La spermatogenèse est le processus par lequel les cellules germinales se différencient pour former les spermatozoides. Elle se déroule à l’intérieur des tubes séminifères. Pendant la période embryonnaire, les précurseurs des cellules germinales adultes constituent un pool de cellules appelées cellules germinales primordiales (Primordial Germ Cells, PGCs), qui vont migrer pour aller coloniser les gonades (Durcova-Hills and Capel, 2008; Surani et al., 2008). Au cours de leur migration, les PGCs vont subir une reprogrammation épigénétique de l’ensemble de leur génome, qui leur sera nécessaire pour passer de l’état somatique à l’état de totipotence (Ohinata et al., 2005). Durant cette reprogrammation, l’ADN est massivement démethylé, entrainant l’activation de plusieurs gènes qui sont importants pour le développement des PGCs, mais également l’activation des éléments transposables (ETs) (Hajkova et al., 2008; Sasaki and Matsui, 2008; Surani and Hajkova, 2010). Ces derniers constituent environ 50% du génome des mammifères. Ils sont subdivisés en deux classes et sont connus par leur capacité à être mobilisés dans le génome (Zamudio and Bourc'his, 2010). Cette mobilisation se fait au hasard et constitue ainsi un risque considérable de mutations, qui peuvent provoquer des tumeurs, des pathologies de développement et une infertilité (Zamudio and Bourc'his, 2010). Pour cela, leur expression doit être contrôlée pour maintenir l’intégrité du génome de la lignée germinale. Pour toutes ces raisons, les PGCs ainsi que les cellules germinales en cours de méiose ont développé des stratégies de défenses pour contrôler la mobilisation et l’expression des ETs basées entre autre sur la voie des piwi-interacting RNA (piRNA) (Chuma and Pillai, 2009; Pillai and Chuma, 2012b). Dans le laboratoire du Pr. Stéphane Viville, mes travaux de thèse se sont concentrés sur l’étude d’un gène nommé Tex19 pour Testis Expressed gene chez la souris. Nous avons démontré que ce gène est spécifique des mammifères et est dupliqué chez le rat et la souris en deux paralogues nommés Tex19.1 et Tex19.2. Deux domaines hautement conservés ont été identifiés par alignement multiple des protéines TEX19 et nommés MCP et VPTEL. Ces domaines ne présentent aucune homologie avec des domaines déjà caractérisés, prévenant ainsi toute prédiction de leurs fonctions (Kuntz et al., 2008). L’étude du profil d’expression de Tex19.1 et Tex19.2 a montré que ces deux gènes sont exprimés dans l’ectoderme et les PGCs. Ils sont aussi co-exprimés dans le testicule de l’âge embryonnaire à l’âge adulte. Néanmoins, seul Tex19.1 est exprimé dans les ovaires et le précurseur du placenta appelé cône ectoplacentaire (Celebi et al., 2012). Le knockout (KO) de Tex19.1 provoque une infertilité masculine chez la souris avec un arrêt de la spermatogenèse au stade pachytène, accompagnée d’une surexpression d’un rétrotransposon, MMERVK10C (Ollinger et al., 2008). Récemment, il a été démontré que Tex19.1 joue aussi un rôle dans le développement du placenta (Reichmann et al., 2013). Au cours de mes trois années de thèse, nous avons approfondie l’étude du KO de Tex19.1dans le testicule, les cellules embryonnaires souches (Embryonic Stem Cells, ESCs) et le placenta (Tarabay et al., 2013). Nous avons également étudié le phénotype observé suite au double KO de Tex19.1 et Tex19.2. [...] / We recently characterized two new mammalian specific genes, Tex19.1 and its paralog Tex19.2. Both genes are expressed in pachytene spermatocytes in adult testes. In addition, Tex19.1 is expressed in pluripotent cells (ES, EG, iPS and PGC cells), the inner cell mass of the blastocysts and the placenta. In order to decipher Tex19 functions, we generate three types of knockout (KO): i) KO of Tex19.1 ii) KO of Tex19.2 iii) double KO (DKO) of both genes. All Tex19.1-/- KO animals are growth-retarded and half of them die just after birth. This phenotype is probably linked to placenta defects. Surviving adults Tex19.1-/- KO males display a variable spermatogenesis phenotype, associated with an up-regulation of one endogenous retrovirus, MMERVK10C. Tex19.2 KO mice exhibit a subtle phenotype. Few seminiferous epitheliums are degenerated while the rest appear normal. DKO show a fully penetrant phenotype similar to the most severe Tex19.1-/- phenotype. DKO males exhibit small testes. Despite the presence of spermatogonia and spermatocytes, spermatogenesis is blocked at the pachytene stage. By RNA deep-sequencing on 10 days old DKO and WT testes, prior to histological phenotype, 114 genes are significantly up-regulated and 320 genes significantly down-regulated in the DKO compared to the WT. Gene ontology analyses show that among of these genes, two essential pathways are altered: meiosis and the piRNA pathway. Consistent with that, GST-pulldown and immunoprecipitation experiments demonstrate that MIWI, MILI, MAEL and MVH are partners of TEX19. Considering PIWI proteins function in the silencing of transposable elements through the piRNA pathway, we checked if TEX19 paralogs bind piRNA. By immunoprecipitation using WT and KO testes, we show that both TEX19.1 and TEX19.2 bind small RNA of 30 nucleotides through their VPTEL domain. This study highlights the pivot role of Tex19 paralogs in three essential functions of mammalian life cycle, i.e. pluripotency, placenta-supported in utero growth and fertility. The functional similarities of both paralogs, through the expression control of one endogenous retrovirus and the binding of piRNAs, lead us to propose that Tex19 paralogs are new members of the piRNA pathway.

SETMAR est un gène chimérique constitué d’un domaine SET (codant des fonctions d’histone méthylase) et du domaine MAR (ayant conservé certaines fonctions de la transposase HsMAR1). Des études ont montré que les deux domaines sont biologiquement actifs et sont impliqués dans la stabilité et/ou dans la régulation de l’expression du génome humain. La littérature suggère que l’expression de SETMAR est plus forte dans les cellules cancéreuses que dans les cellules saines. Notre hypothèse de travail est que la protéine SETMAR est surexprimée en conditions pathologiques, permettant aux cellules de franchir les points de contrôle du cycle cellulaire, contribuant ainsi à augmenter l’instabilité génétique. Notre objectif est d’étudier la régulation de l’expression de SETMAR et son implication dans l’oncogenèse, gliale en particulier. / SETMAR is a chimeric gene consisting of a SET domain (encoding methylase histone functions) and a MAR domain (having retained some of the of the HsMAR1 transposase functions). Studies have shown that the two domains are biologically active and are involved in the stability and / or in the regulation of the human genome expression. The literature suggests that SETMAR expression is higher in cancer cells than in normal cells. Our working hypothesis is that SETMAR protein is overexpressed in pathological conditions, allowing cells to overcome the cellular cycle checkpoints, helping to increase the genetic instability. Our goal is to study the regulation of the SETMAR expression and its involvement in oncogenesis, glial in particular.

Le développement de la seconde génération de séquenceurs haut débit a généralisé l'accès à l'étude du transcriptome via le protocole RNAseq. Celui-ci permet d'obtenir à la fois la séquence et l'abondance des transcrits d'un échantillon. De nombreuses méthodes bioinformatiques ont été et sont encore développées pour permettre l'analyse des données issues du RNAseq et en tirer le maximum d'information. Ce type d'analyse est notamment possible sans utiliser de génome de référence, et donc pour les espèces modèles ou non-modèles, grâce à des méthodes d'assemblage. Durant ma thèse, j'ai principalement travaillé à partir de données RNA-seq issues d'espèces non modèles. Je me suis intéressée dans un premier temps à l'impacte de l'hybridation inter spécifique sur la stabilité des génomes chez les hybrides issus des croisements réciproques de D. mojavensis et D. arizonae. Nos résultats ne montrent pas une dérégulation globale, mais plutôt quelques gènes et éléments transposables qui sont spécifiquement dérégulés. La pipeline d'analyse mis en place ici sera réutilisée pour l'étude des niveaux d'expression des transcrits chez les mâles ainsi que pour les croisements issus d'autres lignées de D. mojavensis avec D. arizonae, conduisant à une fertilité variable chez les hybrides.Dans un second temps, j'ai participé à la validation du logiciel KisSplice pour la détection de SNP dans des données RNA-seq sans génome de référence. Celui-ci permet de trouver différents types de variants (épissage, indels) directement dans le graphe de de Bruijn construit à partir des lectures séquencées. J'ai également participé au développement d'outils de post-traitement permettant de prédire l'impact des SNP sur les protéines / Next-generation high throughput sequencing technologies provide efficient, rapid, and low cost access to sequencing. Its application to transcriptomes, called RNA-seq, enables the study of both the sequence and the expression of the transcripts. Many bio-informatics methods are still developed for RNA-seq data processing, trying to get the maximum out of it. Assembly methods allow us to study non-model species (no reference genome available) as well as model species. The work presented here is mostly related to RNA-seq data on non-model species.In the first study, to understand the initiation of hybrid incompatibility, we performed a genome-wide transcriptomic analysis on ovaries from parental lines and on hybrids from reciprocal crosses of \emph{D. mojavensis} and \emph{D. arizonae}. We didn't see a global deregerulation of genes or transposable element. Instead, we show that reciprocal hybrids presented specific gene categories and few transposable element families misexpressed relative to the parental lines. The analytical workflow developed for this project will be used to analyze transcriptomic data from the testis, but also to study the reciprocal crosses from other lines of D. mojavensis with D. arizonae leading to variable levels of sterility in hybrids. A second project tacked here is the identification and quantification of SNPs from RNA-seq data without a reference genome with KisSplice. Kissplice was developed to identified several type of variants (splicing events, indels) directly from the de Bruijn graph, build from the sequenced reads. We also developed other KisSplice-tools, for downstream analyses of the SNPs, including the prediction of their impact on the protein sequence

Les TAS (Telomeric Associated Sequences) sont des régions sub-télomériques répétées non codantes formant un locus hétérochromatique chez Drosophila melanogaster. Il existe deux grandes familles de TAS, les TAS-R et les TAS-L possédant une structure et des propriétés différentes. Durant cette thèse, j'ai montré que les TAS dériveraient d'une séquence commune appelée TLL rapprochant ainsi les TAS-R et les TAS-L. Par ailleurs, une étude des populations de drosophiles récoltées récemment dans la nature a permis de montrer qu'il existe une pression de sélection pour la présence du TAS-X dans ces souches alors que celui peut être perdu quand les drosophiles sont maintenues dans les laboratoires pendant plusieurs générations. Le TAS-X pourrait avoir un rôle différent dans la nature. Par ailleurs, j'ai montré que les locus TAS permettent l'établissement de la répression des séquences qui s'y insèrent par la transmission de ses propriétés épigénétiques. Ce type de mécanisme pourrait être généralisé aux autres locus producteurs de piRNA du génome qui assurerait ainsi la répression d'un nouvel élément qui arriverait dans une " trappe génomique ". / TAS (Telomeric Associated Sequences) are heterochromatic subtelomeric region made of non coding repeated sequences in Drosophila melanogaster. There are two TAS families : TAS-R and TAS-L, with different structures and properties. In this study, we are showing that the TAS could have derived from a common sequence called TLL suggesting that TAS-R and TAS-L are more related than previously thought. Moreover, analysis of drosophila populations recently collected from the wild have shown that there is selection pressure for the presence of TAS-X in those lines, while this locus can be lost when flies are maintened in laboratory conditions for several generations. Thus TAS-X could have a special role in the wild. I have also shown that TAS loci transfer their epigenetic properties to the sequences that land in their loci, thereby establishing their repression. This kind of mechanism could be generalized to the other genomic piRNA producing loci that would ensure the repression of a novel element landing in a « genomic trap ».

Les éléments transposables d’ADN sont presque ubiquitaires dans le monde vivant et leur mobilité peut être délétère pour le génome. Leur régulation dans les tissus germinaux animaux passe par la voie de silencing des piRNAs (PIWI-interacting RNAs). Les piRNAs sont produits à partir de loci contenant des fragments d’éléments transposables insérés en clusters. Nous étudions l’émergence de ces clusters de piRNAs chez la drosophile.Nous avons activé de novo un cluster de transgènes par héritage maternel de piRNAs homologues. Il s’agit d’un cas de paramutation, ou conversion épigénétique stable et récurrente.Nous avons montré que ce cluster paramuté produit de novo des piRNAs, et étonnement dessiRNAs.J’ai caractérisé de façon fonctionnelle et moléculaire ce phénomène de paramutation par l’utilisation de mutants. J’ai montré que les propriétés de silencing, ainsi que la production depiRNAs et de siRNAs, sont abolies en contexte mutant pour tous les gènes testés de la voie despiRNAs (voies primaire et secondaire). Parallèlement, j’ai étudié un cas de paramutation« partiellement homologue » dans laquelle le cluster reçoit des piRNAs homologues seulement àune partie de sa séquence. J’ai montré qu’il y a production de piRNAs par la totalité du cluster dès la 3e génération.J’ai montré, enfin, que des clusters activés de novo par la chaleur, présentent des propriétés fonctionnelles et moléculaires semblables aux clusters activés par les piRNAsmaternels.Ces travaux apportent des éléments clés pour la compréhension de la mise en place de l’épigénome, tant d’un point de vue mécanistique qu’évolutif. / DNA transposable elements are almost ubiquitous in the living world and their mobility can be deleterious for the genome. Their regulation in germaria is mediated by the piRNAsilencing pathway (PIWI-interacting RNAs). piRNAs are produced by loci formed by clusters of fragments of transposable elements. We are studying the emergence of these piRNA-producing clusters in Drosophila.We have de novo activated a cluster of transgenes via maternal inheritance of homologous piRNAs. This is a case of paramutation i.e. a stable and recurrent epigenetic conversion process.We have shown that this paramutated cluster produces de novo piRNAs and, surprisingly, also siRNAs. I have characterized this paramutation functionally and molecularly, by a mutant approach. I have shown that its silencing properties, as well as piRNA and siRNA production are abolished in mutant contexts for all the genes from the primary and secondary piRNA pathways I have tested. At the same time, I have studied the case of a partially homologous paramutation, in which piRNAs maternally inherited by the cluster are homologous to only a part of its sequence. I have shown that piRNA are produced all along the cluster as early as the 3rdgeneration.Finally, I have shown that a cluster activated de novo by an environmental stress shows the same functional and molecular properties as a cluster paramutated via maternal piRNA inheritance.These studies provide key elements for understanding the emergence of the epigenome from a mechanistic and an evolutionary perspective.

Les éléments transposables (ET) sont des éléments génétiques ubiquitaires et potentiellement mobiles dans les génomes eucaryotes. Les génomes hôtes ont développé des mécanismes épigénétiques pour contrôler et prévenir la prolifération des ET. Néanmoins, certains ET semblent capables de s’activer en réponses à des stress ou à des facteurs développementaux. Les méthodes disponibles pour détecter l’activité transpositionnelle d’un ET sont souvent limitées au stade transcriptionnel ou sont adaptées à des génomes de petite taille. Relativement peu d’ET sont actuellement connus pour être actifs et les mécanismes spécifiques qui les contrôlent ne sont pas clairement identifiés.Durant mes travaux de thèse, nous avons développé une stratégie de séquençage à haut débit qui permet la détection d’ADN extrachromosomique circulaire (ADNecc) témoignant notamment de l’activité des ET et de la stabilité d’un génome. Ainsi nous avons pu caractériser chez plusieurs espèces le mobilome, défini comme l’ensemble des ADNecc présents dans un tissu.La technique du mobilome-seq s’est avérée être un outil puissant pour la détection des ET actifs notamment chez le riz asiatique Oryza sativa. Notre analyse du mobilome a permis l’identification d’un rétrotransposon PopRice actif dans l’albumen (tissu nourricier du grain) chez différentes variétés de riz. Pour la première fois chez les plantes, nous avons également détecté des insertions somatiques d’ET par re-séquençage de génome entier. À partir de nos résultats, nous avons combiné nos données mobilomiques avec une analyse GWAS pour proposer des pistes afin d’identifier de nouveaux mécanismes de régulation de cet élément.En parallèle, nous avons appliqué la technique du mobilome-seq à différents organismes animaux et végétaux révélant ainsi des spécificités de mobilome propre à chaque espèce. Nos travaux en collaboration avec d’autres équipes ont notamment contribué à préciser le rôle de l’ARN polymérase II dans le contrôle des ET chez O. sativa et à mettre en évidence le lien entre la présence d’ADNecc viral et la réponse immunitaire chez Drosophila melanogaster.Mes travaux de thèse ouvrent des perspectives pour l’étude du mobilome, ce répertoire génomique encore largement inexploré et qui se révèle être à la fois une source d’information au niveau des mouvements des ET mais aussi de la stabilité des génomes. L’étude future des mobilomes promet d’apporter des réponses sur notre compréhension de la dynamique des génomes. / Transposable elements (TEs) are mobile genetic elements that constitute a major part of eukaryotic genomes. Host genomes have developed epigenetic mechanisms to control and prevent their proliferation. While efficiently silenced by the epigenetic machinery, they can be reactivated upon stress or at precise developmental stages. However, available methods to detect TE activity are often limited to transcriptional level or more adapted to small genomes. Today, only few TEs are known to be active and specific mechanisms controlling TEs are not well defined. 
To address this question during my phD, we developed a strategy of high throughput sequencing that detects extrachromosomal circular DNA (eccDNA) forms which reflect TE activity and genome stability. We characterised mobilomes from different organisms defined as all eccDNA in a cell. 
Our mobilome-seq technique successfully identified active TEs especially in asian rice Oryza sativa. We identified an active retrotransposon PopRice in endosperm tissue from different rice varieties. Interestingly and for the first time in plants, we detected somatic insertions from genome- wide resequencing. We combined our mobilome-seq results with a GWAS analysis to propose new PopRice regulation mechanisms. 
 In a second step, we applied our mobilome seq technique to different animal and plant organisms showing mobilome specificities from each species. Our work in collaboration with different labs help contributed to define role of RNA polymerase II in the control of TEs in O. sativa and have revealed a link between presence of eccDNA from virus and immune response in Drosophila melanogaster. 
Altogether, our mobilome-sequencing method opens the possibility to explore unexplored genomic compartment. Future mobilome analysis represents new possibilities to improve our understanding of dynamics of genomes.

Les séquences d'insertion sont des parasites moléculaires d'ADN codant uniquement pour leur machinerie de transposition et sont retrouvées majoritairement dans les génomes et les plasmides des procaryotes. Le séquençage génomique massif de la dernière décennie nous a permis de détecter chez des souches bactériennes cliniques plusieurs gènes de résistance aux antibiotiques associés aux séquences d'insertion sous forme de transposons composés. Il a été suggéré que les séquences d'insertion jouent un rôle prépondérant dans l'évolution bactérienne et qu'elles possèdent un pouvoir recruteur permettant de sélectionner, réorganiser et propager des gènes conférant un avantage sélectif à l'hôte. Nous avons partiellement caractérisé le potentiel recruteur de deux séquences d'insertion associées à des gènes de résistance, la séquence IS26 de Proteus vulgaris et la séquence ISJO de Salmonella typhimurium, en observant les étapes de recrutement d'un gène chromosomique et leurs distributions épidémiologiques en consultant les banques de données. / Insertion sequences are DNA molecular parasites encoding exclusively their transposition function, and are mainly found within the genomes and plasmids of prokaryotic organisms. The massive genomic sequencing we have witnessed in the last decade has allowed us to detect in clinical bacterial isolates many antibiotic resistance genes associated with insertion sequences in the form of composite transposons. It has been suggested that insertion sequences may act as a primary modulator of bacterial evolution, and that they possess a recruitment capacity allowing them to select, reorganize and spread genes encoding adaptation functions for their hosts. We have partially characterized the recruitment potential of two insertion sequences well known for their association with antibiotic resistance genes, IS10 from Salmonella typhimurium and 1S26 from Proteus vulgaris, by observing the steps involved in the recruitment process of a chromosomal gene and their epidemiological distribution by consulting various databanks.

De nombreux mécanismes contrôlent et limitent la prolifération des éléments transposables (ET) dans les génomes dont ils menacent l'intégrité structurale et fonctionnelle. Chez les plantes l'interférence ARN (ARNi) joue un rôle important dans ces contrôles via des petits ARN d'environ 20nt qui guident la régulation de l'expression de séquences endogènes ou exogènes par deux types de mécanismes. Un premier mécanisme, partagé par de nombreux organismes eucaryotes, inhibe l'activité d'ARNm par un contrôle post-transcriptionnel. Un deuxième type de régulation, permet un contrôle transcriptionnel de l'activité des ET via un mécanisme appelé RNA directed DNA Methylation (RdDM) qui implique des siARN («  short-interfering RNA ») de 24nt qui guident la méthylation de l'ADN spécifiquement au niveau des séquences d'ET. Les siARN sont impliqués également dans la restauration progressive de la méthylation de l'ADN après une perte induite par la mutation du gène DDM1 (Decrease in DNA Methylation 1). L'objectif de cette thèse est de tirer avantage des technologies de séquençage à haut débit pour caractériser le contrôle des ET par les siARN chez la plante modèle Arabidopsis thaliana.Dans un premier temps, j'ai développé des méthodes et outils bioinformatiques afin de gérer efficacement les données de séquençage à haut débit de banques de petit ARN. Ces outils, regroupés en pipeline, visent à permettre l'étude de l'accumulation des siARN correspondant aux séquences d'ET ou de familles d'ET ainsi que leur visualisation de manière globale ou détaillée.Ces outils ont ensuite été appliqués pour caractériser, dans un contexte sauvage, l'association entre les siARN et les ET afin de déterminer des facteurs pouvant expliquer les différences d'abondance en siARN observées. Ces analyses, réalisées en tenant compte de l'état de méthylation de l'ADN et du contexte génomique des ET apportent une vue statique du contrôle des ET par les siARN et de leur impact sur les gènes situés à proximité.L'analyse de banques de petits ARN de mutants de la voie de l'ARNi a ensuite été réalisée afin mieux caractériser l'impact de la perte de méthylation de l'ADN sur les populations de siARN et notamment définir les mécanismes impliqués dans la production des siARN de 21nt induite dans le mutant ddm1. Ces analyses comparatives du contrôle des ET lors d'une perte de la méthylation de l'ADN ont permis de mettre en évidence une production de siARN de 24nt indépendante de la voie classique du RdDM et de proposer un modèle permettant d'expliquer la production de siARN de 21nt dans le mutant ddm1.Dans un dernier temps, j'ai cherché à mieux définir l'implication des siARN dans la restauration des états de méthylation de l'ADN. Les variations de méthylation de l'ADN induites par la mutation ddm1 ont été caractérisées ainsi que leur stabilité transgénérationnelle au sein d'une population d'epiRIL. La stabilité de l'hypométhylation de l'ADN a été étudiée, au regard de données de séquençage à haut débit de banques de petits ARN de lignées WT, ddm1 ainsi que pour 4 lignées epiRIL, afin d'apporter une notion temporelle à l'étude du contrôle des ET par les siARN.Les résultats soulignent le rôle majeur des petits ARN pour le contrôle des éléments transposables afin de préserver l'intégrité structurale et fonctionnelle du génome et ce, via des mécanismes variés en fonction des ET. Ce travail ouvre la voie vers une analyse du contrôle des ET par les siARN basée sur une approche regroupant les ET en réseaux en fonction des séquences de siARN qu'ils partagent. Cela permettrait d'étudier les « connections-siARN » entre ET afin de, par exemple, explorer l'action en trans des siARN pour la restauration de la méthylation de l'ADN. / Many mechanisms control and limit the proliferation of transposable elements (TEs) which could otherwise threaten the structural and functional integrity of the genome. In plants RNA interference (RNAi) plays an important role in this control through small RNAs that guide the expression regulation of endogenous or exogenous sequences by two types of mechanisms. The first such mechanism, shared by many eukaryotic organisms, acts at the post-transcriptionnal level to inhibit the activity of mRNA. A second type of regulation allows the transcriptional control of TEs activity through a mechanism called RNA directed DNA methylation (RdDM) which involves 24nt long siRNA ("short-interfering RNA") that guide DNA methylation specifically on TEs sequences. Furthermore, siRNAs are also involved in the progressive restoration of DNA methylation after a loss induced by mutation of the DDM1 gene (Decrease in DNA Methylation 1). The aim of this thesis is to take advantage of high-throughput sequencing technologies to characterize these TEs controls mechanisms by siRNA in the model plant Arabidopsis thaliana .At first, I developed methods and bioinformatics tools to effectively manage data produced by high-throughput sequencing of small RNA libraries. These tools, combined in a pipeline, are designed to allow the study the accumulation of siRNA corresponding to TE sequences or TE families as well as their global or detailed visualization.These tools were applied to characterize, in a wild type background, the association between siRNA and TEs in order to define factors that may explain the observed differences in siRNA abundance . These analyses were performed by taking into account both DNA methylation states and genomic context. It provides a static view of siRNA control of TEs and their impact on nearby genes. Then, analysis of small RNA libraries from mutants of the RNAi pathway was performed to better characterize the impact of DNA methylation loss on siRNA populations and to define the mechanisms involved in the production of 21nt siRNA induced in the ddm1 mutant. These comparative analyses of the TE control after loss of DNA methylation allow us to highlight the production of 24nt siRNA independently of the classical RdDM pathway and to propose a model explaining the production of 21nt siRNA in the ddm1 mutant. At last, I tried to clarify the involvement of siRNA in the restoration of DNA methylation. Changes in DNA methylation induced by ddm1 mutation were characterized as well as their transgenerational stability in an epiRIL population. The stability of DNA hypomethylation has been studied in relation to high-throughput sequencing of small RNAs data from WT, ddm1 and 4 epiRIL lines. It provides a temporal view of the TE control by siRNA. The results highlight the important role of small RNAs in the control of transposable elements in order to preserve structural and functional integrity of the genome through a variety of mechanisms depending on TE sequences. This work opens the way to the analysis of the siRNA control on TEs based on approaches that combine TEs in networks based on their shared siRNA sequences. It would allow to study "siRNA-connections" between TEs in order to explore, for example, the action in trans of siRNA in the restoration of DNA methylation defect.

Les éléments transposables (ET) sont des séquences d’ADN capables de catalyser son propre mouvement et d’entrer dans de nouvelles régions du génome. Dans la présente étude, nous avons étudié Helena, un élément LINE qui est à différents stades de son cycle évolutif et donc, il est un bon modèle pour l’étude de la dynamique évolutive des TE. À travers une analyse de bio-informatique dans les douze génomes séquencés de la drosophile nous avons étudié l’évolution de Helena, et nous proposons un scénario possible pour l’évolution de cet élément. Helena est à différents stades de son cycle de vie, allant d’un état complet (D. simulans et D. mojavensis) à très dégradé (D. yakuba, D.erecta, D. ananassae et D. virilis) ou absent (D. pseudoobscura, D. persimilis, D. grimshawi et d. willistoni). L’analyse phylogénétique a montré que Helena était présent chez l’ancêtre commun du genre Drosophila et a été transmis verticalement dans des lignées dérivées. De plus, nous avons détectées des copies intactes uniquement chez D. mojavensis et nous avons étudié plus en détail sa région 5’ (extrémité). Nous avons utilisé un gène rapporteur et confirmé la présence du promoteur interne pour Pol II qui est associé à des modifications épigénétiques de l’histone : hétérochromatine permissive (H3K4me2) et répressive (H3K27me3). Ces « marques bivalents » indiquent que Helena peuvent être exprimés en réponse à un stimulus spécifique. Une étude de l’élément BS, un TE étroitement liée à Helena, a montré que la dynamique évolutive des deux ETs sont très similaires. Les résultats montrent que CET élément, comme Helena, se trouve à différents stades de son cycle évolutif / The transposable elements (TEs) are DNA sequences capable of catalyze its own movement and to enter into new regions of the genome. In the present study we studied Helena, a LINE element that is at different stages of its evolutionary cycle and therefore, it is a good model for studies of TEs evolutionary dynamics. Through bioinformatics analysis of 12 Drosophila species which have their genomes sequenced, we found Helena in different stages of its evolutionary cycle, that varies of at least one full active copy (D. mojavensis) an putatively complete copy, but inactive (D. simulans) to highly degenerate (D. yakuba, D. erecta, D. ananassae and D. virilis) or absent (D. pseudoobscura, D. persimilis, D. willistoni and D. grimshawi) sequences. Phylogenetic analysis showed that Helena was present in the common ancestor of the Drosophila genus and has been vertically transmitted in derived lineages, but lost on some of them. Since a complete highly active copy was observed only in D. mojavensis, we studied in more detail its 5' end region. We used a reporter gene and verified the presence of internal promoter for Pol II that is associated with epigenetic histone modifications for permissive (H3K4me2) and repressive heterochromatin (H3K27me3). These “bivalent marks” indicate that Helena can be expressed in response to specific stimulus. A study of BS element, a TE closely related to Helena, showed that the evolutionary dynamics of both TEs are very similar. Bioinformatics analysis of the 12 Drosophila genomes revealed that BS is also widely variable in the species analyzed regarding to distribution, abundance, degree of degradation and also about their evolutionary cycle

Les éléments transposables (ET) sont l'une des principales forces guidant l'évolution des génomes. La présence de copies dégradées a permis de bien caractérisée la dynamique des ET eucaryotes. A contrario, chez les procaryotes, les ET sont considérés comme récents, ce qui complique l'étude de leur dynamique. Les séquences d'insertion (IS) sont les ET procaryotes les plus abondants. Les modèles prédisent que les IS, arrivés par transferts horizontaux, subissent une forte augmentation de leur nombre, puis sont éliminés. De plus, les modèles prédisent que les génomes des bactéries intracellulaires devraient avoir peu ou pas d'IS. Le séquençage des génomes de bactéries intracellulaires obligatoires, comme Wolbachia, a remis en cause les modèles, car certains ont une grande quantité d'IS. Notre travail portait sur l'étude des génomes de cinq souches de Wolbachia ayant des caractéristiques diverses. Nous avons réalisé une annotation détaillée des IS pour chaque génome et testé nos hypothèses basés issues de l'analyse in silico sur un panel de souches. Nous avons confirmé que les génomes de Wolbachia ont une forte abondance d'IS. La majorité des copies d'IS étaient dégradées, ce qui a permis d'étudier leur dynamique. L'activité passée des IS de Wolbachia n'a pas été constante au cours du temps avec des alternances de phases de forte activité et de quiescence. Les phases de forte activité doivent être précédées de transferts horizontaux, qui ont été expérimentalement détectés en abondance. Enfin, des analyses d'expression suggèrent que l'activité des IS n'est pas uniquement contrôlée par les éléments eux-mêmes, mais dépend également de l'environnement génomique des copies.