Ce travail de thèse vise à mieux comprendre les mécanismes de choix du partenaire chez l'isopode terrestre Armadillidium vulgare. Cette espèce est infectée par la bactérie intracellulaire Wolbachia, connue pour manipuler la sexualité de ses hôtes. Chez Armadillidium vulgare, Wolbachia entraine une féminisation des mâles génétiques, les transformant en femelles fonctionnelles. L'objectif est donc à la fois de comprendre comment les individus choisissent leurs partenaires sexuels, mais également de connaître l'effet de Wolbachia sur ces mécanismes de choix. Afin de répondre à ces questions, une approche comportementale a été utilisée, afin de comparer l'attractivité et le comportement de différents types de femelles. Les résultats montrent que les mâles sont capables de discriminer finement entres des femelles ayant différents traits d'histoire de vie ou différents degrés d'apparentement. Nous montrons également que cette discrimination est corrélée à des changements d'odeur des femelles en fonction de leur état reproducteur et infectieux. Les conséquences de ces choix ont également été étudiées via des expériences de reproduction, et il apparaît que les préférences des mâles sont liées à des bénéfices en termes de succès reproducteur. Quant aux femelles, un suivi sur le long terme de différentes situations de sex-ratio révèle qu'à la fois les mâles et le fait qu'elles soient infectées par Wolbachia diminuent leur fitness, et notamment leur succès reproducteur, allant même jusqu'à modifier leurs préférences sociales. / This work investigates mate choice in the terrestrial isopod Armadillidium vulgare. This species is parasitized with intracellular bacteria Wolbachia, which is known to manipulate the sexuality of its hosts. In Armadillidium vulgare, Wolbachia lead to a feminization of genetic males, transforming them into functional females. The aim of this thesis was both to investigate how individuals choose their mates, and to understand the effect of Wolbachia on such choices. In order to answer these questions, we used a behavioural approach in order to compare the attractiveness and the behaviour of different kinds of females. The results indicate that males are able to accurately discriminate females with different life history traits or different degrees of relatedness. We also show that such discrimination from males toward females is correlated to females odour change, according to both their reproductive and infection status. The consequences of male mate choice were studied through reproduction experiment, and it seems that male’s preferences are linked to benefits in terms of reproductive success. Concerning females, a long-term monitoring in different sex-ratio conditions reveals that both males' presence and Wolbachia infections decrease their fitness, in particular their reproductive success, or even modify their social preferences.

François Cheng est devenu une figure symbolique incontournable aussi bien pour la France que pour la Chine. C’est un écrivain dont la culture et la conscience sont doubles, car sa vie est étroitement liée à la Chine et à l’Occident. Sa grande intériorité énigmatique s’explique par son âme chinoise et son amour de l’Occident. Toute sa vie, il a poursuivi la réconciliation et le dialogue entre les deux cultures. Son écriture est aussi fortement marquée par une expérience personnelle de l’exil liée à un profond sentiment d’authenticité. D’un côté il nous fait redécouvrir une Chine traditionnelle et artistique, de l’autre il nous dépeint un vieux pays hanté par les destinées tragiques d’innocents, nous offrant ainsi l’image d’une Chine très riche et diversifiée. La constante comparaison entre les deux cultures nous révèle ses racines chinoises et son esprit français, marqué par un humanisme épris de liberté. C’est dans cette symbiose que se révèle la pensée de François Cheng, nourrie de multiples spiritualités et habitée par les concepts dualistes de la beauté et du mal. Cette recherche nous permet de mieux connaître cet écrivain : un quêteur de beauté, un homme en marche, un écrivain indéfinissable – le plus chinois des écrivains français ou bien le plus français des écrivains chinois –. / François Cheng is a major and symbolic figure in France and in China as well. He is a dual-culture writer who draws upon two streams of consciousness. His destiny is closely associated with China and the West. His enigmatic introspection can be explained by his Chinese soul and his love for the West. Throughout his life, he constantly pursued reconciliation in the dialogue between Eastern and Western cultures. His writing is strongly coloured by his unique experience of exile and a deep sense of authenticity. On the one hand, he enables us to rediscover a traditional and artistic China, while on the other hand, he describes an old country where innocent people suffered tragically. Thus the image of China that François Cheng draws, proves to be very rich and diverse. The continuous and coherent comparison between both cultures – French and Chinese ‒ reveals the French side of his reflection, his humanist trend and sense of freedom. It is within this symbiosis that we discover François Cheng’s thinking, nurtured by multi-spirituality and inhabited by the dualistic concepts of beauty and evil. This research intends to improve the knowledge we have of Francois Cheng : in search of beauty and dedicated to a constant reflection, he appears a double and indefinable writer : the most Chinese of French writers, and the most French of Chinese writers.

L'importance des symbioses dans l'évolution du vivant est désormais admise et les associations symbiotiques sont observées dans une grande diversité d'habitats. Notre étude porte sur une symbiose au sein d'un écosystème réduit, les sources hydrothermales de l'océan profond. Bathymodiolus azoricus est un bivalve hydrothermal vivant le long de la ride Médio-Atlantique, qui héberge dans des cellules branchiales spécialisées, deux types de γ-protéobactéries différentes : des méthanotrophes (MOX) et des sulfo-oxydantes (SOX). Ces dernières sont capables d'oxyder les composés réduits présents dans le fluide hydrothermal fournissant ainsi énergie et/ou source de carbone à leur hôte. Cette double endosymbiose est plastique ainsi, l'abondance relative du type de symbionte hébergé (SOX vs. MOX) varie en fonction des concentrations en composés réduits présent dans le milieu (H2S, CH4). L'objectif de ce travail de thèse est d'identifier les acteurs moléculaires impliqués dans l'acquisition, le maintien et la régulation des bactéries symbiotiques. Pour ce faire, une analyse OMICs globale (protéomique -nano LC-MS/MS- et transcriptomique -micro-array-) a été mise en ¿uvre sur des individus symbiotiques issus de population naturelle (site hydrothermal Lucky Strike, -1700m) et sur des individus ayant expérimentalement perdu ou maintenu leurs symbiotes. Suite à cette approche globale et exploratoire, une approche plus spécifique a été menée sur des familles de protéines impliquées dans des processus immunitaire et/ou d'interactions hôte/symbiotes. Cette thèse apporte un éclaircissement sur les mécanismes régissant les relations et la communication hôte/symbiote. / Hydrothermal vents are located on the mid-ocean ridges, and are characterized by challenging physico-chemical conditions. Despite these conditions dense hydrothermal communities develop down around hydrothermal fluid emissions. The presence of marine invertebrates relies on their capacity to cope with these challenging factors, and, for those forming most of the biomass, on their ability to live in symbiosis with chemoautotrophic bacteria. Bathymodiolus azoricus is one of these symbiotic species that harbors two types of γ-proteobacteria, a sulfide-oxidizing bacterium (SOX) (using the oxidation of H2S as the source of energy and CO2 as source of carbon) and a methane-oxidizing bacterium (MOX) (that uses the oxidation of CH4 as both a source of energy and carbon). These bacteria are located in specific epithelial cells in the gill tissue of the mussel. The proportion and number of these symbiont types (SOX vs. MOX) in B.azoricus can change in response to environmental conditions, and especially on the relative concentration of reduced compounds. The aim of our study is to understand the molecular mechanisms of acquisition, regulation and maintenance of the symbiotic charge in B .azoricus gills. We therefore, performed a global OMICs analysis (proteomics –nano LC-MS/MS and transcriptomics- micro-array) on mussels from natural population (Lucky Strike, -1700m) and on mussels that experimentally loose or maintain their symbiotic rate. This exploratory approach was followed by a more specific approach on family of proteins involved in immunity process and/or in host/symbiont interactions. This PhD provides hypotheses on the mechanisms governing the relationship and communication between host and symbionts.

Les bivalves côtiers Codakia orbicularis et C. orbiculata, de la famille des Lucinidae, abritent des Gammaprotéobactéries endosymbiotiques sulfo-oxydantes dans leurs branchies. Ces deux bivalves vivent dans les herbiers à Thalassia testudinum et hébergent la même bactérie symbiotique selon les analyses effectuées à partir des séquences d’ADNr 16S. Lors de période de stabulation, la population bactérienne symbiotique décroit alors qu’il n’y a pas, dans le même temps, de relargage des symbiotes observé. Des analyses en cytochimie ont montré une forte activité d’enzymes lysosomales lors de ces épisodes de privation de nourriture et de soufre. Il a ainsi été montré que les symbiotes peuvent servir directement de source de nourriture aux bivalves pour survivre lors de ces périodes de crise. Le transfert de carbone des symbiotes vers l’hôte peut être flexible et pourrait consister en un simple transfert de matière organique ou "milking", dans des conditions normales de nutrition et de digestion des symbiotes et devenir du "farming", dans des conditions de stabulation. Jusqu’à ce jour, le symbiote reste non cultivable. De ce fait, l’utilisation de techniques indépendantes de la culture comme les approches –omics ont été mises en place pour étudier la physiologie de cette bactérie symbiotique. Le génome du symbiote a été analysé par Next Generation Sequencing (NGS) permettant ainsi d’obtenir les bases du protéome et ainsi de pouvoir analyser la physiologie du symbiote. Dans ce travail, le protéome des bactéries a été analysé sous différentes conditions. L’oxydation des sulfures est une des voies métaboliques clés du symbiote de Codakia. Cette voie fait très probablement appel au système Sox périplasmique, ainsi qu’à une sulfite réductase cytoplasmique (DsrAB), une APS réductase (AprAB) et une ATP sulfurylase (SopT). De plus, deux autres enzymes additionnelles d’oxydation des sulfures ont pu être mises en évidence dans l’espace périplasmique du symbiote telle que la quinone réductase (Sqr) et la sulfide déhydrogénase (FccAB). Les gènes des enzymes du cycle de Calvin Benson Bassham (CBB) ne semblent pas être tous présents dans le génome du symbiote. Les protéines de la RuBisCO sont abondamment exprimées. Il semblerait que la régénération du ribulose-1,5-bisphosphate soit effectuée de façon non conventionnelle via une phosphofructokinase PPi-dépendante. Une autre caractéristique du CBB est qu’il y a deux formes différentes de RuBisCO codées dans le génome du symbiote. Les deux formes sont exprimées en même temps, mais la forme I de la RuBisCO est 50 fois plus exprimée que la forme II. En plus de la vie autotrophique, plusieurs gènes nécessaires à une vie hétérotrophique sont présents dans le génome. Dans le protéome, les enzymes de la glycolyse et du cycle TCA sont faiblement exprimées. Les protéines du métabolisme du glycogène ont également été identifiées dans le protéome. De plus, plusieurs types de transporteurs comme ABC, TRAP et PTS sont présents dans le génome et certaines formes d’expression de ces transporteurs ont pu être suspectées, y compris lors de la vie intracellulaire du symbiote. De façon inattendue, un groupe de gènes nif est présent dans le génome permettant la fixation de l’azote atmosphérique par le symbiote. Les protéines codées par les gènes clés, comme la nitrogénase NifH/K/D, ont été abondamment trouvées dans le protéome. De plus, l’analyse du protéome montre une régulation forte de ces protéines dans des conditions de stabulation du bivalve hôte. La rubrerythrine est fortement exprimée et servirait à protéger la nitrogénase de l’oxygène au sein des bacteriocytes. L’endosymbiote bactérien code également pour un système de sécrétion de type 6 (T6SS) pour le transport de molécules bactériennes effectrices à travers les membranes du cytoplasme de la cellule hôte et jouerait un rôle possible de communication directe avec l’hôte. / The shallow water bivalves Codakia orbicularis and Codakia orbiculata, both belonging to the family Lucinidae, harbor endosymbiotic sulfur-oxidizing gamma-Proteobacteria in their gills. The bivalves live in seagrass beds of Thalassia testudinum and harbor the same bacterial symbionts according to 16S rDNA sequence analysis. During starvation, the symbiont population decreases while no release of symbionts were observed. We observed lysosomal enzyme activity during sulfide and food starvation with cytochemical staining methods. We suggest that the host uses symbionts as a nutrient source to survive a hunger crisis. The carbon transfer from the symbionts to the host could be flexible and could consist in transfer of organic matter, "milking", under normal feeding conditions and digestion of the symbionts, "farming", under starved conditions. Until now the symbiont alone is not cultivable. Therefore, cultivation-independent techniques, like -omics approaches were used to analyze the physiology of the symbiont. Next generation sequencing (NGS) was employed to sequence the genomes of symbionts from both hosts, display the backbone for proteomics. The soluble- and membrane-associated symbiont proteomes were analyzed during different conditions. The oxidation of sulfide is one key metabolic pathway of the Codakia symbiont, most probably using the periplasmic Sox-system, a cytoplasmatic sulfite reductase (DsrAB), an APS reductase (AprAB) and an ATP sulfurylase (SopT). Furthermore, indications for two additional putative sulfide oxidation systems in the periplasmic space, the sulfide quinone reductase (Sqr) and the sulfide dehydrogenase (FccAB), could be found. The Calvin Benson Bassham cycle (CBB) of the symbiont is not completely encoded in the genome. The key genes, RuBisCO, are abundantly expressed. It is assumed that the regeneration of the ribulose-1,5-bisphosphate is performed unconventionally via a PPi-dependent phosphofructokinase. Another feature of the CBB is that two different forms of RuBisCO are encoded in the genome. Both are expressed at the same time, but RuBisCO form I is about 50x times more expressed. Additional to the autotrophic lifestyle, all genes for the heterotrophic lifestyle are encoded in the genome. In the proteome, the enzymes related to glycolysis and TCA-cycle were low expressed. Interestingly, proteins for glycogen metabolism were identified in the proteome. Additionally, several types of transporters like ABC, TRAP and PTS are encoded in the genome. In the proteome several indications were found for an expression of these transporters, even in the endosymbiotic lifestyle. Unexpectedly, in the genome a nif gene cluster is encoded for gaseous nitrogen fixation as ammonium source. The key genes, the nitrogenase NifH/K/D, were abundantly identified in proteome. Further, the proteome analyses indicate a strictly down-regulation of these proteins under starvation conditions. Rubrerythrin, a strongly expressed protein and is predicted to protect the nitrogenase against oxygen stress. The bacterial endosymbionts encode a specialized secretion system type 6 (T6SS) for the transport of bacterial effector molecules through the membranes to the host cytoplasm and display one possibility for a direct "communication" with the host. In summary, genomics and proteomics analyses of the Codakia symbiont improved the knowledge about the metabolism of the symbiont in lucinid bivalves.. The genomics and proteomics data generated in this study can be used as a basis for further in-depth analyses of the physiology of the symbionts and interaction with the host.

La plupart des espèces végétales terrestres vivent en symbiose avec les champignons mycorhiziens à arbuscules (MA). Il s’agit d’une symbiose très ancienne datant de plus de 400 millions d’années. Les champignons MA sont des champignons du sol qui appartiennent aux Gloméromycètes. Ils sont présents dans la plupart des écosystèmes terrestres. Ainsi, ils peuvent être considérés comme une composante intégrale des racines des plantes. Ils forment dans les cellules racinaires corticales des structures fonctionnelles essentielles appelées arbuscules où ils apportent à la plante des minéraux nutritifs en échange de sucres. L’auxine est une phytohormone impliquée dans de nombreux processus de développement des plantes, y compris la dominance apicale, les tropismes, la structuration vasculaire et la formation de racines latérales. Le principal objectif de notre travail était d’étudier de manière approfondie le rôle de l’auxine dans le processus de développement des mycorhizes. On sait déjà que la symbiose MA stimule la formation de racines latérales dans les plantes hôtes, ce qui pourrait être due à une modification du métabolisme de l’auxine, de son transport ou de sa perception. Les microARNs (miARNs) sont des molécules d’ARN non codantes de ~ 21 nucléotides capables de réprimer l’expression de gènes en ciblant et clivant spécifiquement leur ARNm correspondant. Plusieurs miARNs interagissent avec la signalisation de l’auxine et parmi eux miR393 qui cible les récepteurs à l’auxine. Nous avons étudié le rôle de miR393 dans la colonisation mycorhizienne. Nous mettons en évidence que chez Solanum lycopersicum (Solanacées), Medicago truncatula (Fabaceae) et Oryza sativa (Poaceae), l’expression des précurseurs de miR393 diminue lors de la mycorhization. En outre nous montrons que DR5-GUS, un gène rapporteur de réponse à l’auxine, est préférentiellement exprimé dans les cellules de la racine contenant les arbuscules. En sur-exprimant miR393 dans les racines et donc en régulant négativement l’expression des gènes de récepteurs à l’auxine, nous montrons également que les arbuscules ne se développent pas normalement. En tant que composantes des complexes récepteurs d’auxine, les protéines Aux/IAA jouent un rôle majeur dans la voie de signalisation de l’auxine en réprimant l’activité des facteurs de transcription de type ARF. Nous avons vérifié dans des racines de tomate mycorhizées l’expression de 25 gènes AUX/IAA. Nous nous sommes concentrés sur IAA27 dont l’expression est induite lors des premiers stades de la symbiose MA. Nous observons qu’une répression par ARNi de l’expression de IAA27 dans des plants de tomate conduit à une forte diminution de la colonisation MA et du nombre des arbuscules. Puis nous montrons par des approches différentes que la régulation positive de la mycorhization par IAA27 est liée à la biosynthèse des strigolactones. Globalement, ces résultats appuient fortement l’hypothèse selon laquelle la signalisation de l’auxine joue un rôle important aussi bien dans le stade précoce de la mycorhization que dans la formation des arbuscules. / Most land plant species live in symbiosis with arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. This is a very ancient symbiosis dating back to 450 million years. AM fungi are soil fungi that belong to the Glomeromycota. They are present in most terrestrial ecosystems. Thus they can be considered as an integral root component of plants. They form essential functional structures called arbuscules in root cortical cells at which mineral nutrients are released to the plant in exchange of sugars. The phytohormone auxin is involved in many developmental processes in plants, including apical dominance, tropisms, vascular patterning and lateral root formation. The main objective of our work was to investigate further the role of auxin in the mycorrhizal developmental process. We already know that AM symbiosis stimulates the lateral root formation in host plants, which could be due to modification of auxin metabolism, transport or perception. The microRNAs (miRNAs) are ~21-nucleotides noncoding RNAs that target corresponding mRNA transcripts for cleavage and transcriptional repression. Several miRNAs interact with auxin signaling and among them miR393 that targets auxin receptors. We investigated the role of miR393 in AM root colonization. In Solanum lycopersicum (Solanaceae), Medicago truncatula (Fabaceae) and Oryza sativa (Poaceae), expression of the precursors of the miR393 was down-regulated during mycorrhization. In addition DR5-GUS, a reporter for auxin response, was found to be preferentially expressed in root cells containing arbuscules. By over-expressing miR393 in roots and therefore down-regulating auxin receptor genes, arbuscules could not develop normally. As components of auxin receptor complexes, Aux/IAA proteins play a major role in auxin signaling pathway by repressing the activity of ARF type transcription factors. We checked the expression of 25 AUX/IAA genes in AM roots. Among them, we focused on IAA27 that was significantly up-regulated during the early stages of AM symbiosis. IAA27 down-regulation in plants led to a strong decrease of AM colonization and arbuscule abundance. We showed by different approaches that the positive regulation of mycorrhization by IAA27 was linked to strigolactone biosynthesis. Overall these results strongly support the hypothesis that auxin signaling plays an important role both in the early stage of mycorrhization and in the arbuscule formation.

Acacia mangium Willd. est une légumineuse ligneuse introduite dans de nombreux pays tropicaux à partir de son aire d'origine (Australie), avec ou sans inoculations volontaires par des rhizobiums sélectionnés. Des campagnes d'échantillonnage des bactéries symbiotiques fixatrices d'azote ont été réalisées dans sa zone d'origine à différentes époques (1986, 2007 et 2009) et dans trois zones d'introduction (Brésil, Sénégal et Malaisie). Après isolement et test de nodulation homologue, la diversité de plus de 500 souches a été analysée sur un gène de ménage (recA) et un gène symbiotique (nodA). Nous avons confirmé qu'A. mangium était essentiellement nodulé par des Bradyrhizobium. La comparaison des communautés symbiotiques issues de la zone d'origine et des zones d'introduction montre une importante diversité dans la région d'origine et une diversité plus réduite dans les zones d'introduction. En Australie, quelques génotypes sont majoritaires et persistent durant 20 ans. Une structuration phylogéographique et un isolement par la distance à une échelle mondiale ont été mis en évidence pour le gène symbiotique nodA. Enfin, lorsque A. mangium a été introduit conjointement avec une souche sélectionnée, le devenir de cet inoculum est variable en fonction des essais d'introduction. De plus, nous mettons en évidence des phénomènes de transfert du gène symbiotique nodA entre une souche introduite et les bactéries autochtones. Les résultats acquis nous permettent d'émettre des recommandations en termes de sauvegarde de la biodiversité microbienne symbiotique en zone naturelle, et sur la pertinence de procéder à des inoculations lors de la mise en place de plantations d'A. mangium. / From Australia, its native area and since three decades, the legume tree Acacia mangium Willd. has been introduced in many tropical countries, sometimes with selected rhizobium strains. A. mangium symbiotic nodule bacteria have been sampled in Australia at different times (1986, 2007, 2009), as well as in countries where it was introduced for inoculation trials (Brazil, Senegal and Malaysia). More than 500 isolates were obtained and checked for homologous nodulation. They were then characterized on the housekeeping recA and symbiotic nodA genes. We demonstrated through this study that A. mangium was almost always nodulated by Bradyrhizobium. Phylogenies of the obtained sequences were made, showing a high level of bacterial diversity in the native area, and a much more reduced diversity in introduced areas. In Australia, some genotypes were predominant and persist over 20 years. A phylogeographic structuration and isolation by distance at a global scale were demonstrated for the nodA symbiotic gene. Among introduced areas, the main result was the unsystematic occurrence of inoculated strains. We highlighted horizontal nodA symbiotic gene transfer between inoculated and indigenous bacterial strains. These data allow to make recommendations in terms of microbial diversity conservation in natural areas and on the need for inoculation of A. mangium in forestry practices.

La culture de Légumineuses présente le double intérêt de permettre une production de graines à haute valeur nutritionnelle sans nécessité d’un apport d’engrais azoté. La nutrition azotée des légumineuses dépend en effet majoritairement de la fixation symbiotique de l’azote atmosphérique réalisée par des bactéries du sol, les rhizobia, au sein des nodosités, et dans une moindre mesure, de l’assimilation de l’azote minéral du sol par les racines.Une meilleure compréhension a été acquise sur le contrôle génétique de la mise en place des racines et des nodosités et sur leur impact sur la nutrition azotée. Une grande variabilité génétique pour ces caractères a été mise en évidence, ainsi que l’existence de corrélations génétiques entre eux. Une approche de génétique quantitative a permis d’identifier des régions génomiques pouvant être impliquées dans leurs variations. Deux pistes d’amélioration de la nutrition azotée ont aussi été étudiées : l’amélioration de l’acquisition d’azote par les racines à partir d’une étude détaillée d’un mutant de développement racinaire, et l’amélioration de la symbiose via l’étude de la capacité des pois à favoriser les associations symbiotiques avec les rhizobia les plus performants.Les résultats obtenus apportent des bases de réflexion concernant la conception d’un idéotype de nutrition azotée. Au-delà de la complémentarité indispensable entre les deux voies d’acquisition d’azote, il convient d’optimiser l’interaction entre les deux partenaires symbiotiques, mécanisme complexe mettant en jeu la formation et le fonctionnement des nodosités, en lien avec une signalétique et des interactions trophiques entre partenaires et intra-plante. / Grain legume pulse crops are of great interest to allow a production of seeds high nutritional value without any contribution of nitrate fertilizer. The nitrogen nutrition of legumes depends indeed mainly on the fixation in nodules of atmospheric dinitrogen through the plant-rhizobium symbiosis, and to a lesser extent, absorption by roots of soil mineral nitrogen.A better understanding has been obtained on the genetic control of the development of roots and nodules and on their impact on nitrogen nutrition. High genetic variability of these characters has been detected, and the existence of genetic correlations between them demonstrated. A quantitative genetic approach has identified several genomic regions that may be involved in their variations. The two different ways to improve nitrogen nutrition were also studied: the improvement of nitrogen acquisition by roots through a detailed study of a root architecture mutant, and the improvement of symbiosis via the study of the ability of peas to promote symbiotic associations with the most effective rhizobia.The results provide interesting bases for the design of a pea nitrogen-nutrition ‘ideotype’. Beyond the essential complementarity between the two pathways of nitrogen acquisition, it is necessary to optimize the interaction between the two symbiotic partners, which is a complex mechanism involving nodules formation and functioning in connection with complex signaling and trophic interactions between the partners and intra-plant.

La légumineuse Medicago établie une interaction symbiotique avec des bactéries du sol fixatrices d’azote, les rhizobia. Cette interaction provoque la formation d’un nouvel organe racinaire, la nodosité, au sein de laquelle les bactéries infectent de manière massive et chronique les cellules de la plante. Malgré cette invasion, aucune réaction de défense n’est observée ce qui suggère l’existence de mécanismes symbiotiques locaux de contrôle de l’immunité. Les gènes de Medicago DNF2 et SymCRK codant une phospholipase C-like et un récepteur-like kinase riche en cystéines, semblaient intervenir dans ces mécanismes peu connus. Mon travail de thèse a consisté à mieux caractériser les mécanismes de tolérance aux rhizobia notamment ceux faisant intervenir ces deux gènes. Nos résultats indiquent que dnf2 et symCRK forment des nodosités non-fixatrices, nécrotiques, présentant une activation des défenses et une perte de viabilité des bactéroïdes (forme intracellulaire des bactéries). Par ailleurs, l’utilisation de mutants bactériens nous a permis de montrer que, chez la plante sauvage, la perte de viabilité des bactéroïdes et l’absence de fixation d’azote ne sont pas suffisantes pour stimuler les défenses. Nos résultats indiquent également que dnf2 et symCRK agissent successivement lors du processus symbiotique et que la nécessité de dnf2 pour l’établissement de la symbiose peut être contournée dans certaines conditions de culture. Enfin, nous avons réalisé une analyse du protéome de symCRK et des expériences de physiologie végétale qui ont mis en évidence la nécessité, pour le maintien d’une symbiose efficace, de réprimer la voie éthylène après internalisation des rhizobia dans les cellules végétales. Ensemble, nos données améliorent la compréhension du phénomène de tolérance observée dans les nodosités de Légumineuses. / The legume plant Medicago establishes symbiotic interaction with nitrogen fixing bacteria, called rhizobia. This interaction leads to the formation of root organs, the nodules. A massive and chronic infection of nodule cells is observed without induction of any plant defense suggesting that a symbiotic mechanism controls immunity in the nodules. The two Medicago genes, DNF2 and SymCRK encoding a phospholipase C-like protein and a cysteine-rich receptor-like kinase respectively were identified as potentially involved in the prevention of defenses during the late steps of the symbiosis. However, this phenomenon was poorly characterized. Herein we improved the characterization of the Legume tolerance to intracellular rhizobia with an emphasis on the role of DNF2 and SymCRK. Our results indicate that dnf2 and symCRK produce necrotic nodules that do not fix nitrogen, that develop defenses and in which bacteroids, the intracellular form of rhizobia, rapidly loose viability. Using bacterial mutants, we show that reduced bacteroid viability and/or nitrogen fixation defect are not per se enough to trigger defenses in wild type plants. Our results also indicate that DNF2 and SymCRK act successively during the symbiotic process and that artificial culture conditions can bypass DNF2 requirement for symbiosis. Finally, symCRK proteome analysis and physiological studies together indicate that the ethylene pathway has to be repressed after rhizobia internalization within the plant cells to maintain efficient symbiosis. Together our data improve the knowledge on the basis of legume tolerance to rhizobia.

La sénescence constitue la dernière étape du cycle de vie de certains organes des plantes. Elle permet leur dégradation tout en réallouant les constituants des tissus sénescents vers d’autres organes. Dans le contexte de la nodulation symbiotique fixatrice d’azote entre certaines plantes légumineuses et des bactéries rhizobia, un processus de sénescence a été décrit. Cependant, les connaissances sur les mécanismes de régulation de la sénescence des nodosités symbiotiques sont limitées. Au sein du laboratoire, le facteur de transcription MtNAC969 a été identifié comme un régulateur de la sénescence des nodosités. L'objectif de cette thèse est d'identifier et de caractériser de nouveaux régulateurs de la sénescence de l'organe symbiotique. Nous avons développé : (i) une approche visant à identifier des facteurs de transcription corégulés avec MtNAC969 ou avec une cystéine protéase MtCP6 utilisée comme marqueur de la sénescence des nodosités ; et (ii), une approche avec "à priori" se focalisant sur la fonction des différentes voies de signalisation des cytokinines. Cette thèse a permis d'identifier deux facteurs de transcription, MtbHLH107 et MtNAC009 et de décrypter le rôle des cytokinines dans la sénescence des nodosités. Cette thèse a permis d'identifier d'une part, deux nouveaux gènes potentiellement régulateurs de la sénescence nodositaire, MtbHLH107 et MtNAC009; et d’autre partde décrypter le rôle des cytokinines dans la sénescence de cet organe symbiotique. / Senescence is the last step of plant organ lifespan and allows their degradation in order to remobilize components from senescent tissues toward others organs. In the nitrogen fixing symbiosis nodulation occurring between legume plants and rhizobia bacteria, a senescence process has been described. However, limited knowledge about regulatory systems controlling senescence in the symbiotic nodule is available. In the laboratory, the MtNAC969 transcription factor was identified as a regulator of nodule senescence. The aim of this PhD project is to identify and characterize new regulatory factors involved in nodule senescence. We developed two independent approaches : (i) the identification of genes coregulated with MtNAC969 or a cystein protease MtCP6 used as nodule senescence marker ; and (ii), targeted approach focused on the role of cytokinin signaling pathways in nodule senescence. This project allowed us to identify two regulator transcription factors, MtbHLH107 and MtNAC009 ; and to decipher the cytokinin role in the senescence of the symbiotic organ. This PhD thesis allowed us to identify two new potential regulators of nodule senescence, MtbHLH107 and MtNAC009; and to decipher the role of cytokinins in the senescence of this symbiotic organ.

La majorité des Légumineuses sont capables d’établir une symbiose avec des bactéries du sol nommées Rhizobia. Lors de cette interaction symbiotique, un nouvel organe est formé, la nodosité. Dans cet organe, les bactéries fixent l’azote atmosphérique au profit de la plante hôte. Pendant la symbiose Rhizobia-Légumineuse, deux grands changements transcriptômiques ont été observés par différentes technologies, comme le RNASeq (Maunoury et al., 2010) ou les expériences de microarrays (Benedito et al., 2008). Ces grands changements interviennent aux différentes étapes de développements des nodosités et sont médiés par différents régulateurs de l’expression génique comme certains FTs clés et des petits ARN. Ces petits ARN régulateurs sont produits après le clivage de précurseurs de long ARN double brin ou d’ARN en épingle à cheveux par des enzymes particulières de la famille des ribonucléases de type III (RNase III), nommées DICER-LIKE (DCL). De plus, des gènes codant des RNases III additionnelles sont présents dans le génome de plantes et leurs rôles restent encore à être déterminés.Dans cette étude, nous avons caractérisés la famille des RNases III chez Medicago truncatula mais aussi chez d’autres espèces de légumineuse. Nous avons également recherchés l’implication de MtRTL1b, une RNase III, lors du développement des nodosités.Cette RNase III est un orthologue spécifique des nodosités d’AtRTL1, un répresseur de silencing chez Arabidopsis thaliana. Tout d'abord, nous avons montré que l’expression de ce gène est activée juste avant la différenciation et est principalement restreinte à l’interzone, là où les bactéroïdes deviennent totalement différenciés dans les cellules hôtes, et dans la zone de fixation de la nodosité. La répression de l’expression de MtRTL1b, par ARN interférence dans des racines transgéniques, affecte le développement de la nodosité, la fixation de l’azote et la viabilité des bactéroïdes. Un phénotype opposé est observé lorsque MtRTL1b est exprimé de façon ectopique dans la racine. Les analyses des données de séquençage nous ont permis de mettre en évidence que le RNAi conduit à la sous-expression de 1038 gènes, incluant plus de 109 gènes codant des NCRs qui sont des peptides intervenant dans le développement des bactéroïdes et/ou pour leur viabilité dans les nodosités indéterminées. De plus,des gènes impliqués dans les voies métaboliques et la régulation de l’état d'oxydo-réduction mais aussi dans le processus symbiotique, comme la leghémoglobine, sont également sous-exprimés. Des données de séquençage de petits ARN et d’ARN double brins sont en cours d’analyse afin de caractériser les changements dans les populations de petit ARN et identifier les substrats ARN double brin de cette RNase III lors du développement des nodosités. / Almost all Legumes are able to establish symbiosis with soil bacteria called Rhizobia. During this interaction, a new organ is formed, the nodule. In this organ, bacteria fix the atmospheric nitrogen for the host plant. During Rhizobia-Legumes symbiosis twotranscriptomic changes were observed by different technologies like RNAseq (Maunoury et al., 2010) or microarrays experiment (Benedito et al., 2008). These dramatic changes occur at the different steps of nodule development and are mediated by various gene expression regulators including several keys transcription factors and small RNAs. These small regulatory RNAs are produced after cleavage of long double-stranded or hairpin RNA precursors by particular enzymes of the ribonuclease III (RNase III) family, called DICERLIKEproteins (DCL). However, additional RNase III encoding genes are present in plant genomes, whose roles remain to be fully determined.In this work, we characterized the RNAse III family in the model M. truncatula, as well as other legumes species. We also investigated the involvement in nodule development of MtRTL1b, one RNAse III, a nodule-specific orthologue of AtRTL1, a putative silencing repressor in Arabidopsis thaliana. First, we showed that the expression of this gene is activated just before differentiation and is mainly restricted in the interzone, where bacteroid become fully differentiated into the host cells and in the nitrogen fixation zone of the nodule. Repression of MtRTL1b expression, by RNA interference in transgenic roots, affected nodule development, nitrogen fixation and bacteroid viability while an opposite phenotype was observed in roots with ectopic expression of this gene. Then, RNASeq analyses showed that the RNAileads to the down-regulation of 1038 genes, including more than 109 NCRs, encoding peptides involved in bacteroid development and/or viability in indeterminate nodules. Moreover, genes involved in metabolic pathways and redox regulations as well as other genes involved in symbiosis, like leghemoglobins, are also down-regulated. RNAseq of small RNAs and double strand RNAs are under analysis to characterize changes in sRNA populations and identify dsRNA substrates of this RNAse III during nodule development.