’évolution des gènes présents dans cette région. L’étude au niveau cellulaire du phénotype associé à la résistance a permis de montrer que le gène R-BPMV bloque le mouvement de cellule à cellule du virus et que le phénotype associé est température-dépendant. 2) Côté virus, le clonage de toutes les ORFs du BPMV associé à des expériences d’agroinfiltration sur P. vulgaris et Nicotiana benthamiana ont permis d’identifier deux facteurs viraux importants dans le dialogue moléculaire plante-virus : la protéine VPg du BPMV correspond à la protéine d’avirulence agissant en interaction avec le produit du gène R-BPMV dans le cadre du modèle «gène-à-gène», et l’ARN polymérase ARN-dépendante virale correspond à un suppresseur de silencing à effet faible. 3) A ce jour, la transformation génétique stable n’est pas applicable en routine chez les légumineuses. Un objectif de la thèse est de développer des outils de validation fonctionnelle pouvant s’appliquer à des gènes d’intérêt agronomique, dont des gènes de résistance aux maladies. L’approche VIGS basée sur un vecteur viral dérivé du BPMV, déjà utilisée chez le soja, a ainsi été adaptée sur haricot et pois (Pisum sativum), une légumineuse économiquement importante en Europe. / Plant-virus interactions differ from other plant-pathogen interactions because viruses are obligate intracellular parasites. More specifically, common bean (Phaseolus vulgaris L.)-Bean pod mottle virus (BPMV) interaction was studied by focusing both on the plant resistance and on the virus virulence in order to highlight and identify factors involved in the molecular dialog between plant and virus. These two partners interact according to the “gene-for-gene” model described by Flor. 1) On the plant side, we identified a dominant resistance gene against BPMV in cv. BAT93, the R-BPMV gene. This gene is located at one end of chromosome Pv02 in the I locus region, a multi-parasitic resistance locus involved in resistance to different viruses, bacteria and fungi. Fine mapping of R-BPMV followed by sequencing of the region from a BACs contig in BAT93 allowed us to identify sequences encoding NB-LRR proteins that could correspond to R-BPMV. Microsynteny and phylogeny studies were performed to understand the evolution of genes present in this region. When resistance phenotype was studied at the cellular level, we found that R-BPMV blocks BPMV cell-to-cell movement and that resistance phenotype is temperature-dependent. 2) On the virus side, cloning of all BPMV ORFs in association with agroinfiltration assays in P. vulgaris and Nicotiana benthamiana allowed us to identify two important factors involved in plant-virus molecular dialog: the BPMV VPg acting as an avirulence factor in interaction with the product of R-BPMV in the “gene-for-gene” model, and the viral RNA-dependent RNA polymerase that corresponds to a weak RNA silencing suppressor. 3) To date, stable genetic transformation is not routinely feasible in legumes. One objective of this thesis was to develop news tools for functional validation studies for genes of agronomic interest, including disease resistance genes. The VIGS approach based on the viral BPMV vector, first used in soybean, was adapted to common bean and pea (Pisum sativum), a legume species of high economic importance in Europe.

Les insectes eusociaux sont particulièrement exposés aux risques sanitaires. La vie dans un milieu confiné, le regroupement d’individus à de hautes densités se contactant fréquemment ainsi qu’une forte parenté génétique sont autant de facteurs propices à la transmission de maladies. Toutefois, les insectes eusociaux ont mis en place, au cours de l’évolution, des défenses collectives leur permettant de se protéger contre les parasites, regroupées sous le terme d’immunité sociale. Alors que de nombreuses études ont montré la capacité de ces insectes à détecter et à résister aux pathogènes, nos connaissances sur les stratégies permettant de limiter leur entrée à l’intérieur de la colonie sont limitées et parfois contradictoires.L’objectif de cette thèse est d’étudier les stratégies sanitaires d’évitement développées par les fourmis de l’espèce Myrmica rubra dans le cadre de l’exploitation de ressources alimentaires, lorsqu’elles sont mises en présence d’un champignon entomopathogène généraliste, Metarhizium brunneum. La spécificité de cette thèse est également d’étudier l’impact du stade de développement du champignon sur les comportements d’évitement exprimés par les fourmilières.Nous avons montré l’existence de plusieurs filtres permettant de contrôler la qualité sanitaire de la nourriture entrant dans le nid. La décision de récolte individuelle des fourrageuses dépend du stade de développement du champignon. Celles-ci ne montrent pas d’évitement face à une proie simplement couverte de spores mais refusent systématiquement de collecter une proie où le champignon a développé des structures sporulantes externes. Curieusement, lorsque le champignon a tué son hôte mais ne s’est pas encore développé à l’extérieur, la décision de prise diffère selon les ouvrières suggérant une variabilité interindividuelle dans le seuil de détection du parasite.À l’échelle collective, un deuxième filtre opère à l’intérieur du nid où les proies tuées par le champignon qui ont été collectées par les fourrageuses, sont rapidement rejetées à l’extérieur de la colonie par les ouvrières du service interne. En revanche, les proies simplement couvertes de spores amenées à l’intérieur sont inspectées et manipulées avant leur consommation par les ouvrières.De façon inattendue, une forte concentration en spores entomopathogènes dans l’aire de fourragement n’influence pas la récolte d’une source alimentaire saine, que cela soit à l’échelle individuelle ou collective. Ces résultats soulignent que la décision d’exploiter ou non une proie peut être influencée par la qualité sanitaire de la nourriture mais n’est pas liée à celle de l’environnement.Enfin, nous nous sommes intéressés aux facteurs pouvant influencer la gestion des déchets tels que leur pathogénicité et la présence du couvain à l’intérieur du nid. Le rejet accéléré des déchets infectieux, notamment en présence du couvain, limite la mortalité coloniale et témoigne d’un contrôle sanitaire plus strict dans le nid en présence de larves.En conclusion, cette étude démontre la capacité des colonies de fourmis à réguler et à contrôler la qualité sanitaire de ressources alimentaires entrant dans le nid. Les stratégies d’évitement participant à l’immunité sociale sont complexes et semblent être assujetties à de nombreux facteurs, tels que le stade de développement du champignon, l’écologie de l’espèce et la coévolution avec le pathogène. Des études comparatives menées sur d’autres couples hôte-pathogène nous permettront de comprendre quels facteurs ont façonné la diversité des stratégies d’évitement et comment ils ont contribué à l’évolution de l’immunité sociale chez les insectes eusociaux. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Une nouvelle méthodologie de recherche en archéologie génétique de l'Arctique a permis d'inférer pour la première fois les conséquences sociales et culturelles possibles résultant de la présence de deux bactéries inédites au sein des membres de la culture thuléenne au Groenland. Il s'agit de la Rickettsia felis et de la Campilobacter jejuni, toutes deux retrouvées dans l'échantillon archéoentomologique S5 qui provient de l'habitation H20 à Cape Grinnell, occupée au cours du XIVe siècle. L'application d'analyses paléopathologiques avait pour but de discerner la présence de bactéries ou virus conservés dans le sang humain à l'intérieur de l'exosquelette de l'insecte. Quatorze échantillons archéoentomologiques ont ainsi été analysés dans cette recherche, chacun composé d'un pou humain (Pediculus humanus). Les spécimens retenus proviennent de quatre habitations hivernales semi-souterraines occupées par des groupes thuléens entre le XIIIe et le XVIIe siècle sur les sites de Cape Grinnell et de Qaqaitsut, au nord-ouest du Groenland. Les deux bactéries ont été identifiées à la suite du séquençage haut débit des données génétiques récoltées. La présence de ces deux bactéries est principalement liée au contexte culturel et environnemental. La découverte de la Rickettsia felis est expliquée par l'intermédiaire des poux, agissant potentiellement en tant que vecteur et/ou réservoir. La proximité accrue entre les chiens domestiqués et les individus thuléens est également avancée. La bactérie Campilobacter jejuni est, pour sa part, justifiée par la présence et la consommation d'oiseaux sur le site. De plus, par l'intermédiaire des déjections aviaires contenant la bactérie, le contact avec les chiens, les insectes, dont la mouche et le pou, puis l'absorption d'eau contaminée peuvent être responsables de sa présence les occupants humains du site. L'ensemble des résultats obtenus dans cette recherche, concernant les deux bactéries identifiées, suggère une origine endogène. / The application of a new research methodology in genetic archaeology of the Arctic region has made it possible to infer for the first time the possible social and cultural consequences resulting from the presence of two bacteria amongst members of the Thule culture in Greenland. The bacteria Rickettsia felis and Campilobacter jejuni, were found in archaeoentomological sample S5 from H20 dwelling at Cape Grinnell, occupied during the 14th century. The initial aim of these paleopathological analyzes was to discern the presence of bacteria or viruses preserved in human blood within the exoskeleton of insects. Fourteen archaeoentomological samples were submitted for analyses, each sample was a single human louse (Pediculus humanus). These were found in four semi-subterranean winter dwellings occupied from 13th to 17th centuries at the sites of Cape Grinnell and Qaqaitsut, in north-western Greenland. The two bacteria were identified following high-throughput sequencing of the genetic data collected. The presence of these two bacteria is linked to the cultural and environmental contexts on site. The discovery of Rickettsia felis is explained through lice, potentially acting as a vector and/or reservoir. The proximity between domesticated dogs and Thule individuals is also a possible cause. The Campilobacter jejuni bacterium is justified by the presence and consumption of birds on the site. In addition, the accidental consumption of avian excrement containing the bacteria, contact with infected dogs, insects, including flies and lice, and the ingestion of contaminated water may also be responsible for the presence of this bacteria amongst the site's occupants. The results obtained in this research, concerning the two bacteria identified, suggests an endogenous origin.

Au cours des dernières décennies, la détérioration de la santé des forêts a entraîné des épidémies fréquentes des ravageurs et pathogènes. Ces phénomènes menacent la capacité des forêts à fournir des biens et services écosystémiques à la société. Il est donc nécessaire de maintenir la santé des arbres et de réduire les effets des parasites et des agents pathogènes. Cette thèse considère trois problèmes de gestion du point de vue économique : l'invasion actuelle, l'invasion attendue d'un agent pathogène, et les attaques d'un parasite endémique. À partir de ces trois problèmes de gestion, la thèse vise à évaluer les impacts des ravageurs et des pathogènes forestiers et à informer sur la manière dont les ressources peuvent être réparties de façon optimale pour assurer la fourniture de biens et de services par la forêt à long terme.Les invasions biotiques ont un impact sur les prix des produits du bois du fait des chocs d'approvisionnement qui, à leur tour, influencent les choix de gestion forestière. Ceci permet d'introduire des effets de réaction entre les dynamiques écologiques et de marché. Le premier article vise à évaluer ces impacts en combinant un modèle d’équilibre partiel avec des modèles de diffusion spatiale et de mortalité, calibrés pour représenter le dépérissement du Frêne en France (causé par le pathogène Hymenoscyphus fraxineus). Les résultats montrent que les impacts dépendent généralement de la distribution des ressources, de la propagation du pathogène et de la structure du marché. On observe que les choix d’adaptation des gestionnaires forestiers (c'est-à-dire les choix de régénération et de récolte) sont une composante non négligeable de la perte de volume totale.Le deuxième article est axé sur la surveillance et le contrôle d’une invasion attendue. La surveillance et la détection précoce des espèces envahissantes sont importantes pour atténuer les dommages et réduire les coûts de contrôle. Dans le cas où plusieurs propriétaires sont concernés, l’effort de surveillance des propriétaires plus proches du point d'introduction n’est pas optimal, car il ne prend pas en compte les effets négatifs de l'invasion dans les propriétés voisines. Grâce à un jeu différentiel, combiné à un modèle épidémiologique, nous avons calculé la solution non coopérative et coopérative. Nous avons conçu un paiement monétaire pour soutenir la coopération en fonction d'une décomposition intertemporelle du système de négociation de Nash. Les résultats nous montrent que ce paiement garantit que l’accord entre les deux propriétaires est crédible et incitatif. Le modèle est calibré pour l’éventuelle invasion du nématode du pin (Bursaphelenchus xylophilus) dans le Massif Landais.L'objectif principal du troisième article est d'adapter la gestion forestière aux perturbations biotiques et abiotiques. On combine le modèle classique de Faustmann avec un modèle dynamique de population de ravageurs et un modèle de tempête pour calculer l'âge de coupe optimale et le bénéfice actualisé en séquence infinie (BASI) pour différents scénarios de perturbations. Le modèle est appliqué aux dégâts de la chenille processionnaire du pin (Thaumetopoea pityocampa) dans les Landes. Nos résultats ont montré que les tempêtes ont tendance à réduire l'âge optimal de la récolte, alors que le parasite tend à l'augmenter. Les éclaircies augmentent la rentabilité et constituent une stratégie de couverture efficace contre les deux risques. Dans le troisième article, nous avons introduit une règle de décision cut-or-keep pour modéliser le problème du propriétaire forestier après une tempête. Ces implications en termes de gestion sont étudiées plus en détail dans le quatrième article. Notre règle de décision conduit à des gains plus élevés (dans environ 75% des cas) qu’en suivant la règle, généralement utilisée en économie, qui consiste à couper et à replanter les arbres survivants indépendamment du niveau de dégâts. / In recent decades, the deterioration of forest health resulted in frequent pests’ outbreaks and the diffuse pathogens’ presence. These phenomena threaten forests’ ability to supply ecosystem goods and services to the society. It is therefore necessary to maintain tree health and reduce pest’s and pathogen’s impacts. This thesis approaches three management problems from an economic perspective such as the current invasion and the incumbent invasion of a forest pathogen as well as the outbreaks of a native pest. Starting from these three pest and pathogen management problems, the thesis aims at assessing the impacts of forest pests and pathogens and, secondly, informing how resources can be optimally allocated for assuring the long-term provision of good and services.Pest and pathogens invasions have an impact on the prices of wood products via supply shocks, which, in turn, influence forest management choices, thus introducing feedback effects between market and ecological dynamics at a large scale. The first paper aims at evaluating these impacts by combining a recursive partial equilibrium model with spatial-explicit pathogen-spread and pathogen-induced mortality models calibrated to represent the ash dieback in France (caused by the pathogen Hymenoscyphus fraxineus). Results showed that impacts are not homogeneous across regions and generally depend on the resource distribution, pathogen spread and market structure. We observed that the behavioural adaptation of forest managers (i.e., regeneration and harvesting choices) is a non-negligible component of the total standing volume loss.The second paper focusses on monitoring and control of an incumbent invasion. Monitoring and early detection of invasive species is important to mitigate the damages and reduce the control costs. However, when multiple decision-makers are involved, the monitoring effort of frontier landowners (landowners closer to the introduction point) is suboptimal because it does not consider the negative impacts of the invasion spreading to neighbouring properties. Through a two-player differential game combined with an epidemiological compartmental model, we computed the non-cooperative and the cooperative solution. We designed a monetary payment to sustain cooperation based on an intertemporal decomposition of the Nash bargaining scheme. We showed that this payment assured time-consistent outcomes, meaning that the ex-ante agreement between the two landowners was credible and self-enforcing. The model was calibrated for the possible invasion of the pine wilt nematode (Bursaphelenchus xylophilus) in south-western France.In the last two papers, the analysis is downscaled from the landscape level to the stand level and concentrates on a native defoliator pest. The main objective of the third paper is to adapt forest management to biotic and abiotic disturbances. The classic Faustmann model was combined with a pest population model and a windstorm model to compute the optimal rotation age and the land expectation value (LEV) for different disturbances scenarios. The model was calibrated for maritime pine (Pinus pinaster) plantations in south-western France and Pine Processionary Moth (PPM, Thaumetopoea pityocampa) cyclical outbreaks. Our results showed that storms tend to reduce the optimal harvest age, whereas PPM tends to increase it. Overall, the impact of PPM on the rotation length prevails and, here, risks increase rather than decrease the optimal rotation length. Thinnings increased profitability and constitute an effective hedging strategy against both risks. In the third paper, we introduced a cut-or-keep decision rule to model the forest owner problem after a storm event. Its economic and management implications are further investigated in the fourth paper. Unlike previous economic studies which assumed clearing and replanting regardless of the level of damages, the cut-or-keep condition led to higher payoffs in roughly 75% of the cases.

Le système immunitaire protège un organisme du développement de pathogènes et participe activement au maintien de la tolérance immunitaire. Les cellules dendritiques (DC) sont des cellules spécialisées dans l’équilibre pro et anti-inflammatoire de la réponse immunitaire. Les DC jouent un rôle important dans de nombreux contextes pathologiques notamment la transplantation d’organes, en oncologie et dans les pathologies inflammatoires. Elles sont modulables grâce à divers facteurs, intrinsèques et extrinsèques. Parce qu’elles sont capables d’induire une réponse tolérogène, ces cellules représentent des cibles intéressantes pour moduler la réponse immunitaire dans le contexte de la transplantation d’organes et des pathologies inflammatoires. Certains agents pathogènes utilisent des mécanismes d’échappement au système immunitaire en favorisant l’induction d’une tolérance immunitaire. Cette modulation est réalisée par le ciblage des récepteurs de reconnaissance des pathogènes (PRR) sur la présence des DC, induisant la synthèse d’une cytokine antiinflammatoire IL-10, un des inducteurs de la tolérance immunitaire. Notre stratégie a été de construire un anticorps bispécifique ciblant deux PRR différents à partir d’une banque d’anticorps anti-PRR. Notre travail montre que cet anticorps bispécifique est capable d’orienter les DC vers d’un profil tolérogène. Cet anticorps bispécifique induit un phénotype de DC semi-mature avec un profil de sécrétion pro-tolérogène avec de l’IL-10 et peu de cytokines inflammatoires. Le profil de tolérance immunitaire induite par ces cellules reste à explorer. Nos travaux ouvrent de perspectives intéressantes sur l’association des PRR en vue d’obtenir la modulation des cellules de l’immunité. / The immune system protects an organism from the development of pathogens and actively participates in maintaining immune tolerance. Dendritic cells (DC) are specialized cells in the balance and anti-inflammatory immune response. DC play an important role in many pathological contexts, including organ transplantation, oncology and inflammatory diseases. Various factors, both intrinsic and extrinsic, can modulate. Because they are capable to inducing a tolerogenic response, these cells represent interesting targets for the immune response in the context of organ transplantation and in inflammatory pathologies. Some pathogens use mechanisms of escape to the immune system by promoting the induction of immune tolerance. This modulation is achieved by targeting the pathogen recognition receptors (PRRs) present on the surface of DC, inducing the synthesis of an anti-inflammatory cytokine IL-10, one of the main inducers of immune tolerance. Our strategy was to construct a bispecific antibody targeting two different PPRs from an anti-PRR antibody library. Our work shows that this bispecific antibody is able to direct the DC to a pro-tolerogenic profile. This bispecific antibody induces a semi-mature DC phenotype with a secretion profile of pro-tolerogenic cytokines such as IL-10 and few inflammatory cytokines. The immune tolerance profile of these DC remains to be explored. Our work opens interesting perspectives on the association of PRRs in order to obtain the modulation of the cells of the immunity.

La gestion de populations de rongeurs est importante car ils peuvent causer divers problèmes économiques, écologiques et sanitaires. Cette gestion s'appuie sur des méthodes de prévention, celles-ci étant des mesures architecturales, hygiéniques et des pratiques agricoles. Elle s'appuie également sur des méthodes de lutte biologique, chimique et mécanique. La lutte chimique se fait principalement avec l'utilisation de rodenticides anticoagulants qui agissent plusieurs heures après ingestion permettant d'éviter l'éviction alimentaire. L'utilisation excessive de ces molécules a entrainé la sélection de résistance chez certains individus rendant leur utilisation peu efficace. Il y a alors eu le développement de nouvelles molécules, mais celles-ci sont plus écotoxiques. Nous nous sommes intéressés dans ces travaux de thèse à la gestion de populations de rongeurs dans un cadre de risque sanitaire leptospirosique. Les rongeurs sont les principaux réservoirs de leptospires pathogènes, des bactéries Spirochètes responsables de la leptospirose. La leptospirose est une zoonose ré-émergeante à répartition mondiale dont le nombre de cas annuel est évalué à approximativement un million et dont il y a eu une augmentation du nombre de cas ces dernières années. Elle est endémique en régions tropicales. C'est une maladie dont l'incidence réelle est sous-estimée en raison notamment de la grande variabilité de symptômes possibles allant du syndrome grippal à des formes rénales. Le taux de mortalité est élevé aux alentours de 10% mais pouvant aller jusqu'à 50% dans certains cas avec des complications pulmonaires. De nombreux facteurs influent sur le cycle complexe de transmission de la leptospirose. Il peut y avoir un risque sanitaire lié à la présence de rongeurs porteurs de leptospires pathogènes, qui peut être difficile à contrôler si les rongeurs sont résistants aux rodenticides anticoagulants utilisés pour réguler leurs populations. De plus, il peut y avoir des problèmes d'exposition à des risques écotoxiques lors de mise en place de traitements chimiques. Nous avons étudié plusieurs cas concrets montrant la difficulté dans la prise de décision liée à la gestion des rongeurs dans des contextes divers. Dans un contexte de problèmes économiques, nous avons analysé le portage de leptospires pathogènes par des campagnols des champs et des campagnols terrestres ainsi que la résistance de cible à la bromadiolone, molécule utilisée en lutte chimique à basse densité de population. Nous nous sommes intéressés à l'influence de la perception sociétale sur le risque sanitaire lié à des souris dans un élevage bovin dans lequel il y a des cas de leptospirose humaine et de leptospirose bovine. Dans le cadre d'un projet visant à étudier l'efficacité de gestion de populations de rongeurs commensaux en Martinique dans un contexte leptospirosique, nous avons regardé l'exposition des rongeurs aux AVKs et la résistance de cible aux AVKs. Pour le portage de leptospires pathogènes par les campagnols nous avons trouvé des prévalences allant de 3% à 53% selon la zone étudiée. Il y avait 3 mutations sur le gène vkorc1 amenant peu de résistance de cible à la bromadiolone. Dans l'élevage bovin nous avons notamment trouvé que la perception sociétale de l'éleveur sous-estimait le risque lié aux souris dont 41% étaient porteuses de leptospires pathogènes et 50% étaient porteuses de mutations du gène vkorc1 amenant de la résistance de cible aux AVKs. En Martinique nous avons trouvé que 54% des individus analysés avaient été exposé à au moins une molécule AVKs et qu'il y avait plusieurs mutations du gène vkorc1 dont certaines pas encore caractérisées amenant de la résistance de cible aux AVKs. La gestion des rongeurs est un problème complexe avec plusieurs facteurs à prendre en compte que ce soient les risques liés à l'exposition aux rongeurs ou ceux liés à l'utilisation de rodenticides anticoagulants [etc...] / Management of rodent populations is important because they can cause various economic, ecologic and health problems. This management relies on prevention methods, these ones being architectural, hygienic and agricultural practices. It relies on biologic, chemical and mechanic control methods. Chemical control methods are made mainly with the use of anticoagulant rodenticide acting several hours after ingestion to provide food eviction. Excessive use of these molecules led to resistance selection of some individuals yielding their use underperforming. Then there has been new molecules development, but they are more ecotoxic. In these thesisworks we are interested in management of rodent populations within a framework of health risk of leptospirosis. Rodents are main reservoirs of pathogenic leptospires, Spirochete bacterias responsible of leptospirosis. Leptospirosis is a worldwide re-emerging zoonosis of which there are approximately one million of cases each year and of which there is an increasing number of cases these last years. It is endemic in tropical regions. It is a disease of which real incidence is underestimated because of especially large variability of possible symptoms ranging from flu syndrome to renal forms. Mortality rate is high around 10% and up to 50% in certain cases with pulmonary complications. Numerous factors influence on complex transmission cycle of leptospirosis. There can be health risk associated with presence of rodent carriers of pathogenic leptospires, which can be difficult to control if rodents are resistant to anticoagulant rodenticides used to regulate their populations. Furthermore, there can have exposition problems to ecotoxic risks throughout establishment of chemical treatment. We studied several concrete cases showing the difficulty in decision-making relied with rodent management in various contexts. In a context of economic problems, we analysed pathogenic leptospires carriage by meadow voles and ground voles as well as target resistance to bromadiolone, used molecule in chemical control of low population density. We are interested in influence of societal perception on health risk relied with mice in bovine farming in which there are human and bovine leptospirosis cases. In framework of a project leading to study efficiency of commensal rodent populations management in Martinique in a leptospirosis context, we looked rodent exposition to AVKs and target resistance to AVKs. For pathogenic leptospires carriage by voles we found prevalence ranging from 3% to 53% according to studied area. There were 3 mutations on vkorc1 gene leading to few target resistances to bromadiolone. In the bovine farming we found especially that societal perception of the breeder underestimated risk relied with mice of which 41% were carriers of pathogenic leptospires and 50% were carriers of vkorc1 gene mutations leading to target resistance to AVKs. In Martinique we found that 54% of analysed individuals have been exposed to at least one AVKs molecules and that there were several vkorc1 gene mutations in which certain were not characterised yet leading to target resistance to AVKs. Rodent management is a complex problem with several factors to take into account whether risks relied with rodent exposition or those relied with the use of anticoagulant rodenticides. Furthermore, the concept of risk is scientific but the perception which is subjective participates in decision-making of a way of management

La détection et quantification d’agent biologique occupe une place prépondérante dans la prévention et la détection des dangers possibles pour la santé publique (épidémie ou pandémie), l’environnement ainsi que d’autres risques contextuelles (bioterrorisme, armes biologique ou chimiques…etc.). Par conséquent, le développement d’un système portable et à moindre coût permettant de détecter ces dangers constitue l’axe de recherche pluridisciplinaire de la collaboration entre différents laboratoires de l’UPMC (Paris 6) et « RWTH university » à Aachen en Allemagne. Dans ce projet, nous avons étudié les aspects pluridisciplinaires d’un microsystème (LoC) électromagnétique de détection immunologique basé sur l’utilisation de nanoparticules magnétiques (MNP). En raison de leur extractabilité et de leur triabilité, les MNP sont adaptées à l'examen d'échantillons biologiques, servant de marqueurs pour des réactions biochimiques. La plupart des techniques classiques de détection existantes sont basées sur des méthodes colorimétrique, fluorescence ou électrochimique qui souffrent en majorité de problème de temps d’analyse et de sensibilité. A cet égard, Les méthodes d’immuno-détection magnétiques constituent une alternative prometteuse. Cette détection est effectuée à l’aide des MNP qui sont spécifiquement bio-fonctionnalisés en surface afin d’être liée à la cible (virus, anticorps…etc). La nouvelle méthode magnétique de mélange de fréquence permet la détection et la quantification de ces MNP avec une grande dynamique. Dans cette thèse, l’effort est dirigé vers la miniaturisation de ce système. Pour ce faire, nous avons développé un ensemble d’outils analytiques et de simulations multiphysiques afin d’optimiser les dimensions des parties électromagnétique (bobines planaires) et microfluidiques. Par la suite, des prototypes de cette structure de détection à partir de bobines en circuits imprimés et de réservoirs microfluidiques en PDMS sont dimensionnés et réalisés. Les performances de ces prototypes ont été évaluées en termes de limite de détection de MNP, linéarité et plage dynamique. En outre, ces prototypes ont permis de valider les outils de dimensionnement réalisés. Une limite de détection de nanoparticules magnétiques de 15ng/mL a été mesurée avec un volume d'échantillon de 14 μL correspondant à une goutte de sang. Finalement, la validation du système quant à l’immuno-détection est abordée avec un état de l’art et le développement d’une procédure de fonctionnalisation biochimique de surface ainsi que des premiers tests pour sa validation. / The detection and quantification of a biological agent or entity has become paramount to anticipate a possible health threat (epidemic or pandemic), environmental threat or to combat other contextual threats (bioterrorism, chemical and biological weapons, drugs). Consequently, developing a portable cost effective device that could detect and quantify such threats is the research focus of the joint multidisciplinary project between UPMC (Paris 6) laboratories and RWTH university in Aachen, Germany. In the framework of this project, we have studied the multidisciplinary aspects of an electromagnetic microsystem for immunologic detection based on magnetic nanoparticles (MNP) in a microfluidic lab-on-chip (LoC). Because of their extractability and sortability, magnetic nanoparticles are adapted for examination of biological samples, serving as markers for biochemical reactions. So far, the final detection step is mostly achieved by well-known immunochemical or fluorescence-based techniques which are time consuming and have limited sensitivity. Therefore, magnetic immunoassays detecting the analyte by means of magnetic markers constitute a promising alternative. MNP covered with biocompatible surface coating can be specifically bound to analytes, cells, viruses or bacteria. They can also be used for separation and concentration enhancement. The novel frequency mixing magnetic detection method allows quantifying magnetic nanoparticles with a very large dynamic measurement range. In this thesis, emphasis is put on the miniaturized implementation of this detection scheme. Following the development of analytical and multiphysics simulations tools for optimization of both excitation frequencies and detection planar coils, first multilayered printed circuit board prototypes integrating all three different coils along with an adapted microfluidic chip has been designed and realized. These prototypes have been tested and characterized with respect to their performance for limit of detection (LOD) of MNP, linear response and validation of theoretical concepts. Using the frequency mixing magnetic detection technique, a LOD of 15ng/mL for 20 nm core sized MNP has been achieved with a sample volume of 14 μL corresponding to a drop of blood. Preliminary works for biosensing have also been achieved with a state of the art of surface functionalization and a developed proposed biochemical immobilization procedure and preliminary tests of its validation.

Ixodes ricinus est l’espèce de tique la plus abondante et ayant la plus vaste répartition géographique en Europe. Elle est le vecteur de nombreux agents pathogènes d’importance en santé publique et vétérinaire. Le remplacement des acaricides générant pollution environnementale et apparition croissante de résistances requiert le développement urgent de nouvelles stratégies de lutte efficaces contre les tiques et les agents pathogènes qu’elles transmettent. La découverte de telles stratégies passe nécessairement par une meilleure connaissance des interactions entre les tiques, leurs hôtes et les agents pathogènes transmis. La salive de tique, à l’interface de ces interactions, est un fluide essentiel pour ces arthropodes et possède notamment des propriétés protéolytiques, anticoagulantes, immunomodulatrices, analgésique, et anti-inflammatoires qui permettent à la tique de réaliser ses repas sanguins extrêmement longs. Afin de comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la transmission des agents pathogènes et pour identifier de possibles candidats vaccinaux contre I. ricinus, une étude transcriptomique comparative entre des glandes salivaires infectées et non infectées par la bactérie Bartonella henselae a été antérieurement réalisée. Le transcrit le plus surexprimé suite à cette infection était IrSPI, un inhibiteur de sérine protéase de la famille des Kunitz. Les analyses fonctionnelles par ARN interférence ont montré l’implication de ce gène dans le gorgement et de l’infection des glandes salivaires par B. henselae. Ainsi, les travaux de thèse présentés ici ont concerné l’analyse structurelle, biochimique et fonctionnelle de IrSPI en tant que molécule impliquée dans les interactions tick-hôte-pathogène. Le premier objectif était de définir la structure et la séquence du gène IrSPI mais, malheureusement, bien que nos résultats aient permit des avancés sur cette question, nous n'avons pu obtenir la totalité de sa séquence. Dans un second temps, la dynamique d’expression d’IrSPI a été évaluée au cours du gorgement et de l’infection des tiques par différents agents pathogènes, montrant que son expression est induite par le repas sanguin, par des agents transmis par la tique mais pas par Escherichia coli, bactérie non transmise. De plus, nos résultats ont montré l’expression de IrSPI dans plusieurs organes de la tique, suggérant son implication dans diverses fonctions au sein de ce vecteur. Parmi elles, la mise en évidence d'une injection, par la salive, de la protéine à l'hôte vertébré nous a permis d'envisager un rôle sur les réponses de l'hôte à la piqûre de tique. Nos résultats n’ont montré aucune implication dans la voie extrinsèque de la coagulation ni dans la fibrinolyse, ni dans l’angiogenèse. En revanche, ils ont démontré que IrSPI inhibe la prolifération des lymphocytes TCD4+ sous stimulation monogénique quand chez des lymphocytes B non stimulés IRSPI, il induit une hausse de la prolifération. De plus IrSPI a montré une action négative significative sur la production de la majorité des cytokines et chimiokines pro-inflammatoires produites par les macrophages et les splénocytes. Ainsi, IrSPI, correspond à un des composants salivaires d’I. ricinus lui permettant de moduler la réponse immune de l’hôte pour lui permettre de prélever son repas sanguin tout en favorisant la transmission des agents pathogènes. Enfin, des résultats préliminaires dans l'identification des interactants de IrSPI à la fois chez la tique et l’hôte vertébré ouvre de nombreuses voies de recherche quant à la compréhension de ses fonctions. / Ixodes ricinus tick species, the most abundant and widespread tick in Europe, is an important vector of pathogens affecting both animal and human health. To replace the use of acaricides that generate environmental contamination and resistances, new environmentally sustainable approaches providing broad protection against ticks and tick-borne pathogens (TBP) are urgently needed. Such development requires improved understanding of the biology of ticks and more particularly of their interactions with vertebrate hosts and TBP. Tick saliva is an essential biofluid for ticks, as its proteolytic, anticoagulant, immunomodulatory, analgesic and anti-inflammatory activities allow ticks to acquire their blood meal under optimal conditions. Moreover, injection of saliva during blood feeding represents the principal route by which TBP are transmitted to the host. To understand the molecular mechanisms involved in TBP transmission, as well as to identify putative vaccine candidates against I. ricinus, salivary glands from bacteria infected and uninfected ticks were previously compared by high throughput transcriptomics. The most up-regulated transcript following infection was IrSPI, which belongs to the Kunitz/BPTI inhibitor family. Functional analyses via RNAi knockdown experiments revealed that IrSPI enhances both blood feeding and bacterial burden in the salivary glands. This present PhD work concerns then the structural, biochemical and functional characterization of IrSPI as a molecule involved in tick-host-pathogen interactions. Our aim was first to define the structure of IrSPI gene but, unfortunately, while our results have led to progress on this issue, we have not been able to get the full sequence. Then, the dynamic of IrSPI expression was evaluated during both tick feeding and colonization of ticks by pathogens, showing that its expression is induced by blood feeding and TBP but not by Escherichia coli that is not transmitted by I. ricinus. In addition, our results shown the expression of IrSPI in several tick organs, suggesting its implication in several functions in tick physiology. Among them, the discovery of the injection of IrSPI, through the saliva, to the vertebrate host allowed us to consider a role in host responses to tick bite. Evaluation of IrSPI effect on host showed no impact on coagulation through extrinsic pathway, as determined by analysis of thrombin generation time and by fibrinolysis, or in angiogenesis. However, it inhibited the proliferation of mitogen-stimulated CD4+ lymphocytes and increased unstimulated-B cell proliferation. In addition, IrSPI also modulated cytokine production from macrophages and splenocytes, repressing significantly most of proinflammatory cytokines and chemokines. Thus, we demonstrated that IrSPI plays a role in modulating the host immune response during blood feeding. Finally, preliminary results in the identification of the protein’s interactants open many research perspectives for understanding how IrSPI acts in tick physiology and counteracts host responses to tick injury and pathogen transmission.