Alors que les mécanismes impliqués dans la tolérance à la dessiccation (TD) restent partiellement incompris, les osmolytes capables d'échanger des liaisons hydrogène, tels que les disaccharides, les acides aminés et les acides organiques, semblent jouer un rôle crucial. Ces osmolytes sont également de plus en plus utilisés en chimie verte comme composants clés des solvants eutectiques naturels profonds (NaDES). Nous présentons ici des preuves expérimentales soutenant l'hypothèse selon laquelle les NaDES pourraient former une troisième phase liquide dans les tissus des graines, où ils pourraient solubiliser et protéger les macromolécules pendant la déshydratation. Après avoir identifié les composants présumés des NaDES, appelés DESmolytes, leur colocalisation et leurs interactions préférentielles au sein des compartiments des graines ont été révélées par imagerie par spectrométrie de masse (MSI). En se basant sur ces résulats, des NaDES reconstitués in vitro ont montré une capacité à protéger les protéines contre la dessiccation et le stress thermique ainsi qu'à solubiliser des métabolites spécialisés des graines de colza. En persepctive, ces résultats doivent être validés dans d'autres organismes, tels que le pollen, afin de confirmer davantage la formation de NaDES dans les cellules vivantes.

L’étude des états affectifs chez les animaux non-humains s’est grandement développée aux cours des dernières décennies, ce qui a conduit aujourd’hui à voir les animaux comme des êtres sensibles, avec une vie intérieure riche. Si les états négatifs ont été largement étudiés, les états positifs n’ont reçu de l’attention que récemment. Leur compréhension est pourtant essentielle au bien-être. Cela est d’autant plus vrai chez les oiseaux, dont les capacités émotionnelles ont été peu étudiées par rapport aux mammifères. Cette thèse vise à décrire l’expression émotionnelle positive d’une espèce connue en recherche sur le comportement, la caille japonaise. Nous avons observé l’expression émotionnelle de cailles dans plusieurs contextes positifs. En anticipation d’une récompense alimentaire, nous avons relevé un redressement des plumes de la gorge, ainsi qu’une fréquence de cris d’offrande plus élevée chez les mâles. Des variations similaires ont été retrouvées chez des mâles anticipant un contact sexuel, suggérant que l’angle des plumes de la gorge et les cris d’offrande sont des marqueurs d’émotions positives. Dans une troisième étude, nous avons validé une procédure de dosage de la mésotocine, puis l’avons appliquée lors d’une situation de bain de poussière, un comportement de maintenance supposé positif. Les résultats ont montré une augmentation de la mésotocine après le bain de poussière, ce qui en fait un potentiel marqueur physiologique d’émotions positives. Cette thèse met en avant plusieurs potentiels indicateurs d’émotions positives chez la caille japonaise et contribue à une meilleure compréhension de ses capacités émotionnelles.

Des enquêtes européennes ont révélé la présence de quantités excessives d'ammoniums quaternaires et de chlorates, notamment dans le lait et les produits laitiers. Si pour les AQs, la contamination est liée à leur usage, la problématique des chlorates vient de l’utilisation de désinfectants à base de chlore qui engendre la formation de ces sous-produits chlorés. En conséquence, le consommateur pourrait les ingérer et être exposé à un risque toxicologique. Par ailleurs, les méthodes d'autocontrôle actuellement utilisées dans l'industrie ne respectent pas la limite maximale de résidus (100 µg/kg) autorisée. Pour répondre à ces problématiques, des biocapteurs enzymatiques électrochimique et colorimétrique pour la détection des ammoniums quaternaires dans une solution tampon ont été développés. Pour les chlorates, dans l’eau du robinet, une méthode spectrophotométrique a été développée et validée. Les résultats de cette thèse montrent que les (bio)capteurs sont des outils analytiques prometteurs pour l’autocontrôle, car ce sont des outils portables, rapides, peu onéreux et qui atteignent la LMR.

Les produits biocides jouent un rôle crucial dans la protection de la santé humaine et animale contre les agents biologiques pathogènes susceptibles de pénétrer dans la chaîne alimentaire. Les produits biocides, contenant une ou plusieurs substance(s) active(s), sont couramment utilisés dans la chaîne alimentaire pour diverses applications en tant que produits désinfectants, produits de protection et produits de lutte contre les organismes nuisibles. À ce jour, la présence de résidus de substance active biocide dans les denrées est très peu documentée. Quelques études font état de la présence de ces résidus dans les denrées dépassant dans certains cas les limites maximales de résidus (LMR) fixées pour ces substances. En raison des nombreux usages de ces produits dans la chaîne alimentaire, l'évaluation de la présence de ces résidus dans les denrées est loin d'être exhaustive. Il semble nécessaire de développer des stratégies analytiques permettant d’évaluer la contamination des denrées par les produits biocides. Récemment, de nouveaux outils et méthodologies analytiques utilisant la spectrométrie de masse à haut pouvoir résolutif (LC-HRMS) ont été utilisés dans le but d’explorer sans a priori l’espace chimique auquel nous sommes exposés quotidiennement. Ce projet de recherche s’inscrit dans ce contexte dans le but 1) d’identifier et prioriser les substances actives biocides utilisées dans la chaîne alimentaire, 2) d’évaluer la contamination des denrées d’origine animale par les produits biocides et 3) d’étudier le devenir d’un résidu de substance active biocide dans le lait de vache sous l’effet de la chaleur. Pour répondre à ces objectifs, une méthodologie de classement des risques a été utilisée pour prioriser les substances actives biocides utilisées dans la chaîne alimentaire pour les denrées d’origine animale. Une méthode analytique utilisant la LC-HRMS a été mise au point pour rechercher ces substances actives dans le muscle de poulet et le lait de vache afin d’évaluer la contamination de ces denrées par les produits biocides. Par ailleurs, des approches de screening semi-ciblé et non-ciblé ont été développés pour ouvrir le champ de détection à d’autres contaminants chimiques présents dans les denrées. L’applicabilité de la méthode a été réalisée sur une sélection de denrées provenant de diverses sources dans le commerce mais aussi lors d’un essai inter laboratoire organisé dans le cadre du projet PARC (WP4.3.4.b_Y2_F02). Pour finir, l’évaluation de l’exposition aux substances chimiques se concentre généralement sur le composé en lui-même ignorant l’impact des procédés industriels (chauffage, congélation) pouvant générer des produits de transformation. L’effet de ces procédés peut induire une modification par transformation ou dégradation de l’état structurel des composés parents et donc de générer de nouveaux contaminants indésirables encore inconnus. Cette étude a permis d’étudier le devenir de l’AMPD dans le lait de vache suite à un traitement thermique. L’analyse ciblée utilisant la LC-MS/MS a permis d’observer un abattement de concentration en AMPD avant et après chauffage. Cet abattement de concentration serait à l’origine d’un produit de transformation observé lors d’analyse non-ciblée menée en LC-HRMS.

L’archipel isolé des Kerguelen en région subantarctique est caractérisé par un climat rigoureux et une forte vulnérabilité au changement climatique et aux invasions biologiques. Alors que les microorganismes sont au cœur de la réponse des écosystèmes au changement climatique, la diversité et la réponse microbienne des Kerguelen reste encore largement inexplorée. En combinant observations et échantillonnages de terrain, études biogéographiques et expériences en conditions contrôlées, cette thèse propose une analyse multi-échelle de l’assemblage des communautés bactériennes et fongiques des sols et des plantes de cet écosystème subantarctique. Nous montrons que les microbiomes du sol et des plantes sont façonnés par des introductions historiques, un filtrage environnemental et l’identité de l’hôte. La majorité des taxons sont cosmopolites, avec des indices de potentielles introductions d’origine humaine et de dispersion longue distance. Les caractéristiques édaphiques et climatiques influencent l’assemblage et la diversité microbienne le long du continuum sol-plante. Une expérimentation en conditions contrôlées montre que le microbiome du sol est garant de l’établissement et de la bonne croissance des plantules, et que la Poacée introduite Poa annua «surperforme» par rapport aux espèces endémiques grâce à une plasticité accrue et une forte proportion de micro-organismes transmis depuis les graines. Cette thèse souligne ainsi la vulnérabilité des plantes holobiontes des fellfields aux Kerguelen face à la double pression du changement climatique et des invasions biologiques.

Les espèces sont adaptées à des conditions environnementales spécifiques (concept de niche écologique) qui sont reflétées dans leur distribution spatiale. Alors que les aires de répartition géographiques sont relativement stables à grande échelle, des changements importants, tels que des expansions, sont parfois observés. Cette thèse vise à étudier l’expansion d’aire de répartition de l’araignée Zodarion rubidum Simon, 1914, à travers l’Europe. La première étude s’intéresse à l’historique de l’expansion et à l’aire favorable potentielle de l’espèce. La seconde étude adresse l’hypothèse d’un changement de régime alimentaire à travers l’espace. Enfin, les troisième et quatrième études évaluent différents processus éco-évolutifs pour comprendre comment Z. rubidum s’est répandue aussi rapidement à travers l’Europe, i.e. testant le rôle potentiel d’endosymbiontes et de l’émergence de phénotypes hautement dispersifs, et comment l’espèce a pu établir des populations viables sur une telle étendue spatiale, i.e. cherchant des différences phénotypiques dans l’espace liées à la niche thermique et alimentaire. Les résultats montrent que Z. rubidum a commencé son expansion dans les années 1970 en Europe centrale, et que ce phénomène ne semble pas être lié à la prévalence d’endosymbiontes ou aux effets d’un tri spatial, mais sans doute à des transports humains. De plus, l’expansion de Z. rubidum ne coïncide pas avec un changement de régime alimentaire ou de niche fondamentale thermique ou alimentaire. Plutôt, il semble que cette expansion d’aire de répartition soit un exemple de remplissage de niche, caractérisé par une colonisation de zones favorables mais jusqu’ici inaccessibles.

Les landes et les prairies sont des habitats agropastoraux particulièrement touchés par les changements d’usages des terres en Europe. Cette thèse analyse l’évolution des communautés végétales des landes et des prairies du Massif Armoricain (nord-ouest de la France). Cette étude est basée sur le rééchantillonnage de plus de 700 relevés floristiques historiques géolocalisés (1947-1998). Près de 30 % des landes et prairies historiquement échantillonnées ont disparu en raison de la déprise agricole, de la conversion en terres arables ou urbanisées. L’analyse diachronique des relevés floristiques met en évidence un déclin important de la diversité et de l’état de conservation des communautés végétales entre les périodes historique et contemporaine. Une proportion plus élevée d'espèces perdantes a été trouvée, principalement des taxons rares et typiques de l'habitat, tandis que les espèces gagnantes étaient principalement tolérantes aux perturbations et communes. Les résultats obtenus ont permis de fournir un diagnostic sur l’ampleur des changements de biodiversité à large échelle spatio-temporelle et de proposer une meilleure prise en compte de la biodiversité à l’échelle régionale aux différents acteurs du territoire.

Les microtubules (MTs) sont des polymères essentiels du cytosquelette formés d’hétérodimères d’αβ-tubuline, dont l’instabilité dynamique sous-tend des processus cellulaires majeurs. Cette thèse a développé un workflow multi-échelle en cryo-EM, complété par de nouvelles approches computationnelles, afin de cartographier l’hétérogénéité du réseau à l’échelle d’un MT unique et de la relier directement à l’état d’assemblage. Grâce à cette approche, nous avons d’abord démontré que le nombre et la position des jointures peuvent varier au sein d’un même MT, générant des discontinuités locales le long du filament. Nous avons ensuite identifié deux types d’interactions latérales jusque-là non décrits, appelés Type C et D, qui créent des réseaux avec rupture de symétrie hélicoïdale. Ces géométries non canoniques impliquent un décalage axial d’environ 21 Å et une rotation vers l’intérieur des protofilaments, et ont été résolues à 2,9 Å et 3,1 Å respectivement, révélant de nouveaux contacts latéraux à haut rayon. En parallèle, nous avons obtenu les structures des réseaux de type A et B à la plus haute résolution à ce jour, soit 2,5 Å et 2,7 Å respectivement. Des expériences cinétiques ont montré que ces Type C et D sont enrichis lors de la phase de croissance rapide, établissant qu’il s’agit d’intermédiaires cinétiques favorisés. Des analyses complémentaires ont par ailleurs suggéré qu’End Binding protein 1 agit comme un régulateur supprimant à la fois la variabilité du nombre de protofilaments et la formation de géométries non canoniques, maintenant ainsi la fidélité du réseau. Dans l’ensemble, ce travail a mis en évidence de nouvelles formes d’hétérogénéité des MTs, souligné leurs relations structurales et leurs origines cinétiques, et les a reliées à une régulation par l’environnement autour du MT, forçant à reconsidérer les modèles actuels de l’instabilité dynamique et des processus biologiques associés.

Au cours des dernières décennies, le chien (Canis lupus familiaris) est devenu un modèle de choix pour l'étude des maladies génétiques complexes, grâce à sa diversité phénotypique, fruit d'une domestication ancienne et d'une sélection artificielle intense conduisant à la formation de plus de 400 races modernes, véritables isolats génétiques. Cette thèse porte sur la dysplasie coxo-fémorale (DCF), une affection multifactorielle débilitante du développement articulaire et homologue à la dysplasie développementale de la hanche (DDH) chez l'humain. Plus de 700 chiens ont été séquencés à faible couverture puis imputés afin d'identifier, par analyse d'association pangénomique (GWAS), des loci associés à la DCF. Deux outils bio-informatiques ont été développés : la librairie R Pedixplorer pour le traitement des pedigrees complexes et le pipeline nf-core/phaseimpute consacré à l'imputation de génotypes. La combinaison de GWAS intra- et inter-races avec des annotations fonctionnelles et une comparaison à la littérature sur la DDH humaine nous a permis de mettre en évidence une vingtaine de loci candidats. Ce travail, mené en partenariat avec l'ACGAO et la Fondation VISIO, ouvre la voie à un futur test génétique de risque dont le développement se poursuivra dans une thèse ultérieure.

Le muscle squelettique assure des fonctions vitales telles que le mouvement, le maintien de la posture et la régulation du métabolisme. Sa forte sollicitation au cours de la vie adulte en fait un tissu particulièrement vulnérable, dont le maintien repose sur une remarquable capacité de régénération. Ce processus dépend d’une synchronisation précise entre plusieurs types cellulaires. Si la fonction de ces différentes cellules a été largement étudiée, les mécanismes de communication qui les coordonnent restent encore à élucider. Au cours de ma thèse, j’ai caractérisé les mécanismes cellulaires et moléculaires qui régissent la réponse précoce des muscles aux dommages, en utilisant les muscles du vol de la drosophile comme modèle. Mes travaux ont révélé que cette réponse repose sur une communication intercellulaire active. Plus particulièrement, j’ai montré que les plasmatocytes, équivalents fonctionnels des macrophages, sont recrutées rapidement au niveau des fibres endommagées et jouent un rôle central et polyvalent dans l’adaptation des muscles aux dommages. D’une part, elles déposent sur la fibre lésée le chemoattractant FGF/Bnl, permettant de recruter les branches trachéales (système respiratoire) spécifiquement vers le site de dommage et d’assurer ainsi un apport optimal en oxygène. D’autre part, elles produisent et sécrètent des composants de la matrice extracellulaire, tels que le collagène de type IV et la glycoprotéine SPARC, qui participent à la fois au soutien structurel et à l’organisation du microenvironnement musculaire. Mes travaux révèlent que la réponse musculaire aux dommages repose sur une coopération étroite entre cellules immunitaires, système respiratoire et fibres musculaires et ouvrent de nouvelles perspectives pour identifier d’autres signaux coordonnant ce processus.