La symbiose à Rhizobia ainsi que la symbiose endomycorhizienne à arbuscules, présentes dans la rhizosphère, possèdent un intérêt agrobiologique et écologique majeur ; elles permettent aux plantes de croître naturellement sur un sol aride et peu fertile. Il a été démontré récemment que les signaux (facteurs « Myc ») impliqués dans la mise en place de la symbiose endomycorhizienne à arbuscules appartiennent à la famille des lipo-chitooligosaccharides. Une nouvelle synthèse du facteur de mycorhization [Myc-IV (C16:0, S)], le plus abondant et bioactif, a été effectuée en utilisant une stratégie de synthèse par blocs utilisant des méthodes robustes de glycosylation, le diméthyldioxirane pour l’ouverture oxydante régiosélective des acétals de benzylidène et l’emploi d’un thiol peu toxique et peu odorant pour former les donneurs thioglycosides. Étant donné la purification laborieuse par chromatographie sur gel de silice des oligosaccharides après les étapes de glycosylation, une nouvelle méthode utilisant des liquides ioniques supportés a été appliquée permettant de modifier les propriétés physico-chimiques des saccharides. Les produits sont purifiés par de simples lavages grâce à ce motif ionique présent en position anomérique. Le chitooligosaccharide (CO-IV), intermédiaire clef pour la synthèse de lipo-chiooligosaccharides non sulfatés d’intérêts ou de la TMG-chitotriomycin, a ainsi été obtenu. / Rhizobia symbiosis and arbuscular mycorrhiza symbiosis have an agrobiological and ecological interest because they allow plants to grow on aride and infertile soil. Recently, the symbiotic signals (« Myc factors ») were identified as a mixture of lipo-chitooligosaccharides (LCOs). The preparation of Myc factor [Myc-IV (C16:0, S)], the most abundant and bioactive, was carried out using a blockwise synthesis. Dimethyldioxirane for a regioselective oxidative cleavage of benzylidene acetals and an odorless and few toxic thiol to form thioglycoside donors were employed. To eliminate the laborious purifications of oligosaccharides by chromatography on silica gel after each glycosylation step, we developped an ionic liquid supported strategy. The ionic liquid part changes the physico-chimical properties of the expected product and we isolated the glycostructures by simple phase-extractions. The chitooligosaccharide (CO-IV), key intermediate for the synthesis of non-sulfated lipo-chitooligosaccharides or TMG-chitotriomycin, was obtained by this strategy.

L’écologie industrielle a pour objectif de résoudre les questions liées à l'utilisation des ressources technologiques dans les sociétés, dans le but d'ajouter à la partie des connaissances nécessaires pour commencer à évaluer les problèmes de qualité liés à l'environnement et les questions de disponibilité des ressources. Le concept d’écologie industrielle peut être réalisé et pratiqué à travers d’établissement des parcs éco-industriels. Un parc éco-industriel est une communauté de fabrication et de service des entreprises situées ensemble sur une propriété commune. Les membres cherchent la performance environnementale, économique et sociale accrue grâce à la collaboration dans la gestion des questions environnementales et de ressource. L’objectif principal de la thèse est de créer des modèles mathématiques d’optimisation pour maximiser des flux des échanges dans un parc éco-industriel et pour réduire les impacts négatifs des industries sur l’environnement. Les sept parcs éco-industriels symboliques et emblématiques dans le monde ont été étudiés durant la thèse pour obtenir une vision pratique de la problématique et pour acquérir les informations du développement des éco-parcs de la réalité. Les dix outils informatiques et les modèles d’optimisation pour les parcs éco-industriels ont été étudiés. Trois modélisations d’optimisation sont proposées avec les simulations numériques effectuées. / Industrial ecology aims to resolve issues related to the use of technological resources in societies in order to add to the party the knowledge to begin to assess quality issues related to the environment and resource availability issues. The concept of industrial ecology can be realized and practiced through the establishment of eco-industrial parks. An eco-industrial park is a manufacturing community and service businesses located together on a common property. Members seek environmental performance, increased economic and social through collaboration in managing environmental and resource. The main aim of this thesis is to create mathematical optimization models to maximize trade flows in an eco-industrial park and to reduce the negative impacts of industry on the environment. The seven symbolic eco-industrial parks have been studied in this thesis in order to get a practical view of the issues and to acquire information from the development of eco-parks in reality. The numerical tools and optimization models for eco-industrial parks were studied. Three optimization models have been proposed with numerical simulations in this thesis.

La compréhension et l'exploitation des processus biologiques, tels que la symbiose fixatrice d'azote (plante-bactéries) et la symbiose endomycorhizienne à arbuscules (plante-champignons), représentent un intérêt agronomique et écologique majeur. Les lipo-chitooligosaccharides (LCO) jouent un rôle essentiel dans la mise en place de ces deux symbioses. Il est donc important de mieux comprendre les mécanismes induits par ces molécules signal, et notamment l’interaction avec leur récepteur dans les plantes-hôtes.Les synthèses chimiques de ces molécules sont souvent longues, difficiles et les rendements finaux sont très faibles. Il est intéressant de s'intéresser à l'obtention d'analogues biologiquement actifs dont la synthèse serait plus efficace. Différents travaux ont montré qu'un cycle triazole pouvait être un bon mime d'une unité saccharidique. De plus, des travaux de modélisation des interactions protéine-ligand ont permis de supposer que l'unité II d'un LCO-IV pourrait avoir un rôle moins important dans la liaison avec le récepteur. Le but du projet a donc été de réaliser la synthèse de ces analogues de LCO-IV dont l'unité II est remplacée par un lien triazole.La stratégie développée a nécessité la synthèse de deux briques moléculaires, un monosaccharide propargylé en position 4 et un disaccharide comportant un azoture en position anomère. Grâce à la mise au point des différentes étapes de synthèse, ces deux briques ont pu être obtenues avec de bons rendements. La cycloaddition [3+2] catalysée au cuivre a permis d'obtenir le triazole souhaité et les premiers analogues de tétrasaccharides de manière efficace. L'utilisation préalable de protections adéquates a permis d'introduire la diversité moléculaire souhaitée, une fonction sulfate sur la position 6 de l'unité réductrice et différentes chaînes carbonées lipophiles sur l'amine de l'unité non-réductrice. Quatre analogues de LCO ont été obtenus avec de très bons rendements. Les tests de compétitions, effectués sur ces analogues, n'ont montré aucune affinité pour le récepteur. Une approche synthétique de nouveaux analogues par une C-glycosylation a alors été proposée. / Understanding and exploitation of biological processes, such as symbiotic nitrogen fixation (plant-bacteria) and arbuscular endomycorrhizal symbiosis (plant-fungi), represent important agricultural, ecological and societal interest. The lipo-chitooligosaccharides (LCO) play an essential role in the implementation of these symbioses, it is then important to better understand the mechanisms induced by these signaling molecules, and especially the interaction with host-plant receptors.The chemical syntheses of these molecules are often long, difficult and the final yields are very low, so it could be interesting to obtain biological active analogs more efficiently. Various studies have already shown that a triazole unit could be a saccharide mimic. Furthermore, modelling studies of protein-ligand interactions showed that the monosaccharidic unit II of a LCO-IV could have a less important role in the interaction with the receptor. The project aimed to synthesize these LCO-IV analogs in which unit II was replaced by a triazole link.The strategy was directed towards the synthesis of two glycostructures, a monosaccharide propargylated at C-4 position and a disaccharide with an azide at anomeric position. Various synthetic steps were performed to have access to these two intermediates in good yields. Copper-catalyzed [3+2] cycloaddition gave efficiently the desired triazole unit of tetrasaccharidic analogs. The prior use of adequate protections finally allowed to introduce the desired molecular diversity, a sulphate function at C-6 position of the reducing unit and different lipophilic carbon chains on the amine of the non-reducing unit, and thus to obtain four LCO analogs with very good yields. Competition tests performed on these analogs have shown no affinity for the receptor. A synthetic approach of novel analogs using a C-glycosylation step was then proposed.

La mise en place des interactions symbiotiques, existant entre les Légumineuses et des microorganismes, sont des processus finement régulés, tant sur le plan moléculaire que cellulaire. Dans le cas de la symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote, ou rhizobia, ces modifications se déroulent dans les poils racinaires. Plusieurs arguments tendent à montrer que la perception de contraintes mécaniques pourrait avoir un rôle dans la régulation de ces étapes. Par conséquent, nous nous sommes intéressés à une famille de protéines impliquées dans la mécanotransduction: les MSL (MscS-Like). Il s'agit de canaux capables de s'ouvrir en réponse à une tension mécanique appliquée sur la membrane plasmique. Nous avons exploré leurs fonctions dans les poils racinaires, lors de la mise en place de la symbiose entre la légumineuse modèle Medicago truncatula et des rhizobia. Des études in silico du génome de M. truncatula nous ont permis de définir la famille des MtMSL. Les analyses de l'expression de ces candidats ont montré que seuls deux d'entre eux sont transcrits dans les poils racinaires: MtMSL2.1 et MtMSL2.4, ce dernier étant majoritaire. Néanmoins, leur expression ne semble pas modifiée par un traitement aux facteurs Nod, molécules bactérienne induisant les premières étapes de la signalisation symbiotique. Parallèlement, des analyses en microscopie confocale, indiquent la présence de MtMSL2.4 à la membrane plasmique et dans des endomembranes. De plus, des mesures électrophysiologiques ont confirmé leur nature de canal à forte conductance activé par la tension de membrane. Enfin, plusieurs analyses phénotypiques ont été menées sur des mutants Mtmsl2.4, tant sur différents aspects de l'interaction avec les rhizobia, que sur la croissance racinaire ou celle des poils racinaires, pour laquelle une méthode de mesure semi-automatique a été développée. Cependant aucune différence avec les contrôles n'a pu être observée. Ces résultats laissent penser que le canal mécanosensible MtMSL2.4 aurait un rôle lors d'autres phénomènes qu'il serait intéressant de découvrir. / The first steps of symbiosis occurring between Legumes and microorganisms are highly regulated processes, both at the molecular level and at the cellular level. During symbiosis with nitrogen fixing bacteria, called rhizobia, these modifications occur in root hairs. Several arguments have shown that mechanical constraints may regulate these steps. Hence, the involvement of physical sensors during these early events is worth considering. We focused here on one of these sensor families, the MSL (MscS-Like). These proteins are channels able to open upon mechanical stretching. We look for their role during first steps of symbiosis between the model Legumes Medicago truncatula and rhizobia. In silico studies of M. truncatula's genome allowed us to define a MtMSL family. Transcript analyses showed that only two of them were expressed in root hairs: MtMSL2.1 and MtMSL2.4, the latter being the most expressed. However, this expression is not modified by Nod factor treatments; molecules produced by rhizobia that induces the first symbiotic signalization steps. In parallel, confocal microscopy analyses show plasma membrane and endomembrane localization of MtMSL2.4. Moreover, electrophysiological measurements confirmed that this candidate is a high conductance channel mechanically activated. Finally, we performed several phenotypical studies with Mtmsl2.4 mutants in different conditions. No differences were observed between the mutants and WT during rhizobia symbiotic interaction and root growth. There were also no differences observed in root hair development, for which a partly automatic measurement system was set up. These results suggest MtMSL2.4 may have a role in other phenomena, which could be interesting to understand further.

L’architecture du système racinaire des légumineuses est déterminée par la croissance des racines et leur capacité à former des racines latérales et des nodosités symbiotiques fixatrices d’azote en fonction des conditions environnementales. Chez la légumineuse modèle Medicago truncatula, nous avons mis en évidence que les phytohormones gibbérellines (GAs) et leur voie de signalisation – médiée par trois protéines MtDELLAs présentant des profils d’expression redondants – jouent un rôle clé dans la régulation du développement du système racinaire. En conditions non-symbiotiques, les GAs régulent négativement la croissance racinaire en réprimant l’activité méristématique et l’élongation cellulaire, et inhibent la formation des racines latérales. En conditions symbiotiques, le rôle des GAs et de leur voie de signalisation est double : au niveau de l’épiderme, les protéines MtDELLAs régulent positivement l’infection par les bactéries symbiotiques Rhizobia en interagissant de façon directe avec la voie de signalisation des facteurs Nod bactériens. Au niveau du cortex, les GAs régulent négativement l’organogénèse des nodosités. Les phytohormones cytokinines (CKs) et leur récepteur MtCRE1 étant essentiels pour initier la nodulation, l’interaction entre les voies de signalisation GA et CK a été analysée en parallèle. Les CKs régulent le niveau de GAs bioactives en modulant l’expression des gènes de leur métabolisme de manière dépendante du récepteur aux CKs MtCRE1. Réciproquement, les GAs régulent les gènes du métabolisme CK et le niveau de CKs bioactives de manière dépendante des MtDELLAs. Par ailleurs, une forme activée de MtDELLA complémente partiellement le phénotype de nodulation du mutant cre1 et lie le promoteur de MtCRE1, indiquant que les voies de signalisation GA et CK régulent la nodulation en étroite association. / Legume root system architecture is determined by both root growth and their ability to form lateral roots and nitrogen-fixing symbiotic nodules, depending on environmental soil conditions. In the model legume Medicago truncatula, we have shown that the phytohormones gibberellins (GAs) and their signaling – involving three MtDELLA proteins with redundant expression patterns – play a crucial role in the regulation of the root system development. In non-symbiotic conditions, GAs negatively regulate root growth through the repression of meristematic activity and cell elongation, and inhibit lateral root formation. In symbiotic conditions, GA and their signaling pathway play a dual role: in the root epidermis, MtDELLA proteins positively regulate infection by symbiotic bacteria Rhizobia, by directly interacting with the bacterial Nod factor signaling pathway. In the root cortex, GAs negatively regulate nodule organogenesis. The phytohormones cytokinins (CKs) and their receptor MtCRE1 being essential for the initiation of nodulation, we additionally analyzed the crosstalk between GA and CK signaling. CKs regulate the bioactive GA pool, controlling the expression of GA-metabolic genes, depending on the MtCRE1 receptor. In turn, GAs regulate CK-metabolic genes and the bioactive CK pool, depending on MtDELLAs. In addition, a dominant version of a MtDELLA partially complements the nodulation phenotype of the cre1 mutant and binds to the MtCRE1 promoter. These results indicate that GA and CK signaling pathways closely interact to regulate nodulation.

En cas de carence azotée, les légumineuses sont capables de mettre en place une symbiose avec des bactéries du sol fixatrices d’azote appelées rhizobia. Cette symbiose a lieu dans un organe appelé nodosité où les bactéries sont endocytées et appelées bactéroïdes. Certains clades de légumineuses imposent un processus de différenciation à leurs bactéroïdes qui agrandissent considérablement et deviennent polyploïdes, menant à des morphotypes bactériens allongés ou sphériques. Au cours de cette thèse, j’ai étudié la différenciation des bactéroïdes de Bradyrhizobium spp. en association avec Aeschynomene spp.. Les bactéroïdes de ces plantes présentent des degrés de différenciation distincts qui dépendent de l’espèce hôte. Mes données suggèrent que les bactéroïdes les plus différenciés sont aussi les plus efficaces. J’ai cherché à savoir quels facteurs procaryotes pourraient être impliqués dans les adaptations des bactéroïdes au processus de différenciation et à leurs divers hôtes, le tout en lien avec cette différence d’efficacité symbiotique au travers d’approches globales sans a priori de type -omiques. Les conditions considérées sont des bactéroïdes de différents morphotypes et des cultures libres de référence. Les fonctions activées en conditions symbiotiques ont été identifiées, ainsi que les gènes spécifiques d’un hôte donné. Des analyses fonctionnelles des gènes d’intérêt ont également été menées. Les mutants bactériens n’ont toutefois pas présenté de phénotype symbiotique drastique, montrant ainsi l’existence de réseaux de gènes complexes menant à la résilience des génomes de rhizobia. / In case of nitrogen starvation, legume plants establish a symbiotic interaction with nitrogen-fixing soil bacteria called rhizobia. This interaction takes place in nodules where the symbionts are internalized and become bacteroids. Some legume clades also impose a differentiation process onto the bacteroids which become enlarged and polyploid, leading to elongated or spherical morphotypes. During my PhD work, I have studied bacteroid differentiation of Bradyrhizobium species in association with Aeschynomene spp.. These bacteroids display distinct differentiation levels depending on the plant host, and my analyses suggest that the most differentiated ones are also the most efficient. I investigated the bacterial factors potentially involved in the adaptations to differentiation and host-specificity, and related to the higher efficiency of the most differentiated bacteroids using global-omics approaches without a priori. The analyzed conditions were bacteroids of distinct morphotypes and free-living reference cultures. Activated functions under symbiotic conditions were identified, as well as host-specific ones. Functional analyses were performed on genes of interest. However, the bacterial mutants did not display drastic symbiotic phenotypes, showing the existence of complex gene networks leading to high resilience of rhizobial genomes.

La version intégrale de cette thèse est disponible uniquement pour consultation individuelle à la Bibliothèque de musique de l’Université de Montréal (www.bib.umontreal.ca/MU). / Composé entre 2009 et 2012, le ballet-opéra Bilgamesh constitue un projet d’envergure à deux titres. D’abord, il y a la tentative de ressusciter un genre presque oublié, l’opéra-ballet. Ensuite, on y utilise exclusivement les langues anciennes de la Mésopotamie le sumérien et l’akkadien. Pour établir un lien avec d’autres genres artistiques on remarque que la fusion du chant et de la danse prend une place de plus en plus dans la musique populaire. Aussi, dans le cinéma contemporain les réalisateurs préfèrent l’utilisation de langues méconnues mais authentiques afin de refléter l’ambiance l’époque oubliée. Je crois profondément qu’un sujet mythologique ouvre à des possibilités énormes pour l’incarnation des idées intentionnées ci-dessus. Les langues mortes fusionnent avec la forme opéra-ballet afin de créer un organisme unique, tout en renforçant l’activité sur scène par des pensées spéciales et sacrées. Le choix du titre n’est pas non plus un hasard : le nom Gilgamesh est une altération de la version babylonienne du nom original du héros qui s’appelle Bilgamesh dans la langue sumérienne. / Composed between 2009 and 2012, the ballet-opera Bilgamesh represents an ambitious project for two special reasons. Firstly, there is the attempt to revive a partially forgotten genre opera-ballet. Secondly, the ancient language of Mesopotamia, Sumerian and Akkadian, are used exclusively. Drawing a parallel with other art forms, one must observe that the blending of singing and dance is more and more gaining a place in popular music and in contemporary cinema producers prefer more often the use of little-known but authentic languages to reflect the atmosphere of long- forgotten times. It is my deep conviction that a mythological subject opens up enormous possibilities for the embodiment of the ideas mentioned above, where dead languages can join together with the opera-ballet form in single organism, strengthening the action on stage with special, sacred thoughts. The title itself is no accident. The name Gilgamesh is a Babylonian alteration of the original name of the hero, Bilgamesh, in Sumerian.

Les deux systèmes nodulaires symbiotiques les plus importants au niveau agronomique et environnemental sont, d'une part, les symbioses Rhizobium-légumineuses qui concernent environ 14 000 espèces, et d'autre part, les symbioses entre les plantes actinorhiziennes (environ 200 espèces) et l'actinomycète du sol Frankia. La plupart des plantes actinorhiziennes sont capables de fixer des quantités d'azote comparable à celles des Légumineuses ; ce sont généralement des plantes pionnières capables de coloniser des environnements pauvres en éléments minéraux. Elles représentent donc un atout écologique important. Si la symbiose Rhizobium-légumineuse est très étudiée, les mécanismes moléculaires à l'origine de la formation des nodules actinorhiziens restent actuellement peu connus. Ainsi, chez les Légumineuses, les flavonoïdes sont des molécules-clefs du processus de nodulation, alors que chez les plantes actinorhiziennes, l'implication des flavonoïdes dans la nodulation reste imprécise. L'objectif de cette thèse était de comprendre l'implication des flavonoïdes au cours de l'interaction symbiotique entre l'arbre actinorhizien tropical Casuarina glauca et son symbiote Frankia. L'analyse d'une base de données d'unigènes couplée à celle de données d'expression de puces à ADN a permis l'identification de huit genes de C. glauca impliqués dans la voie de biosynthèse des flavonoïdes. L'étude de leur expression dans les racines par PCR quantitative au cours d'une cinétique d'infection de C. glauca par Frankia a montré que les transcrits de la chalcone isomerase et de l'isoflavone reductase s'accumulaient très tôt après l'inoculation, suggérant ainsi une implication des isoflavonoïdes dans la symbiose actinorhizienne. Nous avons alors utilisé une stratégie d'ARN interférent pour réduire l'expression du gène de la chalcone synthase, la première enzyme de la voie de biosynthèse des flavonoïdes. La réduction de l'expression du gène de la chalcone synthase a provoqué une réduction significative du taux de flavonoïdes dans les racines ainsi qu'une très forte diminution du taux de nodulation chez les plantes transformées. Une restauration du taux de nodulation a pu être obtenu en présence de naringenin, une molécule centrale de la voie de biosynthèse des flavonoïdes.Nos résultats apportent donc, pour la première fois, une évidence directe de l'implication forte des flavonoïdes au cours de la nodulation des plantes actinorhiziennes. / Nitrogen-fixing root nodulation, confined to four plant orders, encompasses more than 14,000 Leguminosae species, and approximately 200 actinorhizal species forming symbioses with rhizobia and Frankia bacterial species, respectively. Most actinorhizal plants are capable of high rates of nitrogen fixation comparable to the nitrogen fixing symbiosis between legumes and Rhizobium. As a consequence, these plants are able to grow in poor and disturbed soils and are important elements in plant community worldwide. The basic knowledge of the symbiotic interaction between Frankia and actinorhizal plants is still poorly understood, although it offers striking differences with the Rhizobium-legume symbiosis. In the symbiosis between legumes and Rhizobium, flavonoids are key molecules for nodulation. In actinorhizal plants, the involvement of flavonoids in symbiosis is poorly understood, but because of the similarities of the infection process between some actinorhizal plants and legumes, flavonoids were proposed to act as plant signals for the bacteria Frankia. The objective of this thesis was to investigate the involvement of flavonoids during the actinorhizal nodulation process resulting from the interaction between the tropical tree Casuarina glauca and the actinomycete Frankia.Eight C. glauca genes involved in flavonoid biosynthesis were identified from a unigene database and their expression patterns were monitored by quantitative real-time PCR during the nodulation time course. Our results showed that chalcone isomerase and isoflavone reductase transcripts accumulated preferentially early after inoculation with Frankia, suggesting thus for the first time that isoflavonoids are implicated in actinorhizal nodulation. To go deeper in the understanding of the role of these molecules in actinorhizal symbiosis, we used RNA interference strategy to silence chalcone synthase, the enzyme that catalyzes the first committed step of the flavonoid pathway. Knockdown of chalcone synthase expression led to a strong reduction of specific flavonoids levels and resulted in a severely impaired nodulation. Nodule formation could be rescued by supplementation of plants with naringenin, which is an upstream intermediate in flavonoid biosynthesis. Our results provide, for the first time, direct evidence of a strong implication of flavonoids during actinorhizal nodulation.

L’expression du phénotype des organismes dépend en partie d’organismes symbiotiques avec qui ils sont en interaction étroite. Selon le mode de transmission du symbiote, ce dernier va être en conflit d’intérêt plus ou moins intense avec l’hôte pour l’expression du phénotype, conduisant parfois le symbiote à évoluer vers la manipulation du phénotype de l’hôte. Nous avons tenté d’identifier différents facteurs génétiques et environnementaux influençant l’expression et l’évolution de la manipulation chez l’insecte parasitoïde de larves de drosophiles, Leptopilina boulardi, et son virus manipulateur du comportement, LbFV. Ce virus bénéficie d’une transmission mixte, verticale et horizontale, cette dernière étant favorisée par l’induction de superparasitisme induite par le virus. L’étude de la contribution du génotype du parasitoïde dans l’expression de la manipulation a révélé la présence de gènes de résistance partielle à la manipulation. Le potentiel évolutif de cette résistance a ensuite été évalué par des expériences d’évolution expérimentale. Nous avons également montré que LbFV augmente la virulence du parasitoïde envers les larves de drosophiles, révélant ainsi une évolution vers une forme de mutualisme sur ce trait. Par ailleurs, le travail montre qu’un même parasitoïde peut être non seulement infecté par plusieurs souches du virus LbFV mais également infecté par un virus à ARN, décrit pour la première fois dans cette thèse. La transmission verticale, la prévalence élevée et les forts effets phénotypiques de ce virus soulignent de nouveau l’importance des virus dans l’expression du phénotype en population naturelle. / The expression of the phenotype of an individual depends partly on the presence of symbiotic organisms with which it engages in intimate interactions. According to the symbiont’s mode of transmission, the conflict of interest between the host and its symbiont for the expression of the phenotype can be more or less stronger, sometimes leading to the evolution of manipulation of the host phenotype by the symbiont. We attempted to identify different genetic and environmental factors influencing the expression and the evolution of manipulation in the Drosophila parasitoid wasp, Leptopilina boulardi, and its behavior manipulating virus, LbFV. The virus undergoes both vertical and horizontal transmission, the latter being favoured by the induction of superparasitism behaviour by the virus. The study of the contribution of the parasitoid genotype to the expression of the manipulation revealed a polymorphism in the resistance to the manipulation. The evolutionary potential of this resistance was then investigated using a protocol of experimental evolution. We also demonstrated that LbFV increases the virulence of the parasitoid towards its Drosophila host, revealing a form of mutualistic interaction on this trait. Additionally, we showed that an individual parasitoid can be coinfected by several LbFV strains but also by an RNA virus, described for the first time in this thesis. The vertical transmission, the high prevalence and the strong phenotypic effects of this new virus further highlights the importance of viruses in the expression of the phenotype in natural populations.

Depuis leur radiation après le Carbonifère, il y a 325 millions d’années, les insectes ont colonisé la majorité des milieux terrestres. Ce grand pouvoir colonisateur est en partie dû à leur association avec des bactéries symbiotiques intracellulaires, nommés endosymbiotes. Ces derniers complémentent le régime alimentaire de l’insecte et lui permettent de survivre sur des milieux nutritionnellement pauvres ou déséquilibrés. Les endosymbiotes sont transmis maternellement, ce qui assure la pérennité de l’association au cours des générations. Ils sont maintenus dans des cellules spécialisées, les bactériocytes, qui forment à leur tour un organe, le bactériome. L’étude des spécificités moléculaires et cellulaires des bactériocytes est un enjeu majeur dans la compréhension des mécanismes de régulation des endosymbiotes. Toutefois, la caractérisation de ces spécificités reste peu élucidée. Afin d’approcher les spécificités moléculaire, cellulaire et immunitaire du bactériome, ainsi que la réponse immunitaire systémique du charançon dirigée contre un pathogène, nous avons construit et séquencé 7 banques d’ADNc provenant du charançon des céréales : Sitophilus oryzae (Coléoptère, Curculionide). L’analyse in silico des banques, appuyée par une étude transcriptomique, a montré que le bactériome présente une forte expression de gènes impliqués dans la survie et le développement cellulaire, et dans le trafic vésiculaire. Le bactériome présente aussi une réponse immunitaire spécifique et modulée, puisqu’à l’exception d’un peptide antimicrobien, la coléoptéricine-A, les effecteurs de l’immunité ne sont pas (ou peu) exprimés. Par ailleurs, nous avons montré que la réponse immunitaire des larves de charançon aux infections bactériennes serait modulée en présence des endosymbiotes. Le deuxième volet de cette thèse s’est focalisé sur le stade adulte du charançon, chez qui les bactéries symbiotiques sont hébergées dans des bactériomes situés à l’apex des caeca mésentériques qui tapissent l’intestin moyen de l’insecte. Cette association est éphémère chez l’adulte qui perd ses endosymbiotes 15 jours après la mue imaginale. Nous avons recherché les mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de cette élimination, ainsi que les causes écophysiologiques et évolutives sous-jacentes. Par des approches histologiques et transcriptomiques, nous avons démontré que l’élimination des symbiotes est la conséquence de l’activation simultanée de l’apoptose et de l’autophagie. Par ailleurs, nous avons montré que l’élimination du symbiote survient après la formation ultime de la cuticule par l’insecte adulte, et que cette élimination symbiotique était corrélée à une diminution des besoins nutritionnels de l’insecte, notamment en acides aminés aromatiques. / Résumé