Comprendre les adaptations qui permettent aux espèces de vivre dans des environnements variables, temporellement et spatialement, est essentiel pour prédire la façon dont elles peuvent répondre aux changements globaux actuels et futurs. De nombreuses études à long terme ont montré que les fluctuations climatiques affectaient la dynamique des populations, mais l'influence relative des processus de sélection d'habitat et de densité-dépendance sur la sélection d'habitat est encore mal connue et expliquée. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier, d'une part, par une approche corrélative, la sélection d'habitat densité-dépendante à quatre échelles spatiales différentes, chez une population de cigognes blanches (Ciconia ciconia) en augmentation; et d'autre part, par une approche mécaniste, d'étudier les effets relatifs du climat, de l'habitat et de l'expérience des reproducteurs en termes de fitness (nombre de jeunes produits, condition corporelle des jeunes et sexe-ratio) chez cet oiseau, suivi depuis 30 ans dans un milieu sensible, les zones humides de l'ouest de la France, en Charente-Maritime. Ce travail a contribué à identifier des mécanismes qui conduisent aux décisions de sélection d'habitat de nidification qui restaient encore mal compris, et appuie les travaux qui montrent que la dégradation des habitats par les activités humaines peut influer sur les décisions de sélection d'habitat. De plus, ces résultats apportent des informations essentielles à la compréhension des adaptations de cette population dans un environnement variable, ce qui permet de prédire plus efficacement le devenir de la population face aux changements environnementaux futurs.

L’uranium (U) et le fluor (F) sont des substances néphrotoxiques naturelles et anthropogéniques auxquelles la population peut être exposée quotidiennement. Cependant, leurs effets à faibles doses restent méconnus et des études précédentes suggèrent qu’une exposition chronique à de faibles doses pourrait induire une réponse adaptative (RA). Afin de mettre en évidence cette RA rénale in vivo, un protocole d’exposition prime à faibles doses suivie d’un traitement challenge néphrotoxique a été mis en place. Une première étude dose-réponse aiguë a permis de définir nos conditions challenge, avec des doses néphrotoxiques de 5 et 7.5 mg/kg d’U et de F, et un temps d’analyse de 72h post-injection. Pour l’étude de la RA, les souris ont été contaminées 6 mois via l’eau de boisson à des doses prime d’U (0, 10, 20 et 40 mg/L) ou de F (0, 15, 30 et 50 mg/L), puis traitées aux concentrations « challenge ». Une RA est observée aux doses respectives de 20 et 50 mg/L d’U et de F, avec un retour à la normale de l’expression et de la sécrétion de biomarqueurs de néphrotoxicité KIM-1 et CLU en comparaison aux animaux non pré-exposés. Une diminution de l’apoptose ou de l’expression in situ de VCAM est observée chez les animaux pré-exposés respectivement à 20 mg/L d’U ou à 50 mg/L de fluor, concentrations auxquelles la RA a été identifiée. L’autophagie, la réponse UPR et le recrutement de cellules inflammatoires sont des mécanismes induits par l’U alors que seule la réponse UPR est induite par le F. Cependant, nos résultats ne permettent pas de les identifier comme des mécanismes impliqués dans la RA, car ces derniers sont induits avec ou sans préexposition. En conclusion, cette étude montre l’existence d’une RA dans le cadre d’une exposition chronique à de faibles doses d’U ou de F chez la souris, avec l’induction de mécanismes adaptatifs tels que la régulation de l’apoptose et de l’inflammation. Ces résultats permettent de mieux appréhender les effets de faibles expositions chroniques chez l’Homme, et d’apporter de nouvelles connaissances pour la radioprotection de l’Homme. / Human population can be daily exposed to uranium (U) and fluoride (F) because of their natural and anthropogenic presence in the environment. Although U and F are known to be nephrotoxicant at high doses, their effects after low dose exposures are still unknown and previous studies suggested that chronic exposures to low doses of U or F could induce adaptive responses (AR). Therefore, a mouse in vivo study was designed and carried out to examine whether exposure to chronic low priming doses of U and F can induce AR in the kidney upon exposure to nephrotoxic challenge treatment. A pilot dose-response study allowed selecting the nephrotoxic challenge treatments (5 mg/kg U and 7.5 mg/kg F), with a time of analysis of 72h post treatment. To study the AR, mice were exposed through drinking water for 6 months to priming doses of U (10, 20 and 40 mg/L) or F (15, 30 and 50 mg/L), and subsequently challenged. An AR was observed at the doses of 20 mg/L U and 50 mg/L F, with a return to normal gene expression and urinary levels of nephrotoxicity biomarkers KIM 1 and CLU in comparison with the non-pre-exposed mice. Apoptosis was reduced in animals pre-exposed to 20 mg/L U and a decrease of VCAM in situ expression was observed in animals pre-exposed to 50 mg/L F. These concentrations correspond to the appearance of AR. The unfolded protein response (UPR), autophagy and inflammatory cell recruitment were the mechanisms induced by U whereas only UPR was induced by F. However, these mechanisms were induced in challenged animals irrespective of pre-exposure. Thus, our results do not allow us to identify these mechanisms as those involved in the AR. In summary, our data showed the existence of an AR to low doses of U and F delivered chronically to mice, with the induction of adaptive mechanisms such as apoptosis and inflammatory regulation. Results of this study allow for better understanding of the potential effects chronic low-dose exposures of U and F on human population, and provide new knowledge for informing the radioprotection system.

FOXO3 est un facteur de transcription important pour la réponse au stress, la régulation de la différenciation et de la survie cellulaires qui a des effets neuroprotecteurs dans plusieurs modèles de maladies neurodégénératives, dont la maladie de Huntington (MH). Les effets neuroprotecteurs de FOXO3 sont réprimés dans la MH par une activité anormale de Ryk, un récepteur Wnt important pour la neurogenèse, par la liaison du domaine intracellulaire de Ryk à la ?-caténine, un co-facteur de FOXO3. L'objectif principal de ce travail est d'étudier les effets de la huntingtine mutée (mHTT) sur le répertoire des cibles directes humaines de FOXO3 à l'aide d'un modèle des phases développementales de la MH, à savoir des cellules souches neurales isogéniques issues de cellules souches pluripotentes induites. En formant un complexe tripartite avec la ?-caténine et FOXO3, Ryk agit comme un co-régulateur de FOXO3 en conditions normales ou pathologiques. L'analyse des cibles directes de FOXO3 montre une reprogrammation de ces cibles avec des pertes et des gains dans des voies de signalisation qui sont connues pour leur rôle dans la MH, notamment les voies de régulation de la prolifération cellulaire. Ces résultats montrent que la régulation des gènes par FOXO3 est fortement modifiée dans les cellules qui expriment la mHTT. Cela ouvre la voie à l'étude des mécanismes d'homéostase cellulaire sous contrôle de FOXO3 dans les neurones en différenciation et leur impact sur l'activité des neurones adultes. Plus largement, ces résultats permettent de mieux comprendre la dynamique moléculaire de la MH et les effets de reprogrammation moléculaire sur la différenciation et l'activité neuronale. / FOXO3 is an important transcription factor for stress response, the regulation of differentiation and cell survival that has neuroprotective effects in several models of neurodegenerative diseases, including Huntington’s disease (HD). The neuroprotective effects of FOXO3 in HD are repressed by abnormal signaling from the Wnt receptor Ryk by the binding of the intracellular domain of Ryk to the β-catenin, a cofactor of FOXO3.The aim of this work was to explore the effect of the mutant huntingtin (mHTT) on the repertoire of direct FOXO3 targets (F3Ts) using a model of developmental stage of HD, namely HD isogenic neural stem cells derived from Huntington’s Induced Pluripotent Stem cells. Forming a tripartite complex with β-catenin and FOXO3, Ryk acts as a co-regulator of FOXO3 in normal or pathological condition. Analysis of direct FOXO3 targets shows reprogramming of these targets with losses and gains in signaling pathways that are known to role in HD, including regulatory pathways of cell proliferation. These results show that gene regulation by FOXO3 is heavily modified in cells expressing the mutant huntingtin. Our findings open the way for a comprehensive study of cellular homeostasis mechanisms under the control of FOXO3 in neural differentiation and their impact on the activity of adult neurons. More broadly, these results provide insight into the molecular dynamics of MH and the effects of molecular reprogramming in differentiation and neuronal activity.

Streptococcus thermophilus, bactérie utilisée en industrie agro-alimentaire, est soumise à de nombreuses modifications environnementales (modification de la concentration en oxygène, de la température, du pH, ...) lors de la fabrication de produits fermentés. Pour s'adapter à ces modifications, la bactérie dispose de systèmes de défense qui sont contrôlés par des réseaux de régulation impliquant notamment des régulateurs transcriptionnels. Parmi eux, se trouvent les régulateurs de la famille Rgg. Les gènes Rgg codent des régulateurs transcriptionnels très polymorphes. Plusieurs études ont montré leur implication dans la réponse aux stress. L'originalité de S. thermophilus est que de nombreuses copies Rgg différentes sont présentes sur les génomes de cette espèce bactérienne (entre 5 et 7 copie selon les souches). Cette étude a pour objectif la caractérisation de la famille Rgg et l'étude du rôle des gènes Rgg de S. thermophilus, et, notamment, l'implication de ces gènes dans l'adaptation de S. thermophilus à son environnement. Les analyses réalisées in silico ont permis de montrer que les gènes Rgg sont spécifiques de la famille des Streptocococcaceae et des genres Lactobacillus et Listeria. Les protéines appartenant à cette famille sont polymorphes et ne forment pas un groupe monophylétique. Les analyses ont néanmoins montré que ces protéines se caractérisaient par deux domaines : un « domaine HTH » en position N-terminale, très probablement impliqué dans la liaison à l'ADN et un « domaine médian » en position centrale, dont le rôle reste à déterminer. Les analyses réalisées au cours de ce travail montrent que le gène rgg0182 de S. thermophilus LMG18311 code un régulateur transcriptionnel qui participe, notamment, à la réponse adaptative de S. thermophilus exposée à une augmentation de sa température de croissance. De plus, la délétion du gène Rgg0182 confère aux cellules une capacité d'adhésion à une surface hydrophobe et induit une réduction de la taille des chaînes. L'ensemble de ces phénotypes suggère que la protéine Rgg0182 est un régulateur global de l'expression génique de S. thermophilus LMG18311. Des gènes cibles de ce régulateur ont été recherchés parmi les gènes de réponses au choc thermique et indique que la protéine Rgg0182 est impliquée dans l'homéostasie des chaperons et des protéases. / Streptococcus thermophilus, bacterium used in dairy industry, is subjected to many environmental changes (oxygen concentration modification, temperature shift, pH variation...) during manufacturing of fermented products. To adapt itself to these modifications, bacterium has defense systems which are controlled by regulation networks involving, in particular, transcriptional regulators. Among them, they are transcriptional regulators of the Rgg family. rgg genes code transcriptional regulators which are very polymorph. Several studies showed their involvement in stress response. The originality of S. thermophilus is the presence of many different rgg copies on genomes of this bacterial species (between 5 and 7 copy according to strain). Objective of this study is the characterization of the Rgg family and study of the S. thermophilus rgg gene function, and, in particular, involvement of these genes in S. thermophilus adaptation to environmental changes. In silico analyses has allowed to show that rgg genes are specific to the Streptocococcaceae family of and the Lactobacillus and the Listeria genus. Proteins belonging to this family are polymorphic and don?t form a monophyletic group. Analyses nevertheless showed that these proteins were characterized by two domains: a "HTH domain" in N-terminal position, very probably involved in the DNA interaction, and a "median domain" in central position which the role remains to determine. Analyses realized during this work show that S. thermophilus LMG18311 rgg0182 gene codes a transcriptional regulator which participates, in particular, in the adaptive response of S. thermophilus exposed to an increase of its growth temperature. Furthermore, the deletion of the rgg0182 gene confers on cells the capacity of a hydrophobic surface adhesion and leads to a reduction of cells chains size. All these phenotypes suggest that Rgg0182 protein is a global regulator of S. thermophilus LMG18311 genic expression. Target genes of this regulator were looked for among genes of thermal stress response and indicate that Rgg0182 protein is involved in the chaperons and proteases homeostasis.

Comprendre les adaptations qui permettent aux espèces de vivre dans des environnements variables, temporellement et spatialement, est essentiel pour prédire la façon dont elles peuvent répondre aux changements globaux actuels et futurs. De nombreuses études à long terme ont montré que les fluctuations climatiques affectaient la dynamique des populations, mais l'influence relative des processus de sélection d'habitat et de densité-dépendance sur la sélection d'habitat est encore mal connue et expliquée. L'objectif de cette thèse est donc d'étudier, d'une part, par une approche corrélative, la sélection d'habitat densité-dépendante à quatre échelles spatiales différentes, chez une population de cigognes blanches (Ciconia ciconia) en augmentation; et d'autre part, par une approche mécaniste, d'étudier les effets relatifs du climat, de l'habitat et de l'expérience des reproducteurs en termes de fitness (nombre de jeunes produits, condition corporelle des jeunes et sexe-ratio) chez cet oiseau, suivi depuis 30 ans dans un milieu sensible, les zones humides de l'ouest de la France, en Charente-Maritime. Ce travail a contribué à identifier des mécanismes qui conduisent aux décisions de sélection d'habitat de nidification qui restaient encore mal compris, et appuie les travaux qui montrent que la dégradation des habitats par les activités humaines peut influer sur les décisions de sélection d'habitat. De plus, ces résultats apportent des informations essentielles à la compréhension des adaptations de cette population dans un environnement variable, ce qui permet de prédire plus efficacement le devenir de la population face aux changements environnementaux futurs. / Understanding adaptations that allow species to live in temporally and spatially variable environments is crucial to predict how species may respond to current and future global changes. Long-term studies have shown that climatic variations affect the dynamic of populations. However, the relative influence of habitat selection and density-dependence processes is still poorly understood and explained. The aim of this thesis is, firstly by a correlative approach, to investigate the density-dependent habitat selection at varying spatial scales in an increasing white stork (Ciconia ciconia) population. Secondly, by a mechanistic approach, we studied the relative effects of climate, habitat and breeder experience in terms of reproductive fitness (fledging success, body condition and sex ratio) in this population monitored for 30 years in a sensitive wetland in Charente-Maritime, western France. This work helped identifying the mechanisms that lead to nesting habitat selection. This work supports research showing that habitat degradation by human activities may affect habitat selection decisions. In addition, these results provide crucial information to understand the adaptations of this population in a changing environment, which allows predicting more efficiently the response of the population to future environmental changes.

Les systèmes d’élevage répondant aux principes de l’agroécologie doivent pouvoir s’adapter aux variations de leur environnement, en particulier parce qu’ils sont pensés pour maximiser l’utilisation des ressources locales et minimiser l’utilisation d’intrants. La composante animale des systèmes d’élevage peut dans ce contexte représenter un levier d’adaptation aux perturbations de l’environnement et contribuer à la pérennité des systèmes. Ainsi, produire des connaissances qui permettront de sélectionner des animaux robustes c’est-à-dire capables de se maintenir et de maintenir leurs performances dans un environnement changeant est actuellement un objectif prioritaire de la recherche en zootechnie. Peu de méthodes d’évaluation scientifique de la robustesse des animaux d’élevage ont été développées, et la seule méthode opérationnelle à ce jour, basée sur l’étude statique d’une seule fonction (l’approche norme de réaction) est remise en question. L’objectif de cette thèse est de proposer un cadre d’évaluation opérationnel de la robustesse, c’est-à-dire utilisable en élevage. Dans ce but, nous nous sommes focalisés sur le modèle vache laitière et avons mené deux démarches complémentaires, l’une basée sur l’analyse de données issues de fermes expérimentales de l’INRA et visant à évaluer les aptitudes biologiques des vaches à gérer les compromis (trade-offs) entre fonctions biologiques (lactation, reproduction et survie) en environnement stable puis perturbé. La seconde démarche est basée sur des enquêtes auprès d’éleveurs laitiers en vue de caractériser les stratégies de conduite (objectifs et seuils de performances) qui relèvent de la recherche d’adéquation animal-système et contribue à la robustesse des animaux. Enfin un travail de synthèse a permis d’intégrer les contributions respectives des deux approches dans la conception du cadre d’évaluation de la robustesse, ceci afin qu’il puisse être manipulable par l’ensemble des acteurs de la recherche, du terrain et du développement. Ce cadre opérationnel propose que la robustesse des vaches laitières soit évaluée en confrontant les aptitudes biologiques des animaux exprimées dans un environnement donné, aux stratégies de conduite des éleveurs. Pour ce faire, il convient 1/ de caractériser les trajectoires productives des vaches laitières sur la base de l’expression des compromis entre fonctions biologiques en situation stable et perturbée, 2/ de les confronter aux objectifs et les seuils de performances des éleveurs, 3/ d’analyser l’adéquation entre les profils de performances exprimés par l’animal et les profils de priorisation des performances des éleveurs, 4/ de prendre en compte les complémentarités entre animaux pour passer au niveau troupeau. Des indicateurs de fitness des animaux (longévité, nombre de descendants dans le troupeau) permettent de valider cette analyse. / Agroecological livestock farming systems have to be able to adapt to environmental variability because they are designed to maximize the use of local resources and minimize the use of inputs. The animal component of livestock farming systems could represent a lever to adapt to environmental disturbances and contribute to systems durability. Thus, producing scientific knowledge allowing the selection of robust animals, able to maintain and maintain their performances in a fluctuating environment is one main stake for farming system research. Few methods have been developed to assess robustness in farm animals, and the only operational measurement (reaction norm) that relies only on the analysis of one function at a given time is currently turned into question. This thesis objective is to propose an operational assessment framework of robustness, that is to say, usable on the field. To that end, we focused on the dairy cow model and carried two complementary approaches, one based on the analysis of data collected from INRA experimental units, aiming at assessing biological aptitudes of dairy cows to manage trade-offs between function (lactation, reproduction and survival) in stable and disturbed environments. The second approach is based on data collected during interviews with dairy farmers in order to characterize their management strategies (objectives and performance thresholds) associated with the search of the animal-system balance contributing to animals’ robustness. Finally, a synthesis integrated the respective inputs of the two approaches in the assessment framework of robustness, in order to make it usable by actors from research, farms and development. This operational framework suggests that robustness of dairy cows should be assessed by comparing biological aptitudes of the animals expressed in a given environment, with the management strategies of farmers. It requires, 1/ to characterized productive trajectories of dairy cows including trade-offs between function in stable and disturbed environment, 2/ to compare them with performance objective and thresholds of farmers, 3/ to analyze the balance between the performances profiles expressed by the animal and the profiles of performances prioritization of farmers, 4/ account for complementarities between animals to step up to the herd level. Animals’ fitness indicators (longevity, number of descendants) are used to validate the analysis