Orchids are characterized by producing minute endosperm-lacking seeds, which depend on mycorrhizal fungi for germination and embryo development. Some aclorophyllous orchids remain dependent on the mycorrhizal association for carbon acquisition during their whole life history, whereasother orchids develop photosynthesis. Despite the biological significance of orchid mycorrhiza, gene expression studies are lacking. We have used different highthroughput approaches in order to understanding the mechanisms regulating orchid mycorrhiza development and functioning. Firstly, we have used a 2D-LC-MS/MS approach coupled to isobaric tagging for relative and absolute quantification (iTRAQ) to identify proteins with differential accumulation in Oncidium sphacelatum at different stages of mycorrhizal protocorm development (achlorophyllous and green protocorms) after seed inoculation with a Ceratobasidium sp. isolate. Quantitative analysis showed that the expected changes in carbon metabolism in green protocorms were accompanied by enhanced accumulation of proteins involved in the modulation of reactive oxygen species homeostasis, defense related responses, phytoalexins and carotenoid biosynthesis, suggesting that orchid protocorms undergo profound metabolic changes during the switch from the fully mycoheterotrophic to the photosynthethic stage. Secondly, three different proteomic techniques were carried out in independent experiments aiming to identify changes in protein accumulation in mycorrhizal roots of the terrestrial orchid Oeceoclades maculata.Finally, O. maculatamycorrhizal roots were used for transcriptome analyses. The data revealed a strong increase in general stress responses, accompanied by changes in signaling pathways possibly related to fungal recognition and establishment of a compatible interaction. Some of the upregulated genes may be involved in the reorganization of cell structure, likely related to accommodation of the fungal symbiont in the plant roots. We have also observed in mycorrhizal roots up-regulation of genes involved in carbon metabolism, including glycolysis/gluconeogenesis and amino sugars metabolism, as well as genes involved innitrogen assimilation. The down-regulation of genes involved in the jasmonate and ABA transduction pathways, and key genes encoding anti-fungal proteins, such as chitinase and a mannose-specific binding lectin, strongly suggests an alleviation of plant defense responses in O. maculata mycorrhizal roots. In general, our data suggest that the physiology of an orchid mycorrhiza is more similar to a compatible interaction than to an arm-race between plant and fungi. Overall orchid mycorrhiza have proved to be a promising model for investigating plantfungal interactions and further studies should now address the specific roles of the genes showing differential regulation in this study. / As orquídeas são caracterizadas por produzirem sementes diminutas, que não possuem endosperma. Necessitam, portanto, da interação com fungos micorrízicos para germinação e desenvolvimento do embrião. Algumas orquídeas aclorofiladas se mantêm dependentes dos fungos micorrízicos para a aquisição de carbono, enquanto outras desenvolvem a maquinaria fotossintética. Apesar do significado biológico das micorrizas de orquídeas, alterações na expressão gênica e no acúmulo de proteínas foram altamente negligenciads nos últimos anos. Neste trabalho, foram utilizadas diferentes técnicas sequenciamento e identificação de genes e proteínas em larga-escala para acessar as alterações moleculares responsáveis pela regulação das micorrizas de orquídeas. Uma abordagem baseada em 2D-LC MS/MS acoplada a técnica de quantificação absoluta e relativa iTRAQ, foiutilizada para identificar proteínas com acúmulo diferencial em Oncidium sphacelatum em diferentes estágios do desenvolvimento do protocormo (protocormos aclorofilados versus protocormos fotossintetizantes), após inoculação com um fungo do gênero Ceratobasidium. As análises mostraram que, as alterações esperadas no metabolismo do carbono foram acompanhadas de um acúmulo aumentado de proteínas envolvidas na modulação de espécies reativas de oxigênio, respostas de defesa, biossíntese de fitoalexinas e carotenóides, sugerindo que os protocormos de orquídeas passam por profundas alterações metabolicas durante a transição do metabolismo micoheterotrófico para o fotossintético. Posteriormente foram utilizadas três diferentes técnicas de proteômica quantitativa para explorar alterações fisiológicas em raízes micorrizadas e não-micorrizadas de Oeceoclades maculata.Este estudo foi ampliado, pela utilização de uma abordagem transcritômica ao mesmo modelo biológico. Em conjunto, os dados revelaram um forte aumento em respostas relacionadas ao estresse, acompanhadas de alterações em vias de transdução de sinal possivelmente relacionadas ao reconhecimento do simbionte fúngico e estabelecimento de uma interação compatível. Alguns genes com expressão aumentada devem estar envolvidos na reorganização celular, provavelmente ligada a acomodação do simbionte fúngico nas raízes das plantas. Também foi observado o aumento de genes envolvidos no metabolismo do carbono e de açúcares aminados, juntamente a genes relacionados a assimilação de nitrogênio em raízes micorrizadas. A expressão diminuída de genes envolvidas nas vias do jasmonato e ácido abscícico, juntamente a genes-chave que codificam para proteínas anti-fúngicas sugerem fortemente uma atenuação das respostas de defesa da planta em raízes micorrizadas de Oeceoclades maculata. No geral, parece que as micorrizas de orquídeas são fisiológicamente mais próximas de uma simbiose compatível do que de uma interação unilateral em favor da planta. Sobretudo, este sistema biológico provou ser promissor para investigação de interações planta-fungo e, próximas pesquisas devem agora ser focadas em funções específicas dos genes que mostraram regulação diferencial neste estudo.

Orchids are characterized by producing minute endosperm-lacking seeds, which depend on mycorrhizal fungi for germination and embryo development. Some aclorophyllous orchids remain dependent on the mycorrhizal association for carbon acquisition during their whole life history, whereasother orchids develop photosynthesis. Despite the biological significance of orchid mycorrhiza, gene expression studies are lacking. We have used different highthroughput approaches in order to understanding the mechanisms regulating orchid mycorrhiza development and functioning. Firstly, we have used a 2D-LC-MS/MS approach coupled to isobaric tagging for relative and absolute quantification (iTRAQ) to identify proteins with differential accumulation in Oncidium sphacelatum at different stages of mycorrhizal protocorm development (achlorophyllous and green protocorms) after seed inoculation with a Ceratobasidium sp. isolate. Quantitative analysis showed that the expected changes in carbon metabolism in green protocorms were accompanied by enhanced accumulation of proteins involved in the modulation of reactive oxygen species homeostasis, defense related responses, phytoalexins and carotenoid biosynthesis, suggesting that orchid protocorms undergo profound metabolic changes during the switch from the fully mycoheterotrophic to the photosynthethic stage. Secondly, three different proteomic techniques were carried out in independent experiments aiming to identify changes in protein accumulation in mycorrhizal roots of the terrestrial orchid Oeceoclades maculata.Finally, O. maculatamycorrhizal roots were used for transcriptome analyses. The data revealed a strong increase in general stress responses, accompanied by changes in signaling pathways possibly related to fungal recognition and establishment of a compatible interaction. Some of the upregulated genes may be involved in the reorganization of cell structure, likely related to accommodation of the fungal symbiont in the plant roots. We have also observed in mycorrhizal roots up-regulation of genes involved in carbon metabolism, including glycolysis/gluconeogenesis and amino sugars metabolism, as well as genes involved innitrogen assimilation. The down-regulation of genes involved in the jasmonate and ABA transduction pathways, and key genes encoding anti-fungal proteins, such as chitinase and a mannose-specific binding lectin, strongly suggests an alleviation of plant defense responses in O. maculata mycorrhizal roots. In general, our data suggest that the physiology of an orchid mycorrhiza is more similar to a compatible interaction than to an arm-race between plant and fungi. Overall orchid mycorrhiza have proved to be a promising model for investigating plantfungal interactions and further studies should now address the specific roles of the genes showing differential regulation in this study. / As orquídeas são caracterizadas por produzirem sementes diminutas, que não possuem endosperma. Necessitam, portanto, da interação com fungos micorrízicos para germinação e desenvolvimento do embrião. Algumas orquídeas aclorofiladas se mantêm dependentes dos fungos micorrízicos para a aquisição de carbono, enquanto outras desenvolvem a maquinaria fotossintética. Apesar do significado biológico das micorrizas de orquídeas, alterações na expressão gênica e no acúmulo de proteínas foram altamente negligenciads nos últimos anos. Neste trabalho, foram utilizadas diferentes técnicas sequenciamento e identificação de genes e proteínas em larga-escala para acessar as alterações moleculares responsáveis pela regulação das micorrizas de orquídeas. Uma abordagem baseada em 2D-LC MS/MS acoplada a técnica de quantificação absoluta e relativa iTRAQ, foiutilizada para identificar proteínas com acúmulo diferencial em Oncidium sphacelatum em diferentes estágios do desenvolvimento do protocormo (protocormos aclorofilados versus protocormos fotossintetizantes), após inoculação com um fungo do gênero Ceratobasidium. As análises mostraram que, as alterações esperadas no metabolismo do carbono foram acompanhadas de um acúmulo aumentado de proteínas envolvidas na modulação de espécies reativas de oxigênio, respostas de defesa, biossíntese de fitoalexinas e carotenóides, sugerindo que os protocormos de orquídeas passam por profundas alterações metabolicas durante a transição do metabolismo micoheterotrófico para o fotossintético. Posteriormente foram utilizadas três diferentes técnicas de proteômica quantitativa para explorar alterações fisiológicas em raízes micorrizadas e não-micorrizadas de Oeceoclades maculata.Este estudo foi ampliado, pela utilização de uma abordagem transcritômica ao mesmo modelo biológico. Em conjunto, os dados revelaram um forte aumento em respostas relacionadas ao estresse, acompanhadas de alterações em vias de transdução de sinal possivelmente relacionadas ao reconhecimento do simbionte fúngico e estabelecimento de uma interação compatível. Alguns genes com expressão aumentada devem estar envolvidos na reorganização celular, provavelmente ligada a acomodação do simbionte fúngico nas raízes das plantas. Também foi observado o aumento de genes envolvidos no metabolismo do carbono e de açúcares aminados, juntamente a genes relacionados a assimilação de nitrogênio em raízes micorrizadas. A expressão diminuída de genes envolvidas nas vias do jasmonato e ácido abscícico, juntamente a genes-chave que codificam para proteínas anti-fúngicas sugerem fortemente uma atenuação das respostas de defesa da planta em raízes micorrizadas de Oeceoclades maculata. No geral, parece que as micorrizas de orquídeas são fisiológicamente mais próximas de uma simbiose compatível do que de uma interação unilateral em favor da planta. Sobretudo, este sistema biológico provou ser promissor para investigação de interações planta-fungo e, próximas pesquisas devem agora ser focadas em funções específicas dos genes que mostraram regulação diferencial neste estudo.

In response to the growing rates of antibiotic resistance in human bacterial pathogens, this study explores the natural products involved in the defensive symbiosis between actinobacteria and fungus-growing ants to uncover new potential antibiotics. This study also seeks to understand the function of natural antibiotics in their ecological contexts, especially those involved in defensive symbioses. Defensive symbiosis can be a beneficial platform for discovering useful antibiotics, because antibiotics in these relationships must be able to selectively inhibit enemies without harming hosts, and are therefore likely more specific and less toxic. Pseudonocardia sp. associated with Trachymyrmex septentrionalis ants demonstrated antibiotic activity against several gram-positive bacteria. Therefore, the natural products from this strain were extracted and purified through activity-guided fractionation. Using mass spectrometry, the structure of the active compound was elucidated as GE37468A, an antibiotic that has been previously identified from Streptomyces sp. ATCC 55365 from Italy. This compound had never before been characterized in a defensive symbiosis, which demonstrates the use of the molecule in a new context. Antibiotic GE37468A is a thiopeptide, which is a group of antibiotics that has previously demonstrated strong activity against many gram-positive bacteria, including bacterial human pathogens. Due to its potency against dangerous bacteria and its likely low toxicity, this antibiotic could therefore hold potential pharmacological uses.

The iconic pillar coral, Dendrogyra cylindrus, is one of five Caribbean species listed in 2014 under the US Federal Endangered Species Act because of its extreme low abundance and continued decline in US waters. Until recently, little was known about the demographics or genetic diversity of Florida’s D. cylindrus population. This study represents the first time two holobiont partners (coral animal and associated photosynthetic algal endosymbionts) have been closely examined, spatially and temporally, in this little-studied species. The aim was to explore the influences of coral animal genotypes, mutualistic photosynthetic algal strains, and hyperthermal stress on bleaching and disease processes, resistance, and recovery through two consecutive hyperthermal events on the Florida Reef Tract (FRT) in 2014 and 2015. Through geographically stratified, triannual assessments and tissue sampling of D. cylindrus colonies across three regions of the FRT from April 2014 to April 2016, I compared genotypic identities of the coral animal to bleaching and disease status and recovery. Additionally, I characterized the algal endosymbionts (Symbiodiniaceae family) in D. cylindrus between regions of the FRT using Illumina amplicon sequencing of the partial chloroplast 23S rDNA Domain V gene and correlated them to differential responses during bleaching and recovery. Finally, I examined the effects of hyperthermal stress on disease prevalence and changes in disease susceptibility in D. cylindrus throughout two consecutive hyperthermal events in 2014 and 2015. Genotypic differences in D. cylindrus were associated with full or partial bleaching and/or disease resistance associated with some genets. Additionally, this study characterized unexpected diversity in the Symbiodiniaceae community within D. cylindrus and a site-specific, species-level switch in endosymbionts associated with acquired bleaching resistance during the 2015 hyperthermal event. Finally, this study demonstrated that two consecutive hyperthermal events were associated with an increase in prevalence of white plague in D. cylindrus and contributed to its susceptibility to black band disease, documented for the first time on the FRT. Through understanding the response of the D. cylindrus holobiont partners to biotic and abiotic stressors, such as hyperthermal bleaching and associated diseases, we gained valuable insights into how this threatened species may respond to a changing climate.

As sessile organisms, plants evolved a plethora of defenses against their attackers. Given the role of plants as a primary food source for many organisms, plant defense has important implications for community ecology. Surprisingly, despite the potential to alter entire food webs and communities, the factors determining plant investment in defense are not well-understood, and are even less understood considering the numerous symbiotic interactions in the same plant. Legume-rhizobia symbioses engineer ecosystems by fixing nitrogen from the atmosphere in trade for plant photosynthates, yet connecting symbiotic resource exchange to food web interactions has yet to be established. Here I test how rhizobia influence plant defense and tritrophic interactions in lima bean (Fabaceae - Phaseolus lunatus L.): a model plant in chemical ecology research characterized by a broad range of different defenses. Examining suites of traits among lima bean genotypes, highly cyanogenic cultivars and wild type plants (high cyanotypes) produce more hook-shaped trichomes, as a putative combined approach of chemical and mechanical defenses, forming defense syndromes to protect against multiple feeding guilds (Chapter 2). Testing costs that may have contributed to forming tradeoffs among strategies, high cyanotypes show reduced fitness under plant-plant competition relative to low cyanotypes, but when challenged with herbivory, high cyanotypes fitness reductions are no longer evident (Chapter 3). Young leaves, not reproductive organs, are the most cyanogenic lima bean organ, and removal quantitatively decreases fitness, supporting assumptions that the most valuable tissues will be most highly defended (Chapter 4). Testing the degree to which nitrogen-fixing rhizobia contribute to cyanogenesis, high cyanotypes form more nodules than low cyanotypes. Quantitative relationships between nodule number and plant traits highlight the role symbiotic investment plays a role in plant defense and nutritive phenotype, while simultaneously, genotypically-determined levels of defense shape plant investment in symbiosis (Chapter 5). Interestingly, traits that trade off by cyanotype (i.e. high cyanogenesis but low indirect defense) reflect the patterns in plants with nitrogen-fixing rhizobia. Rhizobia-inoculated lima beans show reduced indirect defenses, recruiting fewer parasitoid wasps (Chapter 6) and predatory ants (Chapter 7). Examining plant-ant attraction in greater detail, ants prefer headspace regions above EFN droplets, corresponding with species-specific differences in suites of volatiles, indicating EFN, like floral nectar, can be scented to manipulate insect behavior (Chapter 8). Overall, understanding when investing in traits to recruit predators is more effective than investing in defensive chemistry, and how particular ecological contexts, such as symbioses can influence the outcome of defense allocation strategies remains a fascinating area of research. Determining the mechanisms underlying why rhizobia and other belowground microbial symbionts influence their host plants' above ground interactions, whether plants traits affected by symbiotic microbes are simply a function of the costs and benefits from resource exchange, or whether symbionts can influence the success of primarily direct versus indirectly defended plants is an important question for understanding complex trophic systems and connecting to agricultural implications for more effective biological pest control.

Le monoxyde d'azote (NO) est une molécule gazeuse impliquée dans de nombreux processus biologiques chez les plantes, de la germination de la graine à la mise en place de réponses à des stress abiotiques et biotiques. Dans les interactions plante/ pathogène, le NO fait partie de l'arsenal de défenses de l'hôte. En réponse, les pathogènes ont développé des mécanismes pour contrer les effets du NO. Dans la symbiose fixatrice d'azote entre la légumineuse modèle Medicago truncatula et la bactérie Sinorhizobium meliloti, du NO a été détecté durant toutes les phases de l'interaction. L'équipe avait précédemment montré que la réponse de S. meliloti au NO est nécessaire au maintien de la symbiose puisque des nodules formés par une souche mutée dans le gène hmp (le gène hmp est induit par le NO et code pour une protéine qui dégrade le NO) sénescent prématurément. Au cours de cette thèse, nous avons étudié 3 nouveaux gènes de S. meliloti induits par le NO : nnrS1, nnrS2 et norB. nnrS1 et nnrS2 codent pour deux protéines de fonction inconnue et norB code pour une NO réductase qui dégrade le NO. Nous avons montré que ces 3 protéines participent d'une part à la résistance des bactéries au NO en culture et d'autre part, au maintien de l'interaction symbiotique. Par ailleurs, nous avons montré que ces 3 protéines sont impliquées directement ou indirectement dans la dégradation du NO et des résultats préliminaires suggèrent que NnrS1 présente une activité NO réductase. De plus, nous avons montré que NnrS1 et Hmp n'agissent pas seulement sur les bactéries mais aussi sur les protéines végétales. Il était connu que dans les nodules de M. truncatula, la glutamine synthétase (GS) végétale, une enzyme clé de la symbiose, est inhibée par tyrosine nitration, une modification post-traductionnelle dépendante du NO. Nous avons montré que NnrS1 et Hmp, en modulant le niveau de NO dans les nodules, contrôlent l'activité de la GS. Enfin des expériences préliminaires montrent que d'autres protéines (bactériennes et/ou végétales) pourraient être tyrosine nitratées. / Nitric oxide (NO) is a gaseous molecule involved in a large range of biological processes in plants from the seed germination to abiotic and biotic stress responses. In plant-pathogen interactions, NO is part of the defense systems. In response, pathogens have developed mechanisms in order to counteract the NO effects. In the nitrogen fixing symbiosis between the model leguminous plant Medicago truncatula and the bacterium Sinorhizobium meliloti, NO has been detected at all stages of the symbiosis. The team had previously shown that the S. meliloti response to NO is necessary to maintain the symbiotic interaction since nodules elicited by a strain mutated in the hmp gene (hmp is induced by NO and codes for a flavohemoglobine that degrades NO) senesce prematurely. During this thesis, we have studied 3 new genes of S. meliloti whose expression is induced by NO: nnrS1, nnrS2 and norB. nnrS1 and nnrS2 encode two proteins of unknown function and norB codes for a NO reductase which degrades NO. We have shown that these 3 proteins participate on one hand in bacterial NO resistance in culture and on the other hand in maintaining the symbiotic interaction. Furthermore, we have shown that these 3 proteins are involved, directly or indirectly, in NO degradation and preliminary results suggest that NnrS1 displays a NO reductase activity. Moreover, we have shown that NnrS1 and Hmp are not only dedicated to protect bacteria against NO but also play a role on plant proteins. It was already known that, in M. truncatula nodules, the plant glutamine synthétase (GS), a key enzyme of the symbiosis is inhibited by tyrosine nitration, a NO post-translational modification. We have shown that NnrS1 and Hmp, by modulating NO levels in nodules, control the GS activity. Finally, preliminary experiments suggest that other proteins (from bacterial and/or plant origin), could be tyrosine nitrated.

Le clade des lignophytes comprend d'une part les progymnospermes (Dévonien-Carbonifère) à reproduction par spores, et d'autre part les plantes à graines ou spermatophytes (Dévonien-actuel) qui dominent la majorité des écosystèmes actuels. Dans le cadre de recherches sur l'évolution du port arborescent au Paléozoïque, nous nous sommes intéressés aux premiers arbres apparus dans ce clade. Les plus anciennes lignophytes arborescentes sont les progymnospermes Archaeopteridales qui apparaissent à la fin du Dévonien moyen (385 Ma) et s'éteignent autour de la limite Dévonien-Carbonifère. Après leur disparition, on connait au Carbonifère inférieur (Mississippien) une vingtaine de nouveaux taxons d'Europe et d'Amérique du nord considérés comme arborescents et attribuées aux progymnospermes Protopityales et aux spermatophytes. En raison de l'insuffisance de données, particulièrement sur leur mode de reproduction, les affinités de ces taxons sont incertaines et leur importance a souvent été sous-estimée. <br />Ce travail de thèse documente dans un premier temps des spécimens anatomiquement conservés d'âge Mississippien provenant de la Montagne Noire (France), du Sahara central (Algérie) et de quatre bassins de l'état du Queensland (Australie). Ces spécimens, dont certains représentent de nouveaux taxons, illustrent la diversité taxonomique des lignophytes arborescentes qui succèdent aux Archaeopteridales. Ils documentent pour la première fois avec certitude leur présence en Gondwana, et ce dès le Mississippien inférieur. Plus généralement, ces résultats plaident en faveur d'une transition progressive entre les Archaeopteridales du Dévonien et les nouvelles formes arborescentes du Mississippien. <br />Dans un second temps nous comparons la disparité morpho-anatomique des lignophytes arborescentes et non-arborescentes du Dévonien et du Mississippien. Les résultats mettent notamment en évidence une diversification importante de l'appareil végétatif chez les formes arborescentes du Mississippien ; ceci concerne en particulier l'anatomie du système vasculaire primaire et secondaire et le mode d'émission des organes latéraux. Enfin, une analyse phylogénétique basée sur un jeu de caractères essentiellement végétatifs a permis de tester les affinités de taxons mississippiens dont le mode de reproduction est inconnu. Les formes arborescentes attribuées a priori aux spermatophytes, se placent effectivement dans ce clade. Elles forment un groupe para- ou polyphylétique et présentent des affinités avec des spermatophytes non-arborescentes et avec les Cordaitales.

La vie en société présente des avantages écologiques et évolutifs, mais augmente les risques de transmission de pathogènes. Pour faire face à ce problème, les insectes sociaux ont développé plusieurs mécanismes de défenses comportementales et physiologiques, et en plus utilisé la protection fournie par des organismes tiers. C'est ainsi que des abeilles et des fourmis se servent de substances antimicrobiennes d'origine végétale ou des fourmis possèdent des bactéries productrices d'antibiotiques. La fourmi est un insecte qui, par définition, ne peut vivre que dans sa société avec des congénères avec lesquels elle entretient des relations nombreuses comme des léchages interindividuels et des échanges en bouche à bouche (appelés trophallaxies). Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié les altérations comportementales des ouvrières de la fourmi Camponotus fellah après le déclenchement d'une réaction immunitaire. Nous avons posé l'hypothèse que si les relations sociales sont aussi coûteuses que les défenses immunitaires physiologiques, l'individu devrait être confronté à un choix : où investir son énergie ? Au contraire, suite à une réaction immunitaire les fourmis ont augmenté leur taux de trophallaxie et aucun signe d'isolement de l'ouvrière malade ne fut observé. Ce résultat met en évidence l'importance des relations sociales pour la guérison de l'individu et qui peuvent même avoir une fonction prophylactique. La deuxième partie a été consacrée à l'étude d'un endosymbiote primaire de C. fellah, une bactérie du genre Blochmannia. Cet endosymbiote a un rôle nutritif qui a été déjà montré chez d'autres espèces de Camponotus. Nous avons envisagé qu'il ait aussi d'autres fonctions comme : favoriser le système immunitaire de la fourmi, favoriser le développement des nouvelles colonies et participer à la formation de l'odeur coloniale. Nous avons d'abord décrit cette nouvelle bactérie par des techniques de biologie moléculaire. Ensuite, nous avons pu montrer qu'elle favorise la réponse immunitaire des fourmis en augmentant l'encapsulation de particules étrangères. Elle contribue à une plus grande production de larves, aboutissant à une plus grande quantité d'ouvrières. Nous n'avons pas mis en évidence de lien entre la quantité de bactéries et celle d'hydrocarbures cuticulaires, bien que leur élimination par un antibiotique entraînait une surproduction de ces hydrocarbures, probablement une réponse liée au stress. Plus généralement, ces travaux montrent de nouvelles fonctions des endosymbiotes, qui ont probablement contribué au succès écologique de ce groupe de fourmis hautement diversifié et très répandu.

Les réseaux hydrographiques sont caractérisés par leur structure hiérarchique de type dendritique (ramifié) et l'hétérogénéité spatio-temporelle du milieu. En effet, l'hétérogénéité de l'habitat sur les cours d'eau varie selon le temps (variations saisonnières), la dimension longitudinale (caractéristiques physico-chimiques et courant) et la dimension latérale (connectivité entre le cours principal et les annexes hydrauliques). Ces variations des paramètres environnementaux sont soit graduelles le long des branches du réseau hydrographique (gradient physico-chimique, courant), soit discrètes entre les branches du réseau (diversité de l'habitat). La structure du réseau hydrographique va, par conséquent, influencer la distribution, les déplacements et le flux génique des organismes inféodés aux cours d'eau. Les objectifs de cette thèse étaient de tester (i) l'effet de la topologie du réseau hydrographique sur la dispersion et le flux de gènes, et (ii) l'effet des variations environnementales sur la distribution et les traits phénotypiques des individus liés à la dispersion. Pour répondre à ces objectifs nous avons utilisé une approche empirique, en menant notre étude sur le bassin moyen de la Loire chez une espèce de demoiselle, le Calopteryx splendens (Odonates : Zygoptères). Parallèlement nous avons développé un modèle théorique permettant de simuler la dispersion et le flux de gènes sur des réseaux hydrographiques artificiels. Ainsi nous avons mis en évidence une distribution discontinue des individus sur le cours d'eau et un cline morphologique sur le bassin de la Loire entre l'amont et l'aval. Ce cline est lié aux caractéristiques physico-chimiques de l'eau. Ces variations morphologiques n'influencent pas les capacités de dispersion, mais affectent la survie des individus. La survie et la densité sont les facteurs déterminants de la dispersion chez C. splendens. Les analyses génétiques ont montré un isolement par la distance et une forte structuration génétique sur le bassin versant, mais l'absence d'entités génétiques clairement définies. Ceci peut être expliqué par la présence de flux de gènes entre les sous-bassins et une structure en métapopulation à l'échelle du réseau hydrographique. Ces résultats sont les premiers obtenus à l'échelle d'un bassin versant tel que la Loire sur des populations naturelles. L'étude a également permis de réaliser le logiciel Gene-Net testant l'effet de la géométrie des réseaux hydrographiques sur la structure génétique des populations d'organismes d'eau douce.

Si le but de la reconstruction phylogénétique est d'avoir une idée des relations de parenté réelles entre les êtres vivants, il est bon de ne pas se contenter d'un simple arbre obtenu par l'analyse combinée d'un ensemble de données. En effet, même des clades robustes apparaissant dans un tel arbre peuvent ne pas être fiables. La confiance dans une affirmation phylogénétique ne peut émerger qu'après une comparaison de résultats obtenus par des données indépendantes.<br />Dans un premier temps, la présente thèse propose de mesurer la fiabilité d'un clade à partir d'un indice de répétition prenant en compte le nombre d'occurrences obtenues pour ce clade sur un ensemble d'analyses de données indépendantes, c'est-à-dire peu susceptibles de donner lieu aux mêmes biais de reconstruction. Plus un clade est obtenu un nombre élevé de fois de cette façon, plus il peut être considéré comme fiable. Il est également tenu compte de la présence ou non de clades eux-mêmes répétés et incompatibles avec le clade d'intérêt. Plus un clade est contredit par un clade possédant un grand nombre d'occurrences, moins il doit être considéré comme fiable.<br />Dans une deuxième partie, l'indice de répétition est calculé à partir d'une série d'analyses mettant en jeu environ 200 taxons et basées sur quatre marqueurs nucléaires: Rhodopsine, MLL4, IRBP et RNF213 (ce dernier étant utilisé ici pour la première fois). Ces marqueurs sont analysés suivant des méthodes probabilistes, séparément et en combinaisons de 2, 3 ou 4, ce qui permet de bénéficier des avantages de l'analyse combinée tout en ayant des séries de résultats indépendants à comparer.<br />Les résultats de l'analyse de fiabilité sont ensuite synthétisés sous forme d'arbres incluant en priorité les clades les plus fiables, suivant des méthodes gérant de plusieurs façons les différences d'échantillonnages taxinomiques entre les jeux de données.<br />Les arbres de synthèse obtenus permettent de préciser la structure de la phylogénie des téléostéens acanthomorphes (Actinopterygii : Teleostei). De nouveaux clades fiables sont identifiés à plusieurs niveaux de résolution, et de nouveaux taxons sont placés dans la phylogénie des téléostéens acanthomorphes.