Interaktionen zwischen Insekten und Pflanzen können auf chemischen oder mechanischen Faktoren beruhen. Mechanische Faktoren spielen eine besonders wichtige Rolle bei den Fallen karnivorer Pflanzen. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle mechanischer Faktoren in der Interaktion zwischen der Kannenpflanze Nepenthes bicalcarata und der Ameise Camponotus schmitzi aufzuklären, bei der Ameisen Gegenanpassungen zu spezialisierten pflanzlichen Fangstrukturen entwickelt haben. Im Rahmen meiner Arbeit habe ich mich mit den Fragen beschäftigt, 1) welche Kannenstrukturen und welche Mechanismen für den Fang von Arthropoden wichtig sind und 2) welche speziellen Anpassungen C. schmitzi-Ameisen für das Leben auf ihrer karnivoren Wirtspflanze besitzen. Bisher wurde angenommen, dass Nepenthes-Kannen Tiere mit Hilfe von rutschigen Wachskristallschichten fangen. Ich konnte zeigen, dass ein weiterer, bisher unbekannter Fangmechanismus existiert, welcher auf speziellen Oberflächeneigenschaften des Kannenrandes (Peristom) und "Insekten-Aquaplaning" basiert. Das Peristom besitzt eine regelmäßige Mikrostruktur, welche dafür sorgt, dass die Oberfläche vollständig mit Wasser benetzbar ist, so dass sie bei feuchter Witterung von homogenen Flüssigkeitsfilmen überzogen ist. Auf dem trockenen Peristom können Ameisen ohne Schwierigkeiten laufen und Nektar von den am inneren Peristomrand gelegenen Nektarien ernten. Wird die Oberfläche aber beispielsweise durch Regen nass, rutschen die meisten Tiere ab und stürzen in die Kanne. Messungen der Reibungskräfte von Weberameisen (Oecophylla smaragdina) auf dem Peristom von N. bicalcarata zeigten, dass Flüssigkeitsfilme auf der Oberfläche die Anhaftung der Haftorgane (Arolien) verhindern, und dass die Mikrostruktur des Peristoms auch den Einsatz der Krallen unterbindet. Versuche an Nepenthes alata zeigten darüber hinaus, dass dieser Fangmechanismus des Peristoms auch für Nepenthes-Arten mit wachsbereifter Kanneninnenwand essentiell, und die Wachsschicht eher für die Retention gefangener Tiere wichtig ist. Zur Analyse der ökologischen Auswirkungen des "Aquaplaning"-Fangmechanismus habe ich die Peristomfeuchte von Nepenthes rafflesiana var. typica-Kannen zeitgleich mit meteorologischen Daten im Feld kontinuierlich aufgezeichnet und mit Experimenten zur Beurteilung der Fangeffizienz der Kannen kombiniert. Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, dass die Kannen abhängig vom Befeuchtungsgrad des Peristoms zeitweise sehr effiziente Fallen mit Fangraten von 80% sein können, während sie zu anderen Zeiten vollkommen ineffizient sind. Die Variation der Peristomfeuchte wird durch Regen, Kondensation und von den Peristomnektarien sezerniertem Nektar verursacht. Es ist zu vermuten, dass die nur zeitweise und unvorhersehbare Aktivierung der Nepenthes-Kannenfallen durch Nässe der Evolution von Vermeidungsstrategien bei Beutetieren entgegenwirkt. Im Rahmen der Untersuchungen, welche mechanischen Anpassungen C. schmitzi-Ameisen für das Leben auf N. bicalcarata besitzen habe ich mich auf die Fragen konzentriert, wie es den Ameisen gelingt den Peristom-Fangmechanismus zu umgehen und welche Anpassungen sie besitzen um in der Kannenflüssigkeit tauchend und schwimmend nach Nahrung zu suchen. Im Gegensatz zu generalistischen Arten stürzen C. schmitzi-Ameisen auf dem nassen Peristom nicht ab. Durch selektive Manipulation der tarsalen Haftstrukturen konnte ich demonstrieren, dass die Arolien für die Peristomlauffähigkeit der C. schmitzi-Ameisen eine wesentliche Rolle spielen. Für das Furagieren in der Kannenflüssigkeit verfügen C. schmitzi-Ameisen über ein sich wiederholendes, stereotypes Verhaltensmuster, welches aus einer Unterwasserlauf- und einer Oberflächenschwimmphase besteht. Meine Untersuchungen dieses Verhaltensmusters zeigten, dass die Ameisen am Ende der Unterwasserlaufphase mit Hilfe ihres stets vorhandenen Auftriebs zur Flüssigkeitsoberfläche aufsteigen. Dabei taucht ein Teil ihres Hinterleibs aus der Kannenflüssigkeit auf, was den Ameisen die Sauerstoffaufnahme aus der Luft ermöglicht. Nach dem Auftauchen schwimmen C. schmitzi-Ameisen mittels schneller Beinbewegungen an der Oberfläche der Kannenflüssigkeit. Dabei ähnelt die Bewegungskoordination ihrer Beine dem bei Ameisen für die Fortbewegung an Land typischen Dreifußgang. Ein Vergleich der Kinematik von schwimmenden und laufenden C. schmitzi-Ameisen hat gezeigt, dass schwimmende Ameisen ihre Beine in der Schlagphase mit einer höheren Winkelgeschwindigkeit als in der Rückholphase bewegen, während dies bei den laufenden Tieren genau umgekehrt ist. Ferner strecken schwimmende Ameisen ihre Beine während der Schlagphase weiter aus als in der Rückholphase, wohingegen laufende Ameisen in beiden Bewegungsphasen vergleichbare Beinradien aufweisen. Dies lässt den Schluss zu, dass die Schwimmkinematik der C. schmitzi-Ameisen eine abgewandelte Form ihrer Laufkinematik darstellt, welche für die Erzeugung von Vortrieb im Wasser optimiert wurde. / Insect-plant interactions based on either chemical or mechanical factors, play a key role in nature. Mechanical factors are of particular importance for the animal traps of carnivorous plants. The aim of this study is to clarify the role of mechanical factors in the interaction between the pitcher plant Nepenthes bicalcarata and its ant partner, Camponotus schmitzi which has evolved counter adaptations against the specialised capture structures of the plant. This study investigates two questions, firstly, which of the pitchers' structures and which mechanisms are important for the capture of arthropods and secondly, what are the special adaptations that enable the C. schmitzi ants to live on their carnivorous host plant. It has so far been suggested, that Nepenthes pitchers capture prey by means of slippery epicuticular wax crystals. I was however able to show, that another, yet unknown capture mechanism exists. It is based on the special surface properties of the pitcher rim (peristome) and on the phenomenon of insect "aquaplaning". The peristome is characterized by a regular microstructure with radial ridges of smooth overlapping epidermal cells, which form a series of steps toward the pitcher interior. This surface is completely wettable by water, so that under humid weather conditions it is covered by homogenous liquid films. If the peristome is dry, ants can run freely on it and harvest nectar from the nectaries at the inner margin of the peristome. As soon as the peristome surface is wetted, for example by rain, it becomes extremely slippery for insects, so that most of the ant visitors are trapped. By measuring the friction forces of weaver ants (Oecophylla smaragdina) on the peristome of N. bicalcarata, I was able to show that the liquid films on the surface disrupt attachment for the soft adhesive pads (arolia) and that the surface topography impedes the use of claws. Experiments on Nepenthes alata demonstrated that the trapping mechanism of the peristome is also essential in Nepenthes species with waxy inner pitcher walls, indicating that the waxy surfaces are more important for the retention rather than the capture of prey. I investigated the ecological implications of the "aquaplaning" capture mechanism in Nepenthes rafflesiana var. typica by combining meteorological data and continuous field measurements of peristome wetness with experimental assessments of the pitchers’ capture efficiency. My results demonstrate that pitchers can be highly effective traps with capture rates as high as 80% but are completely ineffective at other times. These dramatic changes are due to the wetting conditions of the peristome. Variation of peristome wetness and thus the variation of capture efficiency is caused by rain, condensation, and nectar secreted from the peristome nectaries. I propose that the intermittent and unpredictable activation of Nepenthes pitcher traps prevents the evolution of avoidance strategies in prey animals. In the second part of my study I investigated the mechanical adaptations that the C. schmitzi possess in order to live on N. bicalcarata. I focused on two principal questions, how are the ants able to circumvent the peristome capture mechanism and what adaptations do they need in order to swim and dive in the digestive fluid. In contrast to generalist ants, C. schmitzi ants are capable of running on the wet peristome without difficulties. Through selective manipulation of tarsal attachment structures I was able to demonstrate, that the arolia are essential for the ants’ capability to run on the wet peristome. Whilst foraging in the pitcher fluid C. schmitzi ants show a repetitive stereotyped behaviour pattern, consisting of an underwater running and surface swimming phase. My analysis of this behaviour pattern showed that at the end of the underwater running phase the ants advance to the fluid surface with the aid of buoyancy. When reaching the surface film parts of the ants’ gaster and head emerge. I was able to show that while foraging in the pitcher fluid the emerging of the gaster is crucial for the respiration of the ants. After emersion the ants swim at the surface of the pitcher fluid using fast leg movements. Hence the leg coordination is similar to a tripod gait which is typical for their locomotion on land. A comparison between the kinematics of swimming and running C. schmitzi ants showed that whilst swimming, the angular velocity of their legs is higher in the stroke than in the recovery, whereas the opposite is true whilst running. Furthermore the swimming ants stretch their legs further in the stroke than in the recovery whereas the leg radius of running ants does not vary much throughout a step. It can be concluded that the swimming kinematics of C. schmitzi ants derives from the kinematics of their running and has been optimized for generating thrust in water.

Face aux enjeux écologiques actuels, l'écologie industrielle est présentée comme l'un des champs de réflexion et d'action les plus ambitieux. L'idée sous-jacente est de faire évoluer le système industriel sous la forme de symbioses comme le fait la nature, par la mise en place de débouchés pour les flux de déchets, d'eau ou d'énergie d'une entreprise vers d'autres firmes. Toutefois, au sein du corpus de l'écologie industrielle, bien peu d'études empiriques évoquent les raisons qui peuvent motiver les entreprises à s'engager dans de telles pratiques, les avantages économiques, environnementaux et sociaux concrets dégagés, et les contraintes associées aux échanges. L'objectif principal de la thèse est d'analyser cette perspective interne de l'écologie industrielle à partir d'une étude du cas de l'agglomération dunkerquoise. Il s'agit de comprendre les raisons pour lesquelles les entreprises ont mis en place des synergies de substitution, d'évaluer les bénéfices obtenus ainsi que les contraintes associées à l'échange. Nous avons mené des entretiens semi-directifs auprès de dix-sept grandes entreprises appartenant à divers secteurs d'activités tels que la sidérurgie, l'énergie, la cimenterie, la chimie etc. Notre thèse montre que les entreprises s'engagent dans des démarches d'écologie industrielle en raison des pressions externes (notamment de la réglementation) et internes (coûts, problématiques internes) et que l'engagement n'est effectif que si des avantages économiques et environnementaux se dessinent. En outre, la réussite de la collaboration repose sur une bonne articulation des dispositifs formels et informels que les partenaires vont mettre en place. / In front of current ecological stakes the industrial ecology is presented as one of the most ambitious fields of reflection and action. The underlying idea is to develop the industrial system under the shape of symbioses as the fact the nature, by the implementation of outlets for the flows of waste, water or energy of a company towards other films. However, within the corpus of the industrial ecology, indeed few empirical studies evoke the reasons which can motivate companies to make a commitment in such practices, the economic, environmental and social concrete clear advantages, and the constraints were associated with the exchanges. The main objective of the thesis is to analyze this internal prospect of the industrial ecology from a study of the case of the urban area of Dunkirk. It is a question of understanding the reasons for which companies set upt substitution synergies, to estimate profits obtained as well as constraints associated with the exchange. We led semi-directive conversations with seventeen large companies belonging to diverse business sectors such as the steel industry, the energy, the cement work, the chemestry, etc... Our thesis shows that companies make a commitment in steps of industrial ecology because of the external pressures (in particular of the regulations) and intern (costs, internal problems) and that the commitment is actual only if economic and environmental advantages take shape. Besides, the success of the collaboration rests on a good joint of the formal and informal devices which the partners are going to set up.

De nombreux insectes vivent en association avec des endosymbiotes se transmettant de mère à descendants. Du point de vue de leurs hôtes, certains de ces symbiotes sont obligatoires tandis que d'autres sont facultatifs. Alors qu'elle appartient le plus souvent à cette deuxième catégorie, la bactérie intracellulaire Wolbachia est devenue obligatoire chez certains de ses hôtes. C'est notamment le cas chez deux hyménoptères parasitoïdes de drosophiles du genre Asobara. Chez A. tabida, il a été montré que Wolbachia était nécessaire à la production d'œufs viables et que le défaut d'ovogenèse chez les femelles privées de leur symbiote est associé à une perturbation de leur homéostasie oxydative. Nous avons par conséquent étudié l'impact de composés antioxydant et pro-oxydant sur les traits d'histoire de vie de l'hôte et la densité symbiotique, afin de déterminer dans quelle mesure l'homéostasie oxydative pourrait être impliquée dans la coévolution entre Wolbachia et son hôte, au point de conduire à la dépendance de ce dernier. Chez certaines populations d'A. japonica, la coévolution avec Wolbachia induisant de la parthénogenèse thélytoque a entraîné la perte de la capacité des femelles à se reproduire sexuellement. Nous avons recherché les bases mécanistiques de cette perte de traits en comparant les transcriptomes et les profils d'hydrocarbures cuticulaires – des molécules qui peuvent notamment jouer le rôle de phéromones sexuelles – de femelles sexuées et asexuées / Many insects live in association with maternally transmitted endosymbiont. From their host point of view, some of those symbionts are obligatory, whereas others are facultative. Although it usually belongs to this second category, the intracellular bacterium Wolbachia has become obligatory in some of its hosts. This is notably the case in two drosophila parasitoid of the genus Asobara (Hymenoptera). It has been shown that Wolbachia was necessary for egg production in A. tabida, and that the failure of oogenesis in females cured of their symbiont is associated with a perturbation of their oxidative homeostasis. We therefore studied the impact of antioxidant and pro-oxidant compounds on the host life-history traits and the symbiotic density to determine the extent to which the oxidative homeostasis could be involved in host–Wolbachia coevolution, and in the evolution of the dependence of the host to its symbiont. In some populations of A. japonica, the coevolution with a thelytoky-inducing Wolbachia led to the loss of the females’ ability to sexually reproduce. We researched the mechanistic bases of this loss of traits by comparing the transcriptomes and the cuticular hydrocarbons – molecules that can play the role of sex pheromones – of sexual and asexual females

Les Bradyrhizobium photosynthétiques sont capables d'induire la formation de nodules fixateurs d'azote chez certaines légumineuses du genre Aeschynomene. La découverte récente que certaines de ces souches ne possèdent pas les gènes canoniques nodABC indique l'existence d'un nouveau processus symbiotique rhizobium-légumineuse indépendant des facteurs Nod. L'objectif de ce travail de thèse a consisté à avancer dans la compréhension des mécanismes mis en jeu lors de cette nouvelle interaction. Dans un premier temps, à travers différentes approches cytologiques, le processus par lequel la bactérie infecte la plante en l'absence de facteurs Nod a été décrit. Dans un deuxième temps, afin de mettre en évidence les bases moléculaires de cette interaction, une banque de 15 000 mutants Tn5 de la souche ORS278 a été criblée sur plante. Ce criblage a permit l'identification de plus d'une centaine de gènes bactériens intervenant durant le processus symbiotique. Les résultats obtenus nous ont conduits à proposer un modèle dans lequel la mise en place de la symbiose Nod-indépendante impliquerait, d'une part, la synthèse bactérienne d'une cytokinine permettant le déclenchement de l'organogenèse nodulaire, et d'autre part, d'autres signaux bactériens intervenant dans l'étape de reconnaissance avec la plante hôte. Enfin, nous avons mis en place une technique de transformation génétique d'Aeschynomene et validé cet outil à travers l'étude de l'expression hétérologue de la noduline précoce MtENOD11. Il peut à présent être envisagé de conduire des études fonctionnelles sur Aeschynomene en vue de caractériser la voie de signalisation Nod-indépendante. / The photosynthetic Bradyrhizobium are able to induce the formation of nitrogen-fixing nodules in some legumes of the Aeschynomene genus. The recent discovery that some of these strains lack the canonical nodABC genes indicates the existence of a new symbiotic rhizobium-legume process that is independent of Nod factors. The aim of this work was to improve our understanding of the mechanisms involved in this new interaction. First, through various cytological approaches, the process by which the bacterium infects the plant in the absence of Nod factors has been described. Second, in order to decipher the molecular basis of this interaction, a library of 15,000 Tn5 mutants of the ORS278 strain was screened on plant. This screening allowed the identification of about one hundred bacterial genes involved in this symbiotic process. These results led us to propose a model in which the establishment of the Nod-independent symbiosis involves, on one han d, the synthesis of a bacterial cytokinin that triggers nodule organogenesis, and on the other hand, others bacterial signals that permit the recognition with the host plant. Finally, we developed a genetic transformation procedure of Aeschynomene and we validated this tool by studying the heterologous expression of the early nodulin MtENOD11. Now, functional studies on Aeschynomene are possible to permit the characterization of the Nod-independent signaling pathway.

La crevette hydrothermale Rimicaris exoculata est une espèce endémique des sites hydrothermaux de la ride médio-atlantique (MAR). Cette espèce vit en agrégats denses sur les parois des cheminées hydrothermales actives et domine la mégafaune de la plupart de ces sites. Cette crevette abrite deux communautés microbiennes distinctes dont les rôles demeurent partiellement élucidés. Une de ces communautés est associée à la cavité céphalothoracique et aux pièces buccales hypertrophiées. Celles-ci sont recouvertes par une importante communauté épibionte correspondant à des bactéries chimioautotrophes associées à des dépôts minéraux. Afin d’approfondir notre connaissance de cette communauté symbiotique et dans le cadre de la thèse, une approche de métagénomique a été entreprise.Celle-ci a permis de mettre en évidence la diversité microbienne présente, avec un phylum dominant, celui des Protéobactéries. Au sein de ce phylum, deux classes sont dominantes, les Gamma- et les Epsilonproteobacteria, d’autres classes sont également présentes, les Alpha-, Delta- et Beta-proteobacteria.Une nouvelle classe de Protéobactéries, les Zetaproteobacteria, très récemment décrite comme bactéries libres dans l'environnement hydrothermal, a été mise en évidence. Les types métaboliques bactériens ont également pu être étudiés de façon plus approfondie permettant d’avancer encore davantage dans la compréhension de la symbiose entre la crevette et les microorganismes s’y développant. Il a notamment été possible de reconstituer des voies métaboliques entières pour chaque épibionte principal (à savoir Epsilon-et Gammaproteobacteria) ainsi que d'étudier des gènes impliqués notamment dans la réponse aux fluctuations environnementales, dans la communication cellulaire et le quorum-sensing. Le groupe des Zetaproteobacteria a également été étudié, tout d'abord dans le cadre de l'analyse métagénomique, mais également par des approches moléculaires sur des spécimens provenant de plusieurs sites hydrothermaux de la MAR, et ce, afin de mieux définir l'association possible entre ces bactéries ferro-oxydantes et R. exoculata. La seconde communauté associée à R. exoculata réside dans le tractus digestif. Des analyses complémentaires aux précédentes études ont été menées lors de ce travail de thèse combinant notamment approche métagénomique et culturale. / The hydrothermal shrimp Rimicaris exoculata is an endemic species of the Mid-Atlantic Ridge (MAR).This species lives in dense aggregates on the walls of active chimneys and dominates the megafauna of most of these sites. This shrimp has two distinct microbial communities whose roles remain almost unknown. One of these communities is associated with the cephalothorax and hypertrophied mouthparts.These are covered by a dense community of bacteria affiliated to chemoautotrophic epibionts associated with mineral deposits. To deepen our knowledge on the symbiotic community in the context of the thesis, a metagenomic approach was undertaken. This helped highlighting the microbial diversity present with a dominant phylum, the Proteobacteria. Two classes are dominant, Gamma-and Epsilonproteobacteria, other classes are also present. A new class of Proteobacteria, the Zetaproteobacteria very recently described as free living in hydrothermal environments, was identified. Bacterial metabolic types have also been studied in more detail via the metagenome to advance further in the understanding of the symbiosis. It has been possible to reconstruct metabolic pathways for each main epibiont (i.e. Epsilon- and Gammaproteobacteria), and to study genes in response to environmental fluctuations, in cell communication and quorum-sensing. The Zetaproteobacteria group has also been studied, first in the context of metagenomic analysis, but also using molecular approaches on several specimens from the MAR hydrothermal sites, to better define the possible association between R. exoculata and iron-oxidizing bacteria. The second community associated with R. exoculata is located in the digestive tract. Additional analyzes to previous studies have been conducted in this thesis including a metagenomic approach and cultures.

Medicago truncatula forme une association symbiotique avec Sinorhizobium meliloti qui conduit à la formation de nodosités fixatrices d’azote. Les cellules symbiotiques végétales accueillent des centaines de bactéries qui restent viables dans la nodosité et se différencient en bactéroïdes fixateurs d’azote. Dans le but de mieux comprendre les mécanismes moléculaires nécessaires à la mise en place de cette interaction, nous avons recherché de nouveaux gènes de plante requis pour une symbiose effective en utilisant des approches de génétique directe et inverse. Des méthodes de biologie cellulaire et moléculaire ont été utilisées pour caractériser le phénotype des mutants et mieux comprendre la fonction biologique de ces gènes.Le gène symbiotique DNF2 code une phosphatidylinositol phospholipase C putative. Les nodosités formées par le mutant dnf2 contiennent une zone de fixation qui est réduite et dans laquelle les rhizobia ne se différencient pas complètement en bactéroïdes. De plus ces nodosités sénescent rapidement et présentent des réactions similaires à des réponses de défense. Sous certaines conditions d’expérimentation, le phénotype sauvage peut être restauré chez ce mutant ce qui montre le caractère conditionnel du phénotype.Le gène symbiotique SYMCRK code un récepteur kinase riche en cystéine. Le phénotype du mutant symCRK est similaire à celui de dnf2, ce qui suggère que ces deux gènes sont impliqués dans des processus aboutissant à des réponses similaires, probablement la persistance des bactéries dans les cellules végétales ou l’inhibition des réactions de défense de la plante. Les phénotypes Fix- atypiques des mutants dnf2 et symCRK suggèrent que les gènes correspondants sont impliqués dans les processus de répression des défenses de la plante et de persistance des bactéroïdes. / Medicago truncatula and Sinorhizobium meliloti form a symbiotic association resulting in the formation of nitrogen-fixing nodules. In the nodules, symbiotic plant cells home and maintain hundreds of viable bacteria which are differentiated into bacteroids, the nitrogen-fixing form of rhizobia. In order to better understand the molecular mechanism sustaining this phenomenon, we used a combination of forward and reverse genetics approaches to identify genes required for nitrogen fixation. In addition we have used cell and molecular biology to characterize the phenotype of the corresponding mutants and to gain an insight into the genes functions.The symbiotic gene DNF2 encodes a putative phosphatidylinositol phospholipase C-like protein. Nodules formed by the mutant contain a zone of infected cells reduced to a few cell layers. In this zone, bacteria do not differentiate properly into bacteroids. Mutant nodules senesce rapidly and they exhibit defense-like reactions. The dnf2 symbiotic phenotype has been shown to be dependent on the experimental conditions.The symbiotic gene SYMCRK encodes a cystein-rich receptor kinase. The symCRK phenotype is similar to dnf2 suggesting that the two genes SYMCRK and DNF2 are participating in similar processes. This atypical phenotype amongst Fix- mutants unravels DNF2 and SYMCRK as new actors of bacteroid persistence inside symbiotic plant cells and repression of plant defense.

Les récents progrès des technologies de séquençage et des techniques de biologie moléculaire ont permis aux chercheurs de révéler l'ubiquité et la diversité des virus. Malgré ces progrès, la découverte des virus s'est surtout concentrée sur les virus de vertébrés. De plus, les virus connus sont très peu étudiés en terme d'écologie virale. Les arthropodes de par leur histoire évolutive ancienne représentent 80% de la diversité animale sur notre planète. L'omniprésence de l'endosymbiose chez les arthropodes et leur capacité d’héberger des symbiotes (parfois multiples) suggèrent que leurs interactions avec leurs virus pourraient également être de nature symbiotique, allant des interactions durables de type mutualiste à celles de type antagoniste. Dans ce contexte, mon travail de thèse s’est concentré sur un densovirus de moustiques, le Culex pipiens densovirus (CpDV), en étudiant leur prévalence et leur diversité dans les populations naturelles de moustiques Culex pipiens et leurs interactions avec les bactéries endosymbiotiques Wolbachia dans un système naturel hôte-bactérie-virus (Cx. pipiens -Wolbachia - CpDV), tant dans des populations naturelles que des colonies de laboratoire. Nous avons révélé une forte prévalence et une grande diversité de CpDV dans les populations mondiales de Cx. pipiens. De plus, le CpDV infecte de façon persistante les lignées de laboratoire et est transmis verticalement avec l'endosymbiote Wolbachia. Nous montrons une prévalence et une diversité élevées du CpDV en Turquie et en Tunisie, et nous nous sommes concentrés davantage sur ces deux pays pour étu-dier les interactions Wolbachia-CpDV dans les populations naturelles. En Tunisie, dans une zone de contact étroite où deux groupes de Wolbachia génétiquement distincts coexistent, ces différents groupes de Wolba-chia influencent la prévalence et la diversité du CpDV. Nous montrons également une corrélation positive entre la densité de Wolbachia et la densité de CpDV. D’une manière globale, nos résultats suggèrent que le système CpDV-Cx.pipiens -Wolbachia et plus généralement les densovirus sont de bons modèles pour étudier les interactions écologiques entre ces partenaires et leur évolution dans la nature et au laboratoire. / Virus discovery has long depended on the observation of outbreaks, and the research to understand their pathogenicity depended on their culture. The advances of sequencing technology and molecular biology tech-niques allowed researchers to discover the ubiquity and the diversity of viruses. Despite these advances, virus discovery remains mainly focused on vertebrate viruses. Furthermore, even the known diversity of these virus-es is poorly studied in term of virus ecology. Arthropods with their ancient evolutionary history represent 80% of animal diversity on our planet. The ubiquity of endosymbiosis in arthropods and their ability to support (sometimes multiple) symbionts suggest that their interactions with their viruses might be of symbi-otic nature, intimate long-term associations with outcomes ranging from mutualistic to antagonistic. In this context, this PhD dissertation focuses on a mosquito densovirus, Culex pipiens densovirus (CpDV), to in-vestigate their prevalence and diversity in natural populations of Culex pipiens mosquitoes and their inter-actions with endosymbiotic bacteria Wolbachia in a natural host-bacteria-virus system (Cx. pipiens -Wolbachia - CpDV) both in natural populations and laboratory colonies. We reveal a high prevalence and diversity of CpDV in worldwide Cx. pipiens populations. Moreover, CpDV persistently infects laboratory lines and are vertically transmitted along with their hosts’ endosymbiont Wolbachia. We reveal high CpDV prevalence and diversity in Turkey and Tunisia and further focus on these two countries to investigate Wolbachia-CpDV interactions in natural populations. In Tunisia, in a narrow contact zone where two ge-netically distinct Wolbachia groups coexist, different Wolbachia groups influences CpDV prevalence and diversity. Moreover, we show a positive correlation between Wolbachia density and CpDV density. Overall, our results suggests that CpDV-Cx.pipiens -Wolbachia system is a good model system to study the ecologi-cal interactions between these partners and their evolution together both in the nature and in laboratory conditions. Densoviruses with their diversity and long-term evolution with their hosts, and their easily ma-nipulated small genomes, are good models to study complex host-virus-bacteria interactions as well as virus ecology and evolution in a symbiotic context.

Les Wolbachia sont des alpha-protéobactéries intracellulaires transmises verticalement de la mère aux descendants via les ovocytes. Du fait de ce mode de transmission, des stratégies de manipulation de la reproduction favorisant leur propagation ont été sélectionnées chez ces bactéries. La plus communément utilisée par Wolbachia s’appelle l’incompatibilité cytoplasmique (IC). L’IC a lieu lorsque des mâles infectés copulent avec des femelles non infectées ou infectées par des Wolbachia incompatibles et se traduit par la mort des descendants avant l’éclosion. L’IC est généralement conceptualisée comme un modèle mod/resc ou toxine/antidote dans lequel les Wolbachia présentes chez les mâles introduiraient dans les spermatozoïdes une toxine (fonction mod) qui, après la fécondation, entrainerait la mort des embryons, sauf si les Wolbachia présentes dans l’œuf produisent un antidote (fonction resc). C’est chez l’espèce de moustique Culex pipiens que la plus grande diversité de phénotypes d’IC a été décrite. Cette diversité repose uniquement sur la diversité des souches de Wolbachia hébergées par C. pipiens. Dans cette thèse, nous avons mené la première étude des mécanismes cytologiques responsables de la mort des embryons dans les croisements incompatibles chez C. pipiens. Nous avons montré que des défauts de condensation et de ségrégation de la chromatine paternelle lors de la première division embryonnaire entraînent la mort des embryons dans tous les croisements incompatibles étudiés. Ces défauts cellulaires sont les seuls observés, ce qui indique que la diversité de relations d’IC décrite chez C. pipiens ne repose pas sur une diversité de défauts cellulaires. L’étude, chez plusieurs souches de wPips, de l’opéron cidA/cidB dont l’implication fonctionnelle dans l’IC a récemment été mise en évidence chez la drosophile, nous a permis de montrer que cet opéron est amplifié et polymorphe dans tous les génomes de wPips séquencés. L’exploration des variants de cet opéron dans les génomes de Wolbachia infectant des populations naturelles de C. pipiens, à l’aide de plus de 250 lignées isofemelles, a permis d’associer de manière robuste une variation de cidB avec un changement dans le phénotype mod de certains mâles. En outre, la présence d’un variant ubiquitaire de cidA, supporte le rôle de ce gène dans la fonction resc. Ainsi, chez C. pipiens, l’opéron cidA/cidB grâce à son amplification et sa diversification est impliqué dans la diversité des phénotypes d’IC et fonctionnerait comme un système toxine-mod /antidote-resc : cidB étant impliqué dans la fonction mod et cidA dans la fonction resc. / Wolbachia are intracellular alpha-proteobacteria vertically transmitted from mothers to their offspring through oocytes. As a consequence of this transmission mode, reproductive manipulation strategies that promote bacteria spread in host populations have been selected. The most common manipulation used by Wolbachia is called cytoplasmic incompatibility (CI). CI occurs when infected males mate with uninfected or incompatible Wolbachia-infected females and results in the death of offspring before hatching. CI is generally conceptualized as a mod/resc or toxin/antidote model in which paternal Wolbachia would introduce a toxin (mod function) in sperms which would, after fertilization, induce embryonic death unless an antidote produced by maternal Wolbachia in the egg counteracts its effect (resc function). A to date unique diversity of CI phenotypes has been described in the mosquito species Culex pipiens. This diversity is based solely on the diversity of Wolbachia strains hosted by C. pipiens. In this PhD, we conducted, in C. pipiens, the first study of the cytological mechanism behind embryonic mortality in CI crosses. We showed that paternal chromatin condensation and segregation defects during the first embryonic division were responsible for embryonic death in all CI crosses. These CI defects were the only ones observed indicating that the diversity of CI phenotypes in C. pipiens is not based on a diversity of cellular mechanisms. We then studied the cidA/cidB operon in several wPip strains as the functional involvement of this operon in CI was recently demonstrated in Drosophila. We showed that this operon is amplified and polymorphic in all genomes of sequenced wPip. Investigation of cidA/cidB variants in Wolbachia genomes infecting natural populations of C. pipiens, using more than 250 isofemale lines, enabled us to reveal a robust association between cidB variations and change in mod phenotype. In addition, the presence of an ubiquitous cidA variant supports the role of this gene in the resc function. In C. pipiens, the cidA/cidB operon, through its amplification and diversification, is involved in the CI phenotypes diversity and would operate as a toxin-mod / antidote-resc system: cidB being involved in the mod function and cidA in the resc function.

Les champignons ont développé diverses interactions avec les végétaux. Ces interactions peuvent être bénéfiques pour la plante dans le cas des champignons établissant des symbioses mutualistes ou néfastes si le champignon est pathogène. Elles reposent sur des mécanismes moléculaires mal élucidés. Des études réalisées sur le champignon mutualiste Hebeloma cylindrosporum associé au pin Pinus pinaster ont permis de créer une collection de mutants affectés dans leur capacité à interagir avec les plantes et à former l’organe mixte de la symbiose, l’ectomycorhize. L’objectif de ma thèse a été d’étudier un mutant affecté dans le gène codant une alpha-tubuline Hctubα2. Les tubulines sont des protéines présentes chez tous les Eucaryotes et permettent la formation des microtubules, des éléments clés du cytosquelette. Chez les champignons, on trouve une ou deux alpha tubuline(s). H. cylindrosporum en possède deux. J’ai étudié l’expression de ces deux tubulines lors l’établissement de l’interaction avec les racines de l’hôte. Les résultats indiquent que ces deux gènes sont différentiellement exprimés lors de l’interaction. J’ai étudié au niveau protéomique l’impact de la mutation en comparant les protéomes intracellulaires des deux souches. On retrouve deux alpha-tubulines chez certains champignons phytopathogènes comme Botrytis cinerea. L’hypothèse de l’implication de l’alpha-tubuline 2 dans l’établissement de la pathogénie a été émise. J’ai donc construit des mutants de Botrytis cinerea dans lesquels ce gène a été inactivé. J’ai également tenté de localiser à l’aide de fusions traductionnelles chacune des alpha-tubulines chez le champignon mycorhizien et chez le pathogène / In all terrestrial ecosystems, plants live in close interaction with numerous fungi. The interaction has a negative or positive effect on host plant depending upon the pathogenic or symbiotic status of the fungus. The establishment of these interactions is based on a tightly regulated molecular dialog between symbiotic partners. Previous studies on the ectomycorrhizal fungi, Hebeloma cylindrosporum associated with maritime pine (Pinus pinaster), created a collection of mutants affected in their mycorrhizal abilitiy. The aim of my thesis was to characterize one of these mutants affected in a gene, Hctubα2, encoding an alpha tubulin. Tubulins are eukaryotic cytoskeletal proteins involved in microtubules formation. Fungi have one or two alpha-tubulin. For example, H.cylindrosporum has two alpha-tubulin. The site of mutagenic DNA insertion in fungal genome was characterized. I studied the expression of both alpha-tubulins during the establishement of mycorrhizal interaction. Results showed that the two genes are differentially expressed during the interaction with host plant. At proteomic level, I studied the impact of the mutation comparing the two strains using 2D gel electrophoresis and sequencing differentially accumulated spots. Pathogenic fungi also bear two alpha-tubulins, as Botrytis cinerea. The hypothesis of the involvement of the alpha-tubulin 2 in pathogenesis was investigated. I created Botrytis cinerea mutants deleted for this gene. I also created translational fusions in order to visualize both alpha-tubulins in Hebeloma cylindrosporum and in Botrytis cinerea

La symbiose Methylobacterium nodulans / Crotalaria podocarpa est une symbiose originale. En effet, la méthylotrophie, propriété remarquable de la bactérie, s'exprime à l'apex du nodule et modifie localement le métabolisme : une dégradation apicale marquée des tissus est observée suite à une digestion des parois végétales, libérant du méthanol directement utilisable par la bactérie. Grâce à ce métabolisme, le bactéroïde -de taille et de forme inhabituellement grandes- fournirait l'énergie nécessaire à l'activité de la nitrogénase, et permettrait à la plante d'accumuler des réserves carbonées sous forme d'amyloplastes dans les cellules infectées. Cette propriété méthylotrophique bactérienne apporte également à la plante-hôte un gain de biomasse (>40 % par rapport aux mutants non méthylotrophes). En revanche, à l'échelle de l'espèce, la crotalaire n'est pas avantagée, en termes de fixation d'azote, à s'associer avec M. nodulans ou avec Bradyrhizobium sp., autre genre bactérien décrit en symbiose avec ces plantes. L'originalité de cette association symbiotique se situe également au niveau du dialogue moléculaire : les gènes nod de M. nodulans sont insensibles aux isoflavones, flavonoïdes inducteurs des Bradyrhizobium, mais sont induits par les flavanones et les flavones. L'analyse phylogénétique des gènes nod révèle que M. nodulans forme une branche particulière avec Methylobacterium sp. 4-46 et Burkholderia tuberum STM678, isolées de nodules de Légumineuses appartenant à la tribu des Crotalariae. Au niveau du signal bactérien, une structure unique de facteur Nod a été caractérisée chez M. nodulans ORS2060T : MnV(C18:1, S). Enfin, si la symbiose fonctionnelle M. nodulans/ Crotalaria a été identifiée seulement chez trois espèces de ce genre, la capacité du partenaire bactérien à former des pseudonodules avec d'autres Crotalaria laisse entrevoir un rôle clé de plusieurs composés pendant le processus d'infection suggérant différents mécanismes moléculaires impliqués dans la spécificité d'hôte.