Les insectes sociaux représentent le paradigme de la vie coopérative dans le règne animal. Ceci repose sur l’existence d’une division des activités reproductrices entre des individus reproducteurs (les reines et les mâles) et une majorité d’ouvrières sacrifiant leurs propres potentialités reproductives pour assurer l’essentiel des tâches logistiques nécessaires à l’essor des sociétés. Chez les Hyménoptères sociaux, l’analyse comparative des stratégies de reproduction révèle que la structure monogyne (une reine par société) et monandre (un seul accouplement par reine) est l’état ancestral des sociétés. Cette structure favorise une corrélation génétique élevée entre les ouvrières et le couvain qu’elles élèvent et, par conséquent, leur succès reproductif global (inclusive fitness). Cependant, un nombre croissant d’études génétiques montre que la structure des sociétés peut fortement s’éloigner de ce pattern. Ceci est particulièrement manifeste chez les fourmis, lesquelles présentent un très large polymorphisme social se traduisant par une grande variabilité du nombre de femelles reproductrices au sein des sociétés. Les formicidés sont également remarquables par la diversité de leurs modes de reproduction. Cette diversité concerne la fréquence des accouplements (monandrie/polyandrie) ou encore l’exploitation conditionnelle des modes de reproductions sexuée et asexuée. Chez quelques espèces, les futures reines sont en effet produites par parthénogenèse (elles sont des quasi-clones de leur mère), alors que les ouvrières sont issues d'une reproduction sexuée classique. Cette stratégie exceptionnelle permet aux reines d'accroître le taux de transmission de copies de leurs gènes dans la descendance, tout en conservant les bénéfices d'une diversité génétique dans la force ouvrière. Cette grande diversité de structures sociales et de modes de reproduction suggère l’action de nombreuses pressions sélectives. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse de doctorat visent à déterminer les facteurs responsables du large polymorphisme social et des nombreux modes de reproduction observés chez les fourmis désertiques du genre Cataglyphis. Ils sont articulés autour de deux axes principaux. <p>Les analyses phylogénétiques montrent que la polyandrie est ancestrale au sein du genre Cataglyphis. Le premier axe de ce travail a pour but d’étudier les causes évolutives justifiant le maintien d’un tel système de reproduction au sein de ce genre. Ce travail porte sur les avantages d’une diversité génétique accrue parmi les ouvrières. Une telle diversité génétique permettrait notamment d'accroître le polymorphisme de taille des ouvrières et l'efficacité de la division du travail [Chapitre 1], ou la résistance aux pathogènes de la force ouvrière [Chapitre 2]. [1] Ce premier travail a été réalisé sur Cataglyphis cursor, une espèce strictement monogyne et polyandre. Les résultats de cette étude révèlent une très grande fidélité des ouvrières à la tâche. Ils montrent l’existence d’une association significative entre la tâche réalisée par une ouvrière et sa lignée paternelle, ainsi qu’entre la taille des ouvrières et la tâche effectuée. [2] Le second travail de cette thèse a été réalisé chez C. mauritanica. Nos résultats montrent que la résistance aux pathogènes diffère entre ouvrières issues de différentes lignées paternelles lorsque ces dernières sont isolées. Curieusement, cette différence s’estompe lorsque les lignées paternelles sont regroupées au sein des sociétés polyandres. Dès lors, la polyandrie permettrait d’homogénéiser l’immunité des sociétés. Nos données montrent cependant que la résistance des ouvrières à Metarhizium anisopliae n’est pas corrélée à la diversité génétique de la colonie ou au nombre d’accouplements des reines.<p>Le second axe de ce travail porte sur les stratégies de reproduction remarquables observées chez les espèces de Cataglyphis appartenant au groupe altisquamis :C. velox, C. mauritanica, C. humeya et C. hispanica. Ces espèces partagent une stratégie unique dans le règne animal, appelée hybridogénèse sociale. L’hybridogénèse classique est un système reproductif dans lequel les parents issus de lignées génétiques distinctes s’hybrident. Alors que les génomes maternels et paternels sont exprimés dans la lignée somatique des descendants, le génome paternel est systématiquement écarté de la lignée germinale. En conséquence, seul le génome maternel est transmis aux générations futures. Dans le schéma d’hybridogénèse sociale reporté dans ces travaux, les reines s’accouplent systématiquement avec un mâle originaire d’une lignée génétique distincte. Elles utilisent la reproduction sexuée pour la production d’une caste ouvrière stérile intégralement hybride (analogue à la lignée somatique) et la reproduction asexuée par parthénogénèse pour la production des castes reproductrices mâles et femelles (analogues à la lignée germinale). Dans ce système, bien que les génomes paternels et maternels soient exprimés dans la caste ouvrière, seul le génome maternel est transmis aux descendants reproducteurs [Chapitre 3]. Le groupe altisquamis est représenté par plusieurs espèces au sein desquelles deux lignées génétiques s’hybrident systématiquement pour la production de la caste ouvrière. Le dernier chapitre de cette thèse [4] est une analyse phylogéographique des espèces de ce groupe dans la péninsule ibérique. Les résultats confirment l’existence d’une seule paire de lignées génétiques au sein de chaque espèce. Ces résultats révèlent également une contradiction entre les marqueurs nucléaires et mitochondriaux traduisant la complexité du système reproductif. Ces travaux soulignent l’ambiguïté des relations phylogéniques entre espèces d’un tel système et discutent de son implication dans la spéciation des espèces hybridogénétiques. <p><p><p>Social insects represent the most extreme form of cooperative life in the animal kingdom. This is based on the existence of a division of reproductive activities between the reproductive individuals (queens and males) and a majority of workers performing all logistical tasks at the expense of their own reproduction. In social Hymenoptera, comparative analysis of reproductive strategies reveals that colonies headed by a single mated queen (monogyny/monoandry) is the ancestral structure of colonies. This structure provides a high genetic correlation between the workers and the brood they raise and, therefore, their overall reproductive success (inclusive fitness). However, an increasing number of genetic studies reveal that the reproductive structure of colonies can strongly differ from this pattern. This is particularly obvious in ants, which have a very large social polymorphism resulting in a large variability in the number of reproductive females within colonies. The Formicidae are also remarkable for the diversity of their modes of reproduction. This diversity relates to mating frequency (monoandry/polyandry) or conditional use of sexual and asexual reproduction. In some species, new queens are produced by parthenogenesis (they are almost clones of their mothers), while the workers arise from a classical sexual reproduction. By using alternative modes of reproduction for queen and worker castes, queens can increase the transmission rate of their genes to their reproductive female offspring while maintaining genetic diversity in the worker population. This high diversity of social structures and modes of reproduction suggests the occurrence of many selective forces. This thesis aimed at determining environmental and genetic factors responsible for the large social polymorphism and the high diversity of reproductive modes display by Cataglyphis desert ants. This thesis is divided into two main parts. <p>Phylogenetic analyses show that polyandry is ancestral across the genus Cataglyphis. The first part of this thesis examines the genetic hypothesis to account for the evolution and maintenance of multiple mating by queen in this genus. This work focuses on the benefits of increased genetic diversity among workers. Such genetic diversity may increase the size polymorphism of the worker force and improve efficiency of the division of labor [Chapter 1] or increase pathogen resistance of the colony [Chapter 2]. In Chapter 1, the genetic hypothesis to enhance efficiency of division of labor was tested on Cataglyphis cursor, a strictly monogynous and polyandrous species. The results reveal a great fidelity in task performance by workers. They reveal a significant association between patriline and task preference: workers belonging to different patrilines differ in their propensity to perform a given task. We also found that worker size is closely associated with task specialization. The second work of this thesis [Chapter 2] was performed in C. mauritanica. Our results show that resistance to pathogens differs between workers from different patrilines when patrilines are raised separately. Surprisingly, this difference disappears when the patrilines are grouped within polyandrous colonies. Therefore, polyandry would standardize the overall resistance of colonies. Consistent with this result, our data show a positive association between the number of matings by the queens and colony resistance to Metarhizium anisopliae. <p>The second part of this thesis expounds the unorthodox reproductive strategies observed in species belonging to the group Cataglyphis altisquamis: C. velox, C. mauritanica, C. hispanica and C. humeya. These species share a unique strategy in the animal kingdom, called social hybridogenesis. Hybridogenesis is a sexual reproductive system, whereby parents from different genetic origin hybridize. Both the maternal and paternal genomes are expressed in somatic tissues, but the paternal genome is systematically excluded from the germ line, which is therefore purely maternal. Consequently, only the maternal genome spread across generations. Here, we report a unique case of hybridogenesis at a social level. Queens mate exclusively with males originating from a different genetic lineage than their own to produce hybrid workers, while they use parthenogenesis to produce the male and female reproductive castes. In consequences, all sterile workers (somatic line) are sexually produced hybridogens, whereas sexual forms (germ line) are clonally produced. Thus, only maternal genes are perpetuated across generations [Chapter 3]. The group C. altisquamis is represented by several hybridogenetic species in which two highly divergent genetic lineages co-occur, despite their constant hybridization. The last chapter of this thesis [Chapter 4] is a phylogeographic analysis of C. altisquamis species in the Iberian Peninsula. Our results confirm the existence of a single pair of genetic lineages within each species. Our results also reveal strong incongruences between nuclear and mitochondrial markers that reflect the reproductive system complexities. These studies reveal phylogenetic ambiguities among these hybridogenetic species and discuss the involvement of such unconventional system in speciation process.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Malgré la disponibilité d’un traitement curatif et un vaccin largement utilisé, l’OMS estime qu’approximativement un tiers de la population mondiale est infectée par Mycobacterium tuberculosis, l’agent étiologique de la tuberculose, et qu’environ 2 millions de personnes en meurent chaque année. La compréhension de l’épidémiologie de la tuberculose et les actions de contrôle de la maladie ont été, récemment, compliquées par l’émergence de bacilles tuberculeux résistants aux antibiotiques et par la synergie fournie par la co-infection avec le VIH. Une tendance alarmante pour la santé publique est l’émergence de souches résistantes à plusieurs antibiotiques (multi-résistantes, MDR), définies comme des isolats résistants au moins à l’isoniazide (INH) et la rifampicine (RIF), les deux agents anti-tuberculeux les plus puissants.<p><p>La sélection de mutants résistants se produit chez le patient lorsque les taux d’antibiotiques présents dans le corps sont sub-thérapeutiques ou lorsque la thérapie est inappropriée. Un des facteurs favorisant est l’exceptionnelle durée de la chémothérapie. Le besoin de maintenir des taux élevés d’antibiotiques pendant des mois, combiné avec la toxicité inhérente des agents, résultent en une observance incomplète du traitement par le patient et le risque d’acquérir des résistances. La résistance aux antibiotiques chez M. tuberculosis résulte d’altérations dans des gènes chromosomiques spécifiques. Les causes génétiques de la résistance ont été définies pour certains antibiotiques bien que plusieurs inconnues persistent. <p><p>Le présent travail a consisté en l’étude du problème de la résistance aux antibiotiques anti-tuberculeux par différentes approches :l’analyse génétique des mécanismes de résistance, l’évaluation de l’activité thérapeutique de nouvelles molécules et la caractérisation du profil de résistance de souches cliniques. <p><p>L’acide p-aminosalicylique (PAS) est un antibiotique bactériostatique de deuxième ligne dont le mécanisme d'action sur le bacille tuberculeux est incompris. Récemment, en utilisant la mutagenèse par transposon, la résistance au PAS fut associée à des mutations de la thymidylate synthase encodée par le gène thyA. Suite à cette découverte, nous avons entrepris une étude moléculaire de souches cliniques et de mutants spontanés résistants au PAS. Des mutations du gène thyA furent identifiées chez seulement 37% des souches. En tout, vingt-quatre mutations différentes furent identifiées dans le gène thyA. Les séquences nucléotidiques de cinq autres gènes de la voie de synthèse du folate et de la thymine (dfrA, folC, folP1, folP2, et thyX) ainsi que de 3 gènes encodant des N-acétyltransférases (nhoA, aac1 et aac2) furent également analysées mais aucune mutation associée à la résistance au PAS n’a pu être mise en évidence. L’utilisation de techniques bioinformatiques de prédiction structurelle révèle que les mutations identifiées affectent soit la structure soit le site fonctionnel de ThyA. L’étude des profils de croissance des organismes résistants au PAS nous permit de constater que les organismes porteurs d’une mutation de la protéine ThyA présentent un profil de croissance constant en présence de concentrations croissantes de PAS. Les organismes résistants au PAS possédant une protéine ThyA sauvage répondent, quant à eux, aux concentrations croissantes de PAS de façon dose-dépendante, indiquant que le(s) mécanisme(s) alternatif(s) de résistance au PAS est (sont) dose-dépendant(s).<p><p>La thymidylate synthase est également une des cibles du 5-fluorouracil (5-FU), l’agent chimiothérapeutique le plus largement utilisé pour le traitement du cancer colorectal avancé. Etant donné l’augmentation du nombre de souches résistantes de M. tuberculosis, de nouveaux composés anti-tuberculeux sont nécessaires de façon urgente. Ici, nous avons évalué l’efficacité in vitro et in vivo du 5-FU sur M. tuberculosis. La concentration minimale inhibitrice du 5-FU fut déterminée sur une collection de souches cliniques sensibles et multi-résistantes ainsi que sur des mutants spontanés résistants au PAS. Tous les isolats montrèrent une sensibilité au 5-FU à des concentrations allant de 0.4 à 1.8 µg/ml, et ce indépendamment de leur profil de sensibilité/résistance aux agents anti-tuberculeux actuels. Les études in vivo du 5-FU (sur un modèle murin de tuberculose active) montrèrent une efficacité de celui-ci durant les deux premières semaines de traitement puis une perte d’activité à la troisième semaine, vraisemblablement engendrée par les effets secondaires du 5-FU.<p><p>L’éthionamide (ETH) est un autre antibiotique de deuxième ligne dont l’utilisation est limitée aux tuberculoses multi-résistantes étant donné les effets secondaires qu’il engendre. Ces dernières années, les études ont montré que l’ETH est un pro-médicament, transformé en forme active par l’enzyme monooxygénase EthA dont l’expression est contrôlée par le répresseur transcriptionnel EthR. Notre étude décrit l’élaboration d’inhibiteur d’EthR capable d’augmenter la sensibilité de M. tuberculosis à l’ETH suite à l’amélioration de son activation. Les composés synthétisés et sélectionnés pour leur capacité à inhiber l’interaction EthR-ADN furent co-cristallisés avec EthR. Les structures tridimensionnelles des complexes furent utilisées pour la synthèse d’analogues capables d’améliorer la puissance de l’ETH en culture. Les molécules les plus prometteuses furent testées sur un modèle murin de tuberculose. Pour un des inhibiteurs d’EthR testés, nous avons montré que sa co-administration avec l’ETH permet une réduction de la dose d’ETH utilisée de 3 fois, pour l’obtention d’une même réduction de charge mycobactérienne pulmonaire. Ce travail démontre la possibilité d’augmenter l’index thérapeutique de l’éthionamide en agissant pharmacologiquement sur le mécanisme régulateur de son activation.<p><p>Dans certaines régions du monde, le problème de la multi-résistance devient très présent. Nous avons étudié l’état de la situation à Mourmansk (Fédération russe), une région à haute incidence de tuberculose. La résistance aux antibiotiques et l’épidémiologie moléculaire de la tuberculose furent étudiées sur des isolats collectés en 2003 et 2004 dans cette région. Une extrêmement haute prévalence de tuberculose multi-résistante (MDR-TB) fut constatée à la fois pour les nouveaux cas (primaires) (26%) et les cas précédemment traités (72.9%). Le typage des souches MDR primaires révèle une appartenance au génotype Beijing pour la plupart des isolats (79.8%) et l’homogénéité génétique des souches suggère une transmission active au sein de la population. L’analyse moléculaire des gènes impliqués dans la résistance à l’INH et à la RIF montre la présence des mutations katG codon 315 et rpoB codon 531 chez, respectivement, 98,2% et 76,3% des isolats MDR-TB primaires. La haute fréquence de ces mutations « communes » suggère la possible utilisation de tests moléculaires ciblant spécifiquement ces mutations pour détecter rapidement la plupart des cas de MDR-TB.<p><p>Nos travaux illustrent les différentes voies à suivre pour maitriser le problème de la résistance aux antibiotiques :l’élucidation des mécanismes de résistance, le développement de nouveaux médicaments et la détection rapide des cas de résistance.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Shigella provoque la dysenterie bacillaire en envahissant les muqueuses du colon. Cette maladie diarrhéique est responsable d’un million de décès par an essentiellement dans les pays en voie développement. Les gènes nécessaires àl’entrée dans les cellules hôtes sont regroupés sur un fragment d’ADN plasmidique de 30-kb. Celui-ci contient deux types de gènes, les gènes ipa(B, C et D) et ipgcodant pour des protéines responsables de l’entrée de la bactérie dans les cellules, et les gènes mxi/spacodant pour un système de sécrétion appelétype III (SST3) nécessaire àla sécrétion des facteurs de virulence. Les gènes mxi/spaetipa/ipgsont exprimés à37°C et les protéines Ipa/Ipgrestent dans le cytoplasme jusqu’àce que le SST3 soit activéau contact de la cellule hôte. Ce contact induit l’internalisation de la bactérie par macropinocytose, suivie de sa dissémination intra-et intercellulaire. Des observations en microscopie électronique (ME) montrent que le SST3 est composéde trois parties: i) une aiguille dont la longueur est régulée à50 nm par la protéine Spa32, ii) un corps basal qui traverse les membranes interneet externe ainsi que le peptidoglycane, et iii) un bulbe cytoplasmique. Le SST3 est le dispositif principal de virulence et permet l’injection de facteurs de virulences du cytoplasme bactérien vers celui de la cellule cible. Shigelladoit sécréter ces protéines de manière ordonnée. Très peu de travaux ont abordécette question. L’objectif principal de ce travail de thèse a étéd’étudier les mécanismes moléculaires impliqués dans la hiérarchie de sécrétion.Nous avons principalement investiguéle rôle de 3 protéines: Spa32, Spa40 et MxiC dans la sécrétion. Nous avons montré, par des études génétiques, que contrairement aux études publiées sur les protéines homologues, Spa32 n’agit pas comme un «molecularruler»pour réguler la taille de l’aiguille. Nous avons montréque cette régulation nécessite l’interaction de Spa32 via ses résidus 206-246 au domaine C-terminal de Spa40 (Spa40C) (Botteaux et al. 2008a). Ayant identifiécette interaction avec Spa40, l’étape suivante de notre travail a portésur la caractérisation de la fonction du gène spa40par des méthodes génétique, biochimique et structurale (ME). Nos résultats montrent que Spa40 joue un rôle important dans l’assemblage du SST3. Des plus, nous avons mis en évidence de nouvelles interactions impliquant Spa40C et des composants du SST3 (Botteaux et al. in preparation).Parallèlement àces travaux, nous avons montréque l’inactivation du gène mxiCaboutit àune dérégulation spécifique de la sécrétion des effecteurs sans altérer celle des translocateurs IpaB et IpaC. Cette augmentation de sécrétion est due àune augmentation de transcription des gènes tardifs, conséquence de la sécrétion précoce de l’anti-activateur transcriptionnel, OspD1 (Botteaux et al. 2008b). De plus, nous avons montréque MxiC est un substrat de l’appareil de sécrétion et que cette sécrétion est associée àsa fonction. Finalement, la mise en évidence d’une interaction entre MxiC et Spa47, l’ATPase du SST3 nous permet de proposer un modèle régulant la hiérarchie de sécrétion des effecteurs.Dans une autre partie de notre travail, nous avons identifié, par des expériences de ME et d’immunomarquage, que l’invasineIpaD est localisée au sommet de l’aiguille du SST3 oùelle lui sert de bouchon. Enfin, de manière très intéressante, nous avons montréque des anticorps anti-IpaD neutralisent l’entrée de Shigelladans les cellules (Sani, Botteaux et al. 2007, dépôt de brevet). IpaD, étant conservée dans les isolats invasifs de Shigella, représente donc un réel candidat vaccinal pouvant pallier la diversitédes sérotypesbactériens.En conclusion, nos travaux représentent une contribution importante àla compréhension des mécanismes de virulence bactériens et dépassent le cadre de Shigellapuisque les systèmes de sécrétion sont hautement conservés parmi plusieurs pathogènes. L’identification de drogues pouvant interférer avec ces systèmes de sécrétion représente une voie d’avenir pour le développement de nouveaux agents anti-infectieux. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'objectif principal de ce travail etait d'explorer les bactéries pathogènes que recèle le tube digestif des gorilles. Pour ce faire, un total de 48 échantillons de selles, provenant du Cameroun, appartenant à 21 gorilles ont été analysés. D'abord la culturomique et le pyroséquençage ont été utilisés pour évaluer exhaustivement la diversité bactérienne. En appliquant la culturomique, 86 conditions de culture dont des milieux fabriqués à base de plantes tropicales, sur un échantillon de selles de gorille, 12 800 colonies microbiennes ont été isolées et testées, et 147 espèces bactériennes identifiées. De nombreux pathogènes opportunistes ont été observés, dont 8 qui sont fréquemment associés à des maladies chez l'homme: Mycobacterium bolletii, Proteus mirabilis, Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens, Escherichia coli, Staphylococcus aureus et Clostridium botulinum. En utilisant la PCR en temps réel pour cribler des pathogènes bactériens dans les 48 échantillons de selles de gorilles, des bactéries fastidieuses telles que Bartonella spp. Borrelia spp., Coxiella burnetii, Tropheryma whipplei ont été observées. Nous avons estimé la prévalence de ces agents pathogènes qui varie entre 4,76% et 85,7%. Ce travail a permis de savoir que l'homme et le gorille ont en commun plusieurs espèces bactériennes dont des pathogènes émergents. Par conséquent, les gorilles sauvages peuvent servir de réservoir et de source pour l'émergence et/ou la réémergence des bactéries pathogènes pour l'homme. / The main objective of this work is to explore the gorilla's potential role as a reservoir for pathogenic bacteria. We used both microbial culturomics and pyrosequencing to analyze the gorilla gut bacteria. By applying culturomics to one index gorilla, we tested 12,800 colonies and identified 147 different bacterial species, including 5 new species. Many opportunistic human pathogens were observed, including 8 frequently associated with human disease: Mycobacterium bolletii, Proteus mirabilis, Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens, Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Clostridium botulinum. Using specific real-time PCR on 48 gorilla fecal samples, we also observed the fastidious pathogens Bartonella spp. Borrelia spp., Coxiella burnetii, Tropheryma whipplei. Using microsatellite analysis of the gorilla samples, we estimated that the prevalence of these pathogens was between 4.76% and 85.7%. Therefore, the gorilla shares many bacterial pathogens with humans, which suggests that wild gorillas might be a reservoir for the emergence and/or reemergence of these pathogens, especially in areas where human and gorilla habitats overlap and because of the increasing presence of humans in the African equatorial forests.

Dans les écosystèmes marins côtiers, l‘activité anthropique et les paramètres naturels induisent chez lesorganismes aquatiques des situations de «multistress». Parmi ces paramètres, deux d‘entre eux ont été étudiés:La contamination métallique et l’infection bactérienne. Dans ce contexte la compréhension des réponsesmoléculaires et physiologiques de l’ormeau rouge Haliotis rufescens a été étudiée, en particulier, face l’impactmétallique (cuivre), et au pathogène (Vibrio parahaemolyticus) en interaction avec des bactéries probiotiquespendant le stade juvénile de ce mollusque en conditions contrôlées. Dans un première temps, une évaluation surl’effet d’un consortium probiotique formé de trois souches bactériennes: Vibrio sp C21, Agarivorans albus F1et Vibrio sp F15 a été testée et les paramètres de survie et de croissance des juvéniles de l’ormeau ont été suivis.Les résultats montrent que les probiotiques augmentent les performances de ces deux paramètres de trait de viecomparés aux individus témoins sans probiotiques. Dans un second temps, une approche génomique parbanques soustractives a été réalisée afin d’identifier les transcrits régulés par l’impact métallique. Cetteméthode a permis d’identifier 108 gènes potentiellement impliqués dans la réponse cellulaire et physiologiquedes organismes face au stress. La cinétique de l’expression génique a été suivie à l’aide de 14 transcrits et leurvariation temporelle pendant la phase critique révèle des régulations parfois complexes et différentielles chezles organismes. Ensuite, les réponses immunitaires des hémocytes d’ormeau face l'exposition au cuivre ont étérecherchées. Les résultats montrent que l’exposition au métal provoque des disfonctionnement importants desactivités hémocytaires. Enfin, l’interaction entre les bactéries pathogènes et probiotiques ont étés étudiées etleurs effets sur le mollusque ont été également recherchés. La présence des bactéries pathogènes régulel’expression génique des transcrits impliqués dans des fonctions physiologiques clés des organismes (lesdéfenses immunitaires et l’état énergétique). De plus, les résultats de cette interaction nous renseignent sur lerôle capital accompli par les bactéries probiotiques sur les performances en termes d’amélioration de la survieet de la croissance des jeunes ormeaux en condition de stress. / In coastal ecosystems, anthropogenic activity and natural factors induce “multi-stress” situations. Inthis study, we focused on two such stress-inducing factors: metal contamination and bacterial infection.Specifically, under controlled conditions, we examined the molecular and physiological responses of redabalone Haliotis rufescens toward the impact of a metal (copper) and a pathogen (Vibrio parahaemolyticus)with respect to this mollusk’s interaction with probiotic bacteria during the juvenile stage. First, we assessed theeffect of a consortium of three probiotic bacterial strains—Vibrio sp. C21, Agarivorans albus F1, and Vibrio sp.F15—on two abalone lifecycle-related parameters, namely, survival and growth. The results showed that,compared to the control treatment (no probiotics), the probiotics improved the performance of these twolifecycle parameters. In a second step, the molecular mechanisms underlying the juvenile abalone response tocopper stress were studied under experimental conditions, using a suppression subtractive hybridizationmethod. This method identified 108 partial sequences of genes involved in the cellular and physiologicalresponses to stress. The kinetics of gene expression were followed using 14 of these transcripts, and theirtemporal variations during the critical phase showed complex and differential regulation exerted by copper inthese organisms. We then investigated the immune response of abalone hemocytes to copper exposure. Theresults showed that exposure to the metal causes a significant dysfunction of hemocyte activities. Finally, theinteraction between probiotics and pathogenic bacteria (transcriptomic and cellular aspects) was studied and theeffects of these bacteria on mollusk performance were also investigated. The presence of pathogenic bacteriawas found to regulate gene expression of transcripts involved in key physiological functions, including thosethat regulate immune responses and energy metabolism. Examination of these interactions thus indicates therole of probiotic bacteria in performance in terms of the improved survival and growth of juvenile abaloneunder stress conditions.

Les interactions hôte-pathogène sont un jeu vaste et complexe entre agent pathogène et hôtepour la victoire de la bataille de la pathogenèse. Plusieurs organismes modèles sont étudiéspour illustrer les mécanismes impliqués dans ces interactions. Dans ma thèse, j'ai utilisé lesplanaires comme un organisme modèle pour explorer les interactions hôte-pathogène. Comme les différents organismes modèles peuvent mettre enévidence les différentes caractéristiques de l'immunité, j'ai décidé de tirer avantage del'absence de connaissances sur l'immunité des planaires en explorant l'inexplorée. Dans monprojet, j'ai infecté les planaires avec 16 bactéries pathogènes : les planaires y sont très résistantes. Pour en explorer lemécanisme j'ai effectué un profilage du transcriptome à partir deplanaires infectées, suivie par un criblage par ARN interférence des gènes up-régulés. J'aidécouvert les gènes qui régissent la résistance antibactérienne dans les planaires, et de façonintéressante, le criblage a permis de mettre en évidence un gène, MORN2, dont la fonctionimmunologique était complètement inconnue. L'induction et l'extinction de l'expression de MORN2dans les macrophages ont révélé que MORN2 contrôle l'internalisation, la réplication et letrafic des bactéries à l'intérieur de la cellule. Dans mon étude, j'ai démontré que MORN2 estun composant de la phagocytose associée à LC3 et qu'il peut surmonter le blocage de lafusion phagolysosomale imposée par les bactéries pathogènes. Ainsi ma thèse met en avantl'importance d'utiliser des organismes modèles inhabituels afin de dévoiler des mécanismesinexplorées et des molécules impliquées dans les interactions hôte-pathogène. / Host-pathogen interaction is a vast and complex interplay between pathogen and hostto conquer the battle of pathogenesis. Several model organisms are being studied to illustratethe mechanisms involved in these interactions. In my thesis I have used planarians as a modelorganism to explore host-pathogen interactions. As different model organismscan highlight different features of immunity I decided to take advantage of lack of knowledgeabout planarian immunity and get benefits from exploring unexplored. In my project I haveinfected planarians with 16 pathogenic bacteria and I found that in contrary to othercommonly used model organisms such as Drosophila, C. elegans and zebrafish the planariansare highly resistant to bacterial infections. To explore the mechanism behind this resistance Iperformed infection induced transcriptome profiling followed by RNA interference screeningof up-regulated gens. I discovered genes governing antibacterial resistance in planarians andinterestingly the screening highlighted a gene MORN2 of which the immunological functionwas completely unknown. The human ortholog of MORN2 is then further assessed for itsantimicrobial function. Induced expression and down regulation of MORN2 in macrophagesrevealed that MORN2 controls uptake, replication and trafficking of bacteria inside the cell.In my study I demonstrated that MORN2 is a component of LC3-associated phagocytosis andit can overcome phagosome maturation blockage imposed by pathogenic bacteria. Thus mythesis propounds the importance of using unusual model organisms to unveil unexploredmechanisms and molecules involved in host-pathogen interactions.

Les premières souches bactériennes résistantes aux antibiotiques sont connues depuis 70 ans et se sont multipliées ces dernières années posant un grave problème de santé publique. Parmi les nombreux types d’infections induites par ces bactéries, nous nous sommes intéressés aux infections intestinales qui peuvent dégénérer en maladies inflammatoires de l’intestin et cancers. Notre travail de thèse a consisté à proposer des outils thérapeutiques dans le traitement des pathologies intestinales infectieuses : des peptides antimicrobiens dérivés de la chromogranine A et des extraits de plantes de la médecine traditionnelle béninoise. La chromogranine A est une protéine libérée par les cellules nerveuses, neuroendocrines et immunitaires au cours d’un stress et maturée en peptides. Des peptides actifs contre quatre souches bactériennes pathogènes (Klebsiella oxytoca, Salmonella enterica, Shigella sonnei et Vibrio cholera non O1) ont été identifiés et l’interaction bactérie-peptide analysée. L’étude de la combinaison peptide-antibiotique montre que la cateslytine permet de réduire les doses d’antibiotiques nécessaires. Ensuite, nous avons étudié l’implication de deux peptides sur un modèle de cellules neuroendocrines, les cellules BON. La chromofungine provoque la stimulation des cellules BON en induisant un influx de calcium extracellulaire, tandis que la catestatine est capable de bloquer l’activité de la chromofungine.Après un screening des extraits de 14 plantes du Bénin, nous avons isolé deux molécules, la sinensétine et l’O-tétraméthyléther scutellaréine, responsables de l’activité antibactérienne de Chromolaena odorata contre les pathogènes étudiés. / The first bacterial strains resistant to antibiotics appeared 70 years ago and have proliferated in recent years causing a serious public health problem. Such bacteria are responsible of several types of infections including intestinal infections with chronic inflammatory bowel diseases and cancers. This work consisted of proposing new therapeutic tools in the treatment of intestinal pathologies. In this context, we have studied antimicrobial peptides derived from chromogranin A and plant extracts used in Beninese traditional medicine for the treatment of such diseases. Chromogranin A is a protein produced by nervous, endocrine and immune cells during a stress and processed to generate biologically active peptides. We identified antimicrobial peptides, active against four pathogenic bacterial strains (Klebsiella oxytoca, Salmonella enterica, Shigella sonnei and Vibrio cholera non O1) and analyzed the bacteria-peptide interactions. Moreover, the study of the peptide-antibiotic combination shows that cateslytin is useful for reducing doses of antibiotic drugs. In addition of this work, we have studied the effects of two peptides derived from chromogranin A on neuroendocrine cells with model of BON cells. Chromofungin stimules BON cells by inducing an influx of extracellular calcium, whereas catestatin is able to block chromofungin’s activity.With plant extracts, after a screening on 14 plants from Benin, our works enabled us to isolate two active molecules, sinensetin and O-tetramethylether scutellarein, responsible of the antimicrobial activity of Chromolaena odorata against the studied pathogenic strains.

Les maladies à transmission vectorielle sont dues à des agents pathogènes transmis par des arthropodes hématophages. Ces vecteurs assurent une transmission active (mécanique ou biologique) d’un agent infectieux d’un vertébré vers un autre vertébré. A l’échelle mondiale, les tiques sont responsables de la transmission de la plus grande variété d’agents pathogènes, elles transmettent des microorganismes responsables de maladies bactériennes (borréliose de Lyme, rickettsioses) ou parasitaires (babésioses, theilérioses), ou même virales (encéphalite à tiques).Les Antilles se situent au cœur de la zone Néotropicale des Caraïbes, et constituent une zone à risque pour l’émergence de maladies vectorielles en raison des conditions climatiques favorables aux vecteurs et des échanges intercontinentaux importants (flux illégal d’animaux, oiseaux migrateurs,…). La situation épidémiologique de la zone Caraïbe vis-à-vis des maladies transmises par les tiques est très peu documentée. Les études menées sur le terrain portent essentiellement sur des agents pathogènes affectant les animaux comme Ehrlichia ruminantium, Babesia (bovis et bigemina) et Anaplasma marginale et sont donc loin de pouvoir répondre aux questions concernant le risque d’émergence ou de réémergence de maladies à tique. Ainsi, il est nécessaire et urgent de développer des outils efficaces de surveillance épidémiologique qui permettraient la détection des agents pathogènes, nouveaux, connus ou non suspectés présents dans les tiques. C’est dans ce contexte d’amélioration des performances de veille sanitaire des maladies à tiques dans les Caraïbes que prend place le projet de thèse. La visée de la thèse était de faire un état des lieux des agents pathogènes d’intérêt médical et vétérinaire présents dans les tiques caribéennes à l’aide de techniques de détection à haut débit. Pour cela nous avons d’abord réalisé un séquençage à haut débit d’ARN extraits de tiques collectées en Guadeloupe et en Martinique afin de réaliser un inventaire sans a priori des agents pathogènes (bactéries, parasites, et virus) présents. Cette analyse a permis de mettre en évidence une grande diversité en microorganismes pathogènes au sein de nos échantillons, révélant également la présence de quatre virus appartenant à de nouveaux genres viraux récemment décrits et associés aux arthropodes. Les informations obtenues via le séquençage, additionnées aux données disponibles dans la littérature ont permis de constituer ainsi une liste des agents pathogènes transmis par les tiques nécessitant une surveillance sanitaire dans les caraïbes. A partir de ce répertoire nous avons développé un système de dépistage à haut-débit d’agents infectieux applicable à toute la zone des caraïbes. L’outil de détection est un support microfluidique de type puce à ADN, basé sur la technologie BioMarkTM dynamic arrays (Fluidigm Corporation) qui permet de réaliser de la PCR en temps réel à haut débit afin de détecter simultanément 48 à 96 cibles au sein de 48 à 96 échantillons. Deux puces ont été développées, une première pour le suivi des bactéries et parasites, et une deuxième pour le suivi des virus. Leur performance a été testée sur des échantillons de tiques collectées en Guadeloupe et en Martinique. Ce dépistage à grande échelle a donné un aperçu complet de la situation épidémiologique de 45 bactéries, 17 parasites and 31 virus potentiellement transmis par les tiques dans les Antilles Françaises. La méthode de surveillance développée durant cette thèse représente une amélioration majeure des techniques de veille épidémiologique, permettant la détection rapide et concomitante d’un large panel d’agent pathogène. Elle sera prochainement appliquée au criblage à haut débit des agents infectieux présent dans des tiques collectées à travers la Caraïbe, provenant notamment de Trinité-et-Tobago, Saint-Kitts, la Barbade, et Sainte-Lucie, grâce à la collaboration du réseau CaribVet, et de vétérinaires locaux / Vector-borne diseases are illnesses caused by pathogens transmitted by haematophagous arthropods which provide active transmission (mechanical or biological) of infectious agents from one vertebrate to another. Among these vectors, ticks are known to carry and transmit the greatest variety of pathogens of public health and veterinary importance. They transmit microorganisms responsible for bacterial (Lyme borreliosis, rickettsioses), parasitic (babesiosis, theileriosis), or viral diseases (tick-borne encephalitis).The Antilles are located in the heart of the Caribbean Neotropical Zone. This area can be considered at risk for the emergence of vector-borne diseases mainly due to favorable environmental conditions and intercontinental exchanges (e.g. legal and illegal animal trade, migratory birds). However, the epidemiological situation of the Caribbean area, with regard to tick-borne diseases, is still poorly documented. Indeed, most of field studies only focused on animal pathogens such as Ehrlichia ruminantium, Babesia (bovis and bigemina) and Anaplasma marginale and questions about the risk of emergence or re-emergence of tick-borne diseases remain unanswered. Thus, it is crucial to develop efficient epidemiological surveillance tools that would enable the detection of new, known or unexpected pathogens present in ticks. In this context, the main objective of my thesis was to obtain an overview of pathogens of medical and veterinary interest present in Caribbean ticks using new high-throughput technologies. We first used a high-throughput sequencing approach to determine pathogens present in ticks (bacteria, parasites, and viruses) collected in Guadeloupe and Martinique. This analysis revealed a great diversity of pathogenic agents in our samples and highlighted the presence of four viruses belonging to new viral families recently described and associated with arthropods. Results of sequencing combined with data available in the literature allowed us to make the most exhaustive list of pathogens potentially transmitted by ticks and requiring health surveillance in the Caribbean area. From this pathogen inventory, we developed a system of high-throughput screening of infectious agents applicable to the whole Caribbean area. This molecular tool is a microfluidic system based on the BiomarkTM dynamic arrays technology (Fluidigm Corporation), which enables high-throughput real-time PCR to simultaneously detect 48-96 targets within 48 to 96 samples. Two different chips have been developed, one for bacteria and parasites monitoring, and one for viruses. Their efficiency was tested on tick samples collected in both Guadeloupe and Martinique. This large-scale screening provided a comprehensive overview of the epidemiological situation of 45 bacteria, 17 parasites and 31 viruses potentially transmitted by ticks in the French West Indies. The high-throughput detection tool developed during my thesis represents a major improvement in epidemiological surveillance technology, enabling the rapid and concomitant monitoring of a wide range of pathogens. It will soon be applied to high-throughput screening of infectious agents found in ticks collected throughout the Caribbean, including Trinidad and Tobago, St. Kitts, Barbados, and St. Lucia, thanks to the collaboration with the CaribVet network, and local veterinarians

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La distribution des sucres est un processus clé dans le développement de la plante et cours des interactions plantes/microorganismes.Une recherche des acteurs moléculaires impliqués dans la répartition des ressources carbonées au cours de l'interaction avec le champignon nécrotrophe B. cinerea a été réalisée. Plusieurs familles de transporteurs de sucres et d'invertases ont été ciblées, permettant d'établir une cartographie des gènes régulés transcriptionnellement lors de l'interaction. Le rôle de certains gènes candidats a été étudié par une approche de génomique fonctionnelle afin de mettre en évidence une fonction biologique de l'allocation du carbone dans la résistance de la plante aux champignons nécrotrophes. Un système d'interaction simplifié, basé sur un dialogue moléculaire sans contact physique entre une culture cellulaire d'A. thaliana et B. cinerea, a été développé. Il a permis de mesurer les flux de sucres ainsi que les activités enzymatiques et métaboliques pour chaque partenaire. Nos résultats montrent que B. cinerea entraine une forte augmentation de l'activité invertasique pariétale dans les tissus infectés, indiquant qu'une transition source/puits a lieu. Plusieurs transporteurs de sucres sont différentiellement exprimés, certains d'entre eux modulant le devenir de l'interaction. L'activité d'absorption d'hexoses et le métabolisme primaire des cellules hôtes sont fortement stimulés, démontrant l'importance de la compétition pour les sucres à l'interface plante/agent pathogène. En conclusion, l'absorption des sucres alimente le métabolisme énergétique des cellules hôtes et participe aux mécanismes de défense de la plante. / During plant development and upon pathogen infection, sugar allocation is a key process in plant physiology. Cell wall invertases and sugar transporters, involved in the sink strength, likely play a major role in the metabolic plant response. Molecular actors involved in carbohydrates allocation upon B. cinerea interaction have been identified using a transcriptional approach. Some gene families of sugar transporters and invertases have been targeted, allowing the establishment of a cartography of genes regulated during the interaction. To understand the biological role of carbon allocation during the interaction between plants and necrotrophic fungi, candidate genes have been studied using a functional genomics approach.A simplified interaction system has been developped, allowing a molecular dialogue between Arabidopsis and B. cinerea cells, without any physical contact. This system enables the monitoring of radiolabelled sugar uptake rates and some enzymatic and metabolomic activities for both the host cells and the pathogen, independently.Globally, our results demonstrate that B. cinerea infection leads to the transition from a source to a sink tissue, with a strong increase in cell wall invertase activity. The expression of some sugar transporter genes is also affected, while some of them (AtSTP1 and 13) are involved in the disease development. Besides the increase in hexose uptake activity, primary metabolism is deeply affected, highlighting the competition for apoplastic sugars that takes place at the plant/pathogen interface. Sugar retrieval appears to be a key process, fuelling host cells with energy and signal molecules, contributing to the plant defense mechanisms.