Le modèle conceptuel de déclin des arbres de Manion (1991) stipule que des stress dits prédisposants, d'impact modéré et agissant à long terme (ex. pollution atmosphérique), diminuent la vigueur des arbres et les rendent plus vulnérables à des stress subséquents. Ces arbres ainsi affaiblis seraient par la suite davantage affectés par des stress incitants, ces derniers ayant un impact plus prononcé et soudain (ex. défoliations d'insectes). Ceux-ci les entraîneraient alors dans une spirale de déclin vers la mort. La progression dans ce processus de déclin pouvant elle-même être accélérée par des facteurs contribuants tels les pathogènes fongiques. La coupe de jardinage vise une amélioration de la qualité des peuplements par l'enlèvement progressif, sur plusieurs rotations, d'arbres de faible qualité et de faible vigueur, diminuant ainsi le taux de mortalité des peuplements résiduels. Récemment, l'observation d'un taux élevé de mortalité après coupe de jardinage dans la forêt publique québécoise a suscité inquiétudes et interrogations, nous incitant à entreprendre une étude afin d'identifier les causes potentielles et les processus précurseurs de la mortalité des arbres, afin de mieux comprendre ce phénomène. Nous avons étudié près de 400 érables à sucre (Acer saccharum Marsh.) vivants et morts dans des érablières à bouleau jaune au Témiscamingue, Québec. Les peuplements sous étude avaient subi une coupe de jardinage en 1993-94 et tout en étant régulièrement soumis à des épidémies de la livrée des forêts (Malacosoma disstria Hubner). Nous avons d'abord testé si le système de classification utilisé pour sélectionner les arbres pour la récolte pourrait être en cause dans les taux élevés de mortalité. Si le système en question ne permet pas de cibler adéquatement les arbres non vigoureux afin d'en prioriser la récolte, un mauvais choix d'arbres peut s'en suivre augmentant ainsi la proportion d'arbres non vigoureux dans le peuplement résiduel. Puisque de tels arbres sont plus susceptibles de mourir, le taux de mortalité augmenterait dans les peuplements résiduels. Nous avons comparé la probabilité de survie des arbres (évaluée à partir de leur croissance radiale récente), comme indicateur de leur vigueur réelle, entre les quatre classes de vigueur du système de classification. Nos résultats indiquent que ce système reflète assez bien la vigueur réelle des arbres et ne semble donc pas être la cause d'un mauvais choix d'arbres ni de la mortalité élevée observée après coupe. Par la suite, nous avons évalué l'impact des perturbations associées à la coupe sur les arbres résiduels en assumant que ces perturbations pourraient imposer des stress hydriques aux arbres résiduels par les mécanismes suivants: (1) la machinerie cause de la compaction du sol et des dommages aux racines fines des arbres à proximité des sentiers de débardage ce qui pourrait engendrer, respectivement, une diminution de la disponibilité en eau dans le sol et une diminution de la capacité des arbres à puiser l'eau du sol; (2) l'ouverture de la canopée augmente la disponibilité de lumière pour les arbres, ceux-ci répondant avec un accroissement du taux photosynthétique et de transpiration ce qui intensifierait la demande en eau. Nous avons comparé les croissances radiales, les probabilités de survie et le ratio d'isotope stable de carbone (¹³C/¹²C) entre des arbres appartenant à quatre classes de perturbation: (1) aucune perturbation, (2) perturbation de machinerie seulement, (3) augmentation de lumière seulement et (4) perturbation de machinerie et augmentation de lumière. Nos résultats montrent que les perturbations de la coupe n'ont pas eu d'impact négatif sur la croissance, la vigueur ou l'état hydrique des arbres résiduels. Au contraire, une augmentation de lumière engendrait une hausse de la croissance. La comparaison des croissances radiales entre une période de défoliation et la période suivant la coupe de jardinage démontrait que la croissance radiale était beaucoup plus faible lors de la défoliation que lors de la période suivant la coupe et ceci pour n'importe quelle combinaison de perturbations associées à la coupe. Nous avons de plus utilisé les croissances radiales d'érables à sucre morts pour caractériser la dynamique de leur déclin. Ces arbres ont été prédisposés par une première défoliation qui les a rendu plus vulnérable à une deuxième défoliation. Une perte de vigueur importante lors de la deuxième défoliation a déclenché leur déclin final, celui-ci ayant été accéléré lors de la période après coupe. Le déclin des érables sous étude a perduré pour environ 30 ans et s'est déroulé selon le modèle de Manion (1991) : la première défoliation étant le stress prédisposant, la deuxième le stress incitant et les perturbations associées à la coupe agissant comme stress contribuants. L'ensemble de nos résultats nous permet de conclure que les perturbations associées à la coupe de jardinage ne semblent pas expliquer le taux élevé de mortalité dans le contexte de notre étude. Toutefois, les conditions climatiques estivales favorables (températures douces, précipitations abondantes) qui ont prévalu dans les premières années après les coupes de jardinage de 1993-94 pourraient avoir empêché le développement d'un stress hydrique et ainsi avoir atténué l'impact sur les arbres résiduels des perturbations associées à la coupe. Notre étude apporte des contributions importantes à notre compréhension de la mortalité chez les arbres. Ainsi, nous avons identifié la nature du stress prédisposant dans le déclin d'érables à sucre dans des peuplements jardinés, un aspect souvent négligé dans les études de la mortalité des arbres. De plus, notre étude a permis de démontrer que le rôle d'un stress ne dépend pas de la nature du vecteur (ex. pollution atmosphérique, insectes défoliateurs) mais plutôt de l'impact que ce stress exerce sur la vigueur de l'arbre. Au niveau méthodologique, notre étude a contribué à améliorer les estimations de probabilités de mortalité (chapitre I) et à tester une méthode simple et efficiente d'estimation de conditions de croissance (disponibilité de lumière, chapitre 3) pour des études rétrospectives. Notre étude soulève aussi certaines questions. Par exemple, on peut se demander quel serait l'impact des perturbations associées à la coupe sur les arbres résiduels sous des conditions climatiques moins favorables que celles ayant prévalu dans notre étude (ex. étés chauds et secs dans les années suivant la coupe)? Ou sur des sites ayant des sols différents? Pourquoi les défoliations de la livrée n'ont pas eu le même impact sur tous les arbres, causant seulement un déclin temporaire chez certains arbres mais un déclin sévère menant à la mort chez d'autres individus? Est-ce que les arbres survivants ont pu mieux se défendre contre ou encore éviter complètement les défoliations? Ces questions devraient faire l'objet d'études supplémentaires afin d'approfondir notre compréhension de la mortalité des arbres. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Acer saccharum Marsh., Mortalité, Stress, Vigueur, Probabilité de survie.

L'huître creuse Crassostrea gigas est le produit aquacole le plus commercialisé dans le monde. Cependant, en France et dans d'autres régions du monde, des mortalités estivales massives affectent de façon alarmante les populations naturelles et cultivées de cette espèce, surtout aux stades juvéniles. Ces évènements sembleraient être liés à un déséquilibre entre les acteurs de la triade hôte - agent pathogène - environnement, favorisant l'affaiblissement des mécanismes de défense de l'hôte, et par conséquent, l'apparition et/ou l'augmentation de maladies. Parmi les facteurs environnementaux pouvant contribuer à ce déséquilibre, les contaminants chimiques sont connus pour moduler les capacités de défense de divers organismes aquatiques. Les phénoloxydases (PO) sont les enzymes-clés d'une cascade biochimique responsable de la production de mélanine et sont impliquées dans les défenses immunitaires et dans la reconnaissance du non-soi chez les invertébrés. Récemment, une activité de type PO a été détectée chez C. gigas, et a été proposée comme biomarqueur potentiel de la contamination chimique. Cependant, de nombreuses inconnues existent quant aux différents types d'activité PO présents chez C. gigas, et à leur implication dans les mécanismes de défense chez cette espèce. Dans ce contexte général,les objectifs de cette thèse ont été d' 1) identifier les différents types de PO présents dans différents tissus de l'huître 2)évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des expériences d'exposition in vivo à des contaminants organiques, 3) évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des études de biosurveillance in situ. Nous avons pu montrer, pour la première fois chez cette espèce, l'existence de deux types d'activité PO : une activité catécholase et une activité laccase. De plus, nous avons pu mettre en évidence in vitro un effet bactéricide lié à l'activité des PO contre deux souches pathogènes de l'huître, Vibrio splendidus et V. aesturianus, dont leur présence a été fréquemment associée aux phénomènes de mortalités estivales. Enfin, grâce à une analyse multi-biomarqueurs sur différents tissus de C. gigas,l'ensemble des résultats ont permis de proposer que les PO pourraient être utilisées comme biomarqueurs de stress environnemental, plutôt que de contamination, dans la surveillance de la qualité des eaux côtières et estuariennes.

Anticiper l’impact de fluctuations environnementales de nature climatique ou alimentaire est un enjeu crucial dans les systèmes de productions animales, et plus particulièrement sur la volaille. Cette influence de l’environnement sur les phénotypes passe en partie par des phénomènes épigénétiques, notamment la méthylation de l’ADN, et qui peuvent intervenir dans la régulation de l'expression des gènes. Ce sont des mécanismes qui n'affectent pas la séquence d'ADN mais qui peuvent être transmis par la mitose ou la méiose. Ces interactions entre épigénomes et expression des gènes sont de plus en plus étudiées dans les modèles animaux et chez les plantes. Cependant, les mécanismes de régulation de l'expression du génome par la méthylation de l’ADN sont assez peu connus chez les oiseaux. Ce travail de thèse repose sur deux dispositifs expérimentaux réalisés chez la poule, le but étant de caractériser le méthylome par séquençage haut-débit. Les profils de méthylation le long du génome, et le lien avec l’expression, sont établis d’abord par un séquençage tout-génome (WGBS) au sein d’embryons entiers, puis par un séquençage d'une sous-représentation du génome (RRBS) au sein d’hypothalamus d’individus adultes. À ce jour, aucune étude d'analyses de méthylome par RRBS chez la poule n'a été publiée. Ces deux analyses sont réalisées grâce au développement d'un pipeline bioinformatique, optimisé, disponible à la communauté scientifique. Globalement, le profil de méthylation chez la poule est similaire à ce qui est connu chez les mammifères : les îlots CpG - régions riches en dinucléotides CG, souvent peu méthylées, qui ponctuent le génome principalement dans les régions promotrices des gènes - sont globalement peu méthylés dans les promoteurs sur les données WGBS et RRBS. Les analyses du méthylome des embryons ont confirmé l'absence d'un phénomène de compensation de dose sur les chromosomes sexuels, ou la présence sur le chromosome Z d'une région hyperméthylée. Les analyses des données RRBS révèlent une hyperméthylation globale des CG sur le génome, suggérant une réponse de la méthylation à un stress environnemental. Sur les données WGBS, le niveau de méthylation dans le promoteur est négativement corrélé à l'expression du gène associé. Une méthylation allèle spécifique est également détectée entre les lignées, phénomène mis en évidence pour la première fois chez la poule et dont la fréquence est comparable à ce qui a été observé chez l'Homme. Sur les données RRBS, des résultats préliminaires de la réponse du méthylome aux stress environnementaux montrent le caractère complexe de cette relation. L’utilisation d’aliments moins énergétiques entraînerait une plus grande mobilisation des réserves lipidiques, tandis que les individus soumis à un stress à la chaleur ont un poids corporel plus léger. Une intégration de ces données à des mesures phénotypiques permettrait de faire le lien entre méthylation et environnement. Au-delà de l'aspect fondamental de cette thèse, l'application plus concrète de ces connaissances peut s'appliquer aux systèmes d'élevage pour obtenir des animaux mieux adaptés à l’environnement, en améliorant les caractères de production

La qualité de présentation d'une pomme de terre de consommation, Solanum tuberosum L., commercialisée en produit frais est devenue une exigence et un enjeu économique significatif dans les relations commerciales. Compte tenu du mode de reproduction par voie végétative de cette espèce, ces exigences sont également imposées au tubercule de semence. Organe de réserve et de propagation, le tubercule est produit sous terre, ce qui l'expose aux microorganismes telluriques et le rend potentiellement porteur d'altérations superficielles dont l'origine n'est pas encore clairement identifiée pour certaines d'entre elles. L'objectif de ce travail est de recenser et de caractériser ces altérations superficielles du tubercule et d'en déterminer les causes. Après l'établissement d'une nomenclature et d'une classification consensuelles des défauts observables sur tubercule, deux hypothèses ont été formulées et testées: (1) les défauts sont d'origine pathogène et/ou (2) ils résultent d'une réponse de la plante à des stress environnementaux. L'évaluation de la première hypothèse a mené à l'identification d'une grande diversité de microorganismes vivant à la surface des tubercules altérés. Leur pouvoir pathogène a été testé par une série de tests biologiques. Ceux-ci ont permis de reproduire les défauts sur des tubercules néoformés et de vérifier les postulats de Koch pour le champignon Rhizoctonia solani responsable de la formation de sclérotes. Pour bon nombre d'autres défauts visuels, aucune relation claire entre un microorganisme et une altération n'a pu être établie. Une étude de la structure des communautés microbiennes de la géocaulosphère de tubercules, altérés ou non, a démontré que les communautés fongiques et bactériennes se comportaient selon des dynamiques différentes au cours de la culture et en fonction de l'état sanitaire du tubercule de semence mais aucune relation de causalité n'a pu être mise en évidence. Il a par contre été noté une augmentation de la population de R. solani autour des tubercules altérés. La diversité des isolats d'origine française et européenne associés aux altérations des tubercules a donc été caractérisée. Elle révèle l'existence de relations phylogénétiques indépendantes de l'origine géographique et du cultivar hôte et suggère l'existence de d'événements génétiques fréquents et d'un brassage génétique entre les populations de R. solani. Le test de la seconde hypothèse a consisté à rechercher une implication potentielle de différents facteurs abiotiques dans la formation des altérations superficielles. L'analyse d'une enquête menée auprès d'agriculteurs a mis en évidence l'implication du pH, de certaines pratiques culturales, de la sensibilité de cultivars et de conditions météorologiques particulières dans l'occurrence de certains défauts. Ce travail a permis de clarifier la nomenclature des altérations, de confirmer l'implication de R. solani dans l'apparition de certaines d'entre elles et d'envisager de nouvelles hypothèses quant à la formation de défauts suite à une réponse de la plante à un stress environnemental. Ainsi, une voie a été ouverte vers la résolution de la problématique posée par toute une filière professionnelle, responsable de la mise en marché d'un produit frais de grande consommation, et répondant aux exigences du marché en matière de présentation, qualité culinaire et, mode de production respectueux de l'environnement.

Dans l'environnement, l'évolution contemporaine des organismes vivants est de plus en plus dépendante des perturbations d'origine anthropique. En particulier, la pollution amplifie l'intensité ou la quantité des pressions de sélection auxquelles sont soumises les populations. Or ces changements peuvent avoir des effets négatifs sur la vie, la reproduction et la croissance des individus. La démographie des populations peut aussi être affectée, tout comme au cours des générations, les caractéristiques phénotypiques et génétiques de ces populations. Ainsi en réponse aux pressions de sélection, des changements microévolutifs sont susceptibles de se manifester. Mais ces phénomènes entraînent en parallèle la mise en place de coûts adaptatifs. Par exemple, une réduction de la diversité génétique d'une population induit une diminution du potentiel adaptatif face à d'autres contraintes. Ceci peut fragiliser le maintien de populations vivant dans des environnements toujours plus changeants, notamment avec l'accroissement des activités humaines. Dans une démarche d'évaluation des risques écologiques, il ne suffit donc plus d'étudier les mécanismes d'action et les effets néfastes immédiats des polluants sur les organismes vivants. Il est également nécessaire de développer nos connaissances sur l'évolution des populations en milieu pollué, et plus globalement en milieu stressant. Dans ce contexte, cette étude vise à déterminer les réponses microévolutives de populations d'un organisme modèle, Caenorhabditis elegans, exposées à des stress environnementaux et à mesurer les coûts adaptatifs de ces microévolutions. Ces populations ont été exposées expérimentalement, durant 22 générations, à une forte concentration en uranium, en chlorure de sodium ou à une alternance de ces deux polluants. L'analyse des modifications phénotypiques et génétiques observées, au travers des mesures de traits d'histoire de vie, a été accomplie grâce à plusieurs techniques de génétique quantitative. Nous avons notamment mis en évidence une différentiation génétique des populations exposées, associée à augmentation de la résistance, au cours du temps. La vitesse des réponses évolutives était dépendante des conditions d'exposition et de leurs effets sur l'expression de la structure génétique des traits (matrice G). Ces phénomènes microévolutifs ont pu être reliés à des coûts adaptatifs, tels qu'une réduction de la fertilité, dans de nouveaux environnements stressants (ex : augmentation de la température) ou en l'absence de stress. Ainsi, même après plusieurs générations sans la présence de polluant, les populations adaptées voient leur fragilité augmenter par rapport à des populations non adaptées. Toutefois, nous n'avons pas identifié de coûts supplémentaires pour les populations adaptées à l'environnement d'alternance par rapport à celles adaptées à une pollution constante. Ce projet nous a permis de mieux identifier comment une exposition à un ou deux polluants peut affecter la réponse évolutive de populations de C. elegans et d'évaluer les conséquences sur leur sensibilité aux conditions environnementales. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : évolution expérimentale, génétique quantitative, coûts adaptatifs, stress environnementaux, traits d'histoire de vie, structure génétique, adaptation locale, évolution du généralisme, Caenorhabditis elegans, pollution, uranium

L’huître creuse Crassostrea gigas est le produit aquacole le plus commercialisé dans le monde. Cependant, en France et dans d’autres régions du monde, des mortalités estivales massives affectent de façon alarmante les populations naturelles et cultivées de cette espèce, surtout aux stades juvéniles. Ces évènements sembleraient être liés à un déséquilibre entre les acteurs de la triade hôte – agent pathogène – environnement, favorisant l’affaiblissement des mécanismes de défense de l’hôte, et par conséquent, l’apparition et/ou l’augmentation de maladies. Parmi les facteurs environnementaux pouvant contribuer à ce déséquilibre, les contaminants chimiques sont connus pour moduler les capacités de défense de divers organismes aquatiques. Les phénoloxydases (PO) sont les enzymes-clés d’une cascade biochimique responsable de la production de mélanine et sont impliquées dans les défenses immunitaires et dans la reconnaissance du non-soi chez les invertébrés. Récemment, une activité de type PO a été détectée chez C. gigas, et a été proposée comme biomarqueur potentiel de la contamination chimique. Cependant, de nombreuses inconnues existent quant aux différents types d’activité PO présents chez C. gigas, et à leur implication dans les mécanismes de défense chez cette espèce. Dans ce contexte général,les objectifs de cette thèse ont été d’ 1) identifier les différents types de PO présents dans différents tissus de l’huître 2)évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des expériences d’exposition in vivo à des contaminants organiques, 3) évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des études de biosurveillance in situ. Nous avons pu montrer, pour la première fois chez cette espèce, l’existence de deux types d’activité PO : une activité catécholase et une activité laccase. De plus, nous avons pu mettre en évidence in vitro un effet bactéricide lié à l’activité des PO contre deux souches pathogènes de l’huître, Vibrio splendidus et V. aesturianus, dont leur présence a été fréquemment associée aux phénomènes de mortalités estivales. Enfin, grâce à une analyse multi-biomarqueurs sur différents tissus de C. gigas,l’ensemble des résultats ont permis de proposer que les PO pourraient être utilisées comme biomarqueurs de stress environnemental, plutôt que de contamination, dans la surveillance de la qualité des eaux côtières et estuariennes. / The Pacific oyster Crassostrea gigas is the leading aquaculture product at the worldwide level. However, massive summer mortalities affect dramatically cultivated and natural oyster populations, especially at young life stages. These events could be linked to an unbalance between the different actors of the triad host – pathogen agent – environment, which could favour a weakening of defence mechanisms in the host, and consequently, the emergence and/or increase of diseases. Among environmental factors that could contribute to this unbalance, chemical contaminants are known to modulate defence capacities in different aquatic organisms. Phenoloxidases (POs) are the key enzymes of a biochemical cascade responsible for the production of melanin and are implicated in immune defences and in self/non-self recognition in invertebrates.Recently, a PO-like activity was detected in C. gigas, and was suggested as a potential biomarker of chemical contamination. However, little is known on the different PO activities present in C. gigas, and on their implication indefence mechanisms in this species. In this general context, the aims of this work were to 1) identify the different types of PO present in different tissues of C. gigas 2) evaluate their potential as biomarkers in experiments of in vivo exposure to organic contaminants, 3) evaluate their potential as biomarkers in in situ biomonitoring studies. We showed, for the first time in this species, the existence of two PO-type activities: a catecholase activity and a laccase activity. Moreover, we observed an in vitro bactericidal effect associated to PO activities against two oyster pathogens, Vibrio splendidus and V.aesturianus, which have often been associated to massive summer mortalities in oysters. Finally, based on a multiple biomarkeranalysis in different tissues of C. gigas, results suggest that POs could be used as biomarkers of environmental stress, rather than of contamination, for biomonitoring studies in coasts and estuaries.

Mon travail de thèse a porté sur l'étude des mécanismes contrôlant la progression du cycle cellulaire et le devenir des cellules progénitrices dans différents tissus. Sortie du cycle cellulaire et différenciation cellulaire pendant la formation du muscle du membre Nous avons montré que la sortie du cycle cellulaire, régulée par les inhibiteurs de kinases cycline-dépendantes (CDKI) et la différentiation musculaire contrôlée par les facteurs myogéniques (MRF), peuvent être découplées génétiquement pendant la formation du muscle. Nous avons identifié une séquence régulant l'expression de CDKI, spécifique au muscle, activée par les MRF dans les myoblastes et réprimée par la voie Notch dans les progéniteurs, permettant de contrôler la balance entre amplification des progéniteurs et établissement du muscle squelettique. Contrôle de la croissance des dérivés de crête neurale craniale Bien que Pax3 et Pax7 soient essentiels pour la formation de la crête neurale, leurs rôles durant le développement craniofacial restent inconnus. À l'aide de mutants murins pour Pax3/7 présentant des fentes faciales, nous avons montré que ces défauts sont liés à la surexpression de la voie de signalisation régulée par le récepteur Aryl hydrocarbon (AhR, récepteur à la dioxine). L'augmentation de l'activité d'AhR pousse les cellules mésenchymateuses faciales hors du cycle cellulaire alors que son inhibition restaure la prolifération de ces cellules, permettant la fermeture de la face des mutants Pax3/7 et démontrant qu'une interaction entre une voie de signalisation impliquée dans la réponse au stress environnemental et les gènes régulés par Pax3/7 est nécessaire pendant le développement craniofacia. / This thesis aims to decipher how Pax3 and Pax7 transcription factors control cell cycle progression of progenitor cells in different tissues.Cell cycle regulation of Pax3+ myogenic progenitors during limb muscle developmentWe showed that cell cycle exit, mediated by the cyclin-dependent kinases inhibitors (CDKI), and muscle differentiation, controlled by the myogenic regulatory factors (MRF), can be genetically uncoupled during development. We dissected a functional interplay between Notch signalling and both MRF and CDKI activities, for maintaining the cycling status of the progenitor cells. Further, we identified a CDKI, muscle-specific DNA regulatory element, activated by the MRF in myoblasts but repressed by Notch signalling in progenitor cells, controlling the equilibrium between amplification of the progenitor pool and the establishment of functional muscle.Control of Pax3+ neural crest derivatives growth, and maintenance during craniofacial developmentAlthough studies showed Pax3 and Pax7 to be essential during early neural crest development, their role during craniofacial formation is unknown. Using Pax3/7 mutant mice displaying facial clefts, we uncovered that these defects are associated with an up-regulation of the Aryl hydrocarbon Receptor (AhR, the receptor to dioxin) signalling pathway. In Pax3/7 mutants, increased AhR activity drives facial mesenchymal cells out of the cell cycle, while inhibiting AhR rescues the cycling status of these cells and the facial closure of Pax3/7 mutants. Our results identify a molecular link between an environmental stress response pathway and a Pax3/7 downstream gene regulatory network during normal craniofacial development.

Anticiper l’impact de fluctuations environnementales de nature climatique ou alimentaire est un enjeu crucial dans les systèmes de productions animales, et plus particulièrement sur la volaille. Cette influence de l’environnement sur les phénotypes passe en partie par des phénomènes épigénétiques, notamment la méthylation de l’ADN, et qui peuvent intervenir dans la régulation de l'expression des gènes. Ce sont des mécanismes qui n'affectent pas la séquence d'ADN mais qui peuvent être transmis par la mitose ou la méiose. Ces interactions entre épigénomes et expression des gènes sont de plus en plus étudiées dans les modèles animaux et chez les plantes. Cependant, les mécanismes de régulation de l'expression du génome par la méthylation de l’ADN sont assez peu connus chez les oiseaux. Ce travail de thèse repose sur deux dispositifs expérimentaux réalisés chez la poule, le but étant de caractériser le méthylome par séquençage haut-débit. Les profils de méthylation le long du génome, et le lien avec l’expression, sont établis d’abord par un séquençage tout-génome (WGBS) au sein d’embryons entiers, puis par un séquençage d'une sous-représentation du génome (RRBS) au sein d’hypothalamus d’individus adultes. À ce jour, aucune étude d'analyses de méthylome par RRBS chez la poule n'a été publiée. Ces deux analyses sont réalisées grâce au développement d'un pipeline bioinformatique, optimisé, disponible à la communauté scientifique. Globalement, le profil de méthylation chez la poule est similaire à ce qui est connu chez les mammifères : les îlots CpG - régions riches en dinucléotides CG, souvent peu méthylées, qui ponctuent le génome principalement dans les régions promotrices des gènes - sont globalement peu méthylés dans les promoteurs sur les données WGBS et RRBS. Les analyses du méthylome des embryons ont confirmé l'absence d'un phénomène de compensation de dose sur les chromosomes sexuels, ou la présence sur le chromosome Z d'une région hyperméthylée. Les analyses des données RRBS révèlent une hyperméthylation globale des CG sur le génome, suggérant une réponse de la méthylation à un stress environnemental. Sur les données WGBS, le niveau de méthylation dans le promoteur est négativement corrélé à l'expression du gène associé. Une méthylation allèle spécifique est également détectée entre les lignées, phénomène mis en évidence pour la première fois chez la poule et dont la fréquence est comparable à ce qui a été observé chez l'Homme. Sur les données RRBS, des résultats préliminaires de la réponse du méthylome aux stress environnementaux montrent le caractère complexe de cette relation. L’utilisation d’aliments moins énergétiques entraînerait une plus grande mobilisation des réserves lipidiques, tandis que les individus soumis à un stress à la chaleur ont un poids corporel plus léger. Une intégration de ces données à des mesures phénotypiques permettrait de faire le lien entre méthylation et environnement. Au-delà de l'aspect fondamental de cette thèse, l'application plus concrète de ces connaissances peut s'appliquer aux systèmes d'élevage pour obtenir des animaux mieux adaptés à l’environnement, en améliorant les caractères de production / Anticipating the impact of environmental changes (on climate and feed) is a crucial issue for livestock production systems, including poultry. The influence of the environment on phenotypes is partly mediated by epigenetic phenomena, including DNA methylation, which may be involved in the regulation of gene expression. These mechanisms do not affect the DNA sequence but can be inherited by mitosis or meiosis. The interactions between epigenomes and gene expression are increasingly being studied in animal models and in plants. However, the mechanisms of regulation of genome expression through DNA methylation are relatively unknown in birds. This thesis work is based on two experimental devices realized in chicken aiming to characterize the methylome by high-throughput sequencing. The methylation patterns across the genome, and their link with expression, were first established by whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) in whole embryos, following a reduced representation bisulfite sequencing (RRBS) from hypothalamus of adults. To date, no specific chicken RRBS study has been published. These two analyses were carried out by developing an optimized bioinformatics pipeline, available for scientific community. Overall, the pattern of methylation in chicken is like those in mammals: CpG islands - dinucleotides CG-rich regions which are often poorly methylated, and which are found mainly in the promoter regions of the genome - are generally poorly methylated in promoters on WGBS and RRBS data. Embryo methylome analyses confirmed the absence of a dose-compensation phenomenon on sex chromosomes, or the presence of a hypermethylated region on the Z chromosome. The analyses of RRBS data revealed an overall hypermethylation of CGs across the genome, suggesting a methylation response to environmental stress. From the analysis of WGBS data, we found that the level of methylation in promoters was negatively correlated with the expression of the associated gene. For the first time, a specific allele methylation was also detected between chicken lines whose frequency is comparable to that observed in humans. On the RRBS data, preliminary results of the methylome response to environmental stresses showed the complex nature of this relationship. The use of a low-energy diet would led to greater mobilization of body fat, while individuals with heat stress had a lighter body weight. Integrating these data with phenotypic measurements would allow to link methylation and environment. Beyond the fundamental aspect of this thesis, the method developed in this work could be applied to livestock systems to breed animals better adapted to a changing environment, by improving production traits.

L'un des challenges de l'optimisation de la maintenance est la production de modèles décisionnels conjuguant performance au niveau stratégique et au niveau opérationnel. Une hypothèse classique est de considérer que le niveau de dégradation du système peut être modélisé par un processus stochastique particulier caractérisé en régime stationnaire sans tenir compte des effets de l'environnement d'exploitation du système. Cette hypothèse peut être vue comme un des facteurs entraînant des écarts entre les performances attendues et celles mesurées. Par contre, de nombreux travaux sont développés dans le cadre de la fiabilité pour l'intégration de l'impact de l'environnement. L'objectif de ce manuscrit est de développer des outils d'aide à la décision de maintenance pour des systèmes à dégradation graduelle évoluant dans un environnement aléatoire stressant. Nous proposons différentes modélisations de l'environnement et de son impact sachant qu'il peut influencer soit la défaillance du système, soit le processus de dégradation. Nous explicitons les relations mutuelles entre l'environnement et le processus de dégradation et nous construisons différentes politiques de maintenance adaptatives qui se basent sur l'état de dégradation du système mais également sur l'évolution de l'environnement. De plus, les politiques proposées permettent de se baser soit uniquement sur une connaissance a priori du système, soit d'intégrer l'information disponible en ligne concernant l'environnement. Nous chercherons dans ce manuscrit à proposer de nouvelles approches de maintenance combinant performances théoriques attendues d'un côté et réalité et pragmatisme opérationnels d'un autre.

Les biofilms sont des communautés complexes de microorganismes, enchassées dans une matrice auto-secrétée de substances polymériques extracellulaires ou EPS. Les biofilms se forment à la surface de la plupart des matériaux, qu’ils soient de nature biologique ou non, et sont à l’origine de divers problèmes économiques et sanitaires. Les bactéries dans un biofilm, dites bactéries sessiles, présentent en effet des propriétés phénotypiques qui les distinguent de leurs homologues planctoniques, notamment par une résistance accrue aux antibiotiques et aux traitements de désinfection. D’où, la nécessité de prévenir leur formation et/ ou de leur élimination à partir de stratégies mieux adaptées à ce mode de vie en communauté. Le développement de telles stratégies passe entre autre par une meilleure connaissance des contributions physico-chimiques gouvernant les interactions de ces microorganismes avec leur environnement proche notamment lors des étapes initiales de la formation des biofilms. Deux grands objectifs ont été fixés au début de cette thèse, le premier visant à caractériser, in situ et en temps réel la formation de jeunes biofilms de deux modèles bactériens : une souche naturelle et ubiquitaire de Pseudomonas fluorescens et une souche modèle d’Escherichia coli obtenue par génie génétique pour surexprimer un seul type d’EPS. Le deuxième objectif de cette thèse, consiste à étudier leurs réponses à un stress environnemental ou chimique, notamment quand les biofilms doivent se développer dans des conditions extrêmes de pH. Pour atteindre ces objectifs, différentes techniques ont été combinées pour étudier de l’échelle moléculaire à l’échelle cellulaire le développement des biofilms. La spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier en mode réflexion totale atténuée (FTIR-ATR) a été utilisée pour suivre en temps réel le développement des biofilms. Nous avons pu suivre l’évolution des empreintes spectrales IR-ATR au cours de la formation des biofilms, sous des conditions favorables ou non à leur croissance. De jeunes biofilms de 24 h ont été étudiés par microspectroscopie Raman confocale (MRC), celle ci permettant d’obtenir des informations localisées sur la composition chimique des biofilms. La structure générale des biofilms a été visualisée par la microscopie à épifluorescence. Finalement, les propriétés physico-chimiques des EPS ont été quantifiées par spectroscopie de force atomique à l’échelle de la molécule unique (SMFS pour Single Molecule Force Spectroscopy). / Biofilms are complex communities of microorganisms, embedded in an auto-produced matrix of extracellular polymeric substances or EPS. Biofilms form on the surface of most materials, whether or not they are of biological nature, and cause major economic problems as well as public health concerns. Bacteria within a biofilm also called sessile bacteria, have phenotypic characteristics that distinguish them from their planktonic counterparts, rendering them more resistant to antibiotics and to disinfection strategies. Hence, the prevention of their formation and/ or their elimination requires the use of strategies that are well suited to the sessile mode of life. The development of these strategies begins with a better understanding of the physicochemical contributions that govern the interaction between the sessile community and its environment especially during the first steps of biofilm formation. Two main objectives were defined at the beginning of this thesis, the first was to characterize, in situ, and in real time the development of nascent biofilms. Two bacterial models were studied: a natural and ubiquitous strain of Pseudomonas fluorescens and a model strain of Escherichia coli genetically modified to overexpress one type of EPS. The second objectif was to study their responses towards an environmental or chemical stress; particularly how their development would be affected under extreme conditions of pH. To gain these objectives, different techniques were combined to study from the molecular to the cellular scale the development of biofilms. Fourier Transform Infrared spectroscopy in attenuated total reflection mode was used to evaluate in real time the development of biofilms. We were able to detect changes in the IR-ATR spectral profile along biofilm formation under favorable and non favorable growth conditions. 24 h - old biofilms were characterized using confocal Raman microspectroscopy, which allowed us to gather localized information on their chemical composition. The structure of biofilms was visualized using epifluorescence microscocopy. Finally, physico-chemical properties of EPS were quantified using single molecule force spectroscopy