Staphylococcus aureus est une bactérie commensale et pathogène responsable d’un large spectre d’infections. Pour permettre une adaptation rapide et efficace aux signaux environnementaux, S. aureus possède un réseau de régulation précis et complexe. Dans ce réseau, les ARN régulateurs (ARNreg) apparaissent comme des modulateurs post-transcriptionnels importants. Les ARNreg sont généralement définis comme des ARN non codants, petits, stables, avec des fonctions de régulation sur leurs cibles. À ce jour, environ 200 ARNreg ont été identifiés chez S. aureus. Dans ce travail, nous avons étudié l’un d’eux : Srn_9342. Cet ARNreg est transcrit sous deux formes – une courte (Srn_9342S) et une longue (Srn_9342L) – partageant la même extrémité 5’ et dont l’annotation chevauche avec la séquence codante située en amont. Il s’agissait ainsi de caractériser l’expression du gène srn_9342, d’identifier ces cibles et de définir sa fonction biologique. Un profil d'expression spécifique a été observé, avec une permutation de Srn_9342S vers Srn_9342L en fonction de la densité cellulaire. La découverte d’un promoteur spécifique pour srn_9342 a révélé qu’il s’agit du premier cas d’ARNreg dérivé d’une région 3’ UTR d’ARNm de type I identifié chez S. aureus. De plus, nous avons montré que l’expression de Srn_9342L est dépendante de SigB L’identification de ces cibles ARN par MAPS, a identifié l’ARNm hemQ, codant une coproporphyrine décarboxylase impliquée dans la biosynthèse de l'hème, et l’ARNIII, un ARNreg central de la virulence, comme cibles directes de Srn_9342. Enfin, les rôles de cet ARNreg dans la régulation de la biosynthèse de l'hème, la formation du phénotype SCV et la virulence ont été démontrés.

L'holoprosencéphalie (HPE) est une maladie rare qui affecte le développement de la ligne médiane du cerveau antérieur dès les premiers stades embryonnaires, rendant son diagnostic moléculaire complexe. Elle résulte principalement d’altérations génétiques entraînant une réduction de l'activité de la voie de signalisation Sonic Hedgehog (SHH). Cependant, un diagnostic moléculaire précis n’est possible que pour 30% des patients, ce qui souligne l’importance de développer des nouvelles approches diagnostiques. Le principal obstacle réside dans l'impossibilité d'accéder au tissu primaire affectée par la pathologie, soit le neuroectoderme antérieur. Pour surmonter cet obstacle, j’ai mis au point un modèle in vitro du développement du neuroectoderme antérieur en utilisant des cellules souches pluripotentes induites. Ce modèle m’a permis de produire des données transcriptomiques permettant d’évaluer les impacts moléculaires de la déficience en SHH et de définir des signatures transcriptomiques décrivant les variations de l'activité de la voie SHH pouvant être corrélées à la sévérité des phénotypes d’HPE. Ce travail a également révélé de nouveaux gènes co-exprimés et régulés par SHH, qui pourraient constituer de nouveaux marqueurs génétiques de l'HPE. Ces avancées ouvrent la voie à la création d’outils de diagnostic innovants, visant à améliorer la précision du diagnostic pour les patients atteints d'HPE.

L’augmentation des températures peut exacerber l’impact qu’ont les ectothermes invasifs dans les régions froides, où les envahisseurs, souvent importés de régions plus tempérées, sont susceptibles de bénéficier de températures plus chaudes. L’hypothèse selon laquelle les espèces indigènes sont lésées et les espèces invasives bénéficient des températures plus chaudes, a été explorée en utilisant comme étude de cas une mouche indigène et invasive des îles subantarctiques Crozet et Kerguelen, respectivement. Calliphora vicina (Robineau-Desvoidy 1830) est une mouche à viande invasive à Kerguelen dont la progéniture partage les ressources en charogne avec la mouche aptère indigène Anatalanta aptera (Eaton 1875). En utilisant un suivi de population à long terme, des relevés de température et des expériences, nous avons montré que l’augmentation des températures pourrait expliquer l'établissement et l'expansion plus large de C. vicina, invasive localement. En revanche, A. aptera souffre d'une reproduction réduite lorsqu'elle est exposée à des stress thermiques plus élevés et plus fréquents. Nous avons également étudié les habitudes alimentaires d'une autre espèce invasive, Merizodus soledadinus (Guerin-Meneville, 1930), un prédateur connu d'A. aptera et un prédateur potentiel de C. vicina. Des essais expérimentaux d'alimentation ont montré que cette espèce préfère les larves aux autres stades de développement des insectes et que son régime alimentaire est très varié, ce qui signifie que de nombreuses espèces sont potentiellement exposées à un risque de déprédation dans les zones où les populations de sa proie préférée (A. aptera) sont réduites.

Grâce à diverses techniques, notamment la microscopie et la biologie moléculaire, la chromatine a été décrite comme une structure hiérarchique à plusieurs échelles. Toutefois, ce modèle bien défini a été remis en question par des découvertes récentes suggérant que les fibres de chromatine soient plutôt disposées de manière irrégulière dans le noyau. De plus, la structure de la chromatine, au lieu d'être rigide et régulière, semble comme une structure plastique qui peut être réorganisée à différentes échelles pour remplir diverses fonctions nucléaires. En particulier, dans le contexte des lésions à l'ADN, l'activation de la réponse aux dommages de l'ADN (DDR) modifie l'organisation de la chromatine afin de faciliter l'accès aux lésions et de restaurer l'intégrité génomique avec précision. Ce processus de remodelage de la chromatine implique de nombreux acteurs de la réparation de l'ADN.Parmi ceux-ci, l'ADP-ribosylation, une modification post-traductionnelle, favorise le remodelage de la chromatine aux premiers stades de la DDR, soit en modifiant les histones, soit en recrutant plusieurs remodeleurs de la chromatine. Au cours de ma thèse, par le biais de la microscopie de super-resolution, j'ai obtenu une description préliminaire à l’échelle du nucleosome de la structure de la chromatin et de son remodelage à proximité des sites de lésions de l'ADN. Par ailleurs, grâce à l’utilisation de méthodes d’imagerie de cellules vivantes, j'ai pu déterminer le rôle de l'ADP-ribosylation dans le recrutement du complexe de remodelage de la chromatine ACF aux dommages à l’ADN. Enfin, j'ai examiné les fonctions potentielles des complexes de remodelage ACF et CHRAC au cours la réparation de l'ADN.

Les interactions entre tissu adipeux et musculaire, bien étudiées chez les mammifères, restent peu explorées chez les poissons. La truite arc-en-ciel, qui présente une croissance continue, représente un modèle pertinent pour l’étude de l'influence du tissu adipeux sur la croissance musculaire. Nous avons établi un modèle inédit de coculture indirecte chez les poissons, révélant que les adipocytes matures influencent le développement des cellules musculaires in vitro via des facteurs solubles. Nous observons que les adipocytes inhibent la différenciation des cellules myogéniques sans impacter leur prolifération ou l'engagement des myoblastes. De plus, notre travail met en évidence la présence de fibro-adipogenic progenitors (FAP) dans le muscle de truite et leur prolifération accrue en présence d’adipocytes. Une étude de lignées divergentes, sélectionnées pour une forte (lignée grasse) ou faible (lignée maigre) adiposité musculaire, montre une proportion plus élevée de FAP dans la lignée grasse. Nos résultats indiquent que les FAP pourraient accélérer la différenciation des myoblastes in vitro, suggérant ainsi une communication complexe impliquant trois types cellulaires. Ces travaux apportent un éclairage nouveau sur les interactions entre tissu adipeux et musculaire chez la truite arc-en-ciel et ouvrent des perspectives pour de futures recherches dans ce domaine peu exploré.

Le réchauffement climatique affecte les écosystèmes. Les écosystèmes urbains sont particulièrement vulnérables au réchauffement, de par leur exposition aux îlots de chaleur urbains (ICU). Cette thèse aborde les relations entre différents groupes d’arthropodes (principalement araignées) et les variations spatiales de température mesurées sur la ville de Rennes et ses alentours. En particulier, l’effet du réchauffement sur les arthropodes est comparé entre diverses échelles spatiales, s’étendant du micro¬-habitat au paysage. La diversité taxonomique est négativement reliée à l’intensité de l’ICU. Cette réduction du nombre d’espèces en ville correspond notamment à une exclusion des espèces les plus sensibles à la chaleur. En plus de leurs affinités thermiques, les espèces sont filtrées selon leurs caractéristiques morphologiques. La taille corporelle moyenne au sein des communautés diminue avec une intensité d’ICU croissante. Les espèces de taille relativement importante sont effectivement les plus sensibles aux réchauffements, possiblement en raison de leur cycle de vie plus long, ou encore de leur capacité limitée à disperser par voie aérienne (ballooning). Cependant, la qualité structurelle et thermique du micro-habitat peut atténuer ces effets négatifs en favorisant la diversité fonctionnelle et l’abondance. Les micro-habitats prairiaux, bien qu’exposés à des conditions thermiques diurnes extrêmes en ville, peuvent atténuer, voire compenser le réchauffement nocturne induit par l’ICU atmosphérique à l’échelle des arthropodes. Bien que le réchauffement atmosphérique à l’échelle du paysage urbain constitue un filtre environnemental fort sur les espèces, des mesures de gestion locales visant à optimiser la qualité thermique des micro-habitats peuvent constituer un levier efficace pour la conservation de la biodiversité urbaine.

La prolifération et la différenciation cellulaires sont des processus essentiels qui sous-tendent le développement des organismes multicellulaires. L'arrêt de la prolifération cellulaire précède généralement la différenciation terminale, suggérant que ces deux processus pourraient être coordonnés. Nous avons utilisé le développement très stéréotypé de l'intestin de C. elegans pour déterminer si les contrôles des programmes de prolifération et de différenciation sont systématiquement couplés. Nous montrons qu'un retard dans l'arrêt du cycle cellulaire entraîne un retard dans le recrutement de certains composants seulement de la bordure en brosse. Réciproquement, nous constatons que l'arrêt du cycle cellulaire repose sur les facteurs de différenciation ELT-2 et ELT-7 uniquement dans les cellules intestinales postérieures. L'apparition de divisions surnuméraires en l'absence d'ELT-2 et d'ELT-7 est associée à des changements dans le profil d'expression des régulateurs du cycle cellulaire CKI-1 et cycline B1. Notre travail démontre donc l'existence d'interactions réciproques entre la prolifération et la différenciation cellulaire. Il montre cependant aussi que ces deux processus ne sont que partiellement couplés, suggérant l'existence de mécanismes supplémentaires assurant leur contrôle temporel.

La caractérisation des mécanismes qui sous-tendent l'isolement reproductif entre des lignées divergentes est essentielle pour comprendre le processus de spéciation. Au cours de leur évolution, les populations développent progressivement un isolement reproductif (IR) en passant par des étapes intermédiaires, souvent appelées "zone grise de la spéciation". L'établissement de l'IR se manifeste par l'apparition de régions génomiques qui agissent comme des barrières réduisant le flux de gènes local par rapport au reste du génome. Les approches de génomique des populations impliquent donc l'identification de locus avec des signatures spécifiques, différentes du reste du génome. Cependant, d'autres processus peuvent créer des signatures similaires, ce qui fait de la détection des barrières une tâche difficile. Dans ma thèse, j'ai développé un nouvel outil, RIDGE - Reproductive Isolation Detection using Genomic Polymorphisms – un nouvel outil libre et portable adapté en particulier aux approches comparatives. RIDGE utilise une approche ABC (Approximate Bayesian Computation) et de “model averaging” basée sur des “random forest” pour prendre en compte divers scénarios de divergence entre lignées. Il prend en compte l'hétérogénéité du taux de migration, de la sélection en liaison et de la recombinaison le long du génome, estimant la proportion de barrières et effectuant des tests par locus pour détecter les barrières au flux génique. Des simulations et des analyses de jeux de données publiés sur des paires d'espèces de corbeaux indiquent que RIDGE est efficace pour détecter la migration en cours et identifier les locus barrières, même pour des temps de divergence récents. De plus, la contribution des statistiques résumées varie en fonction du jeux de données, ce qui met en évidence la complexité des signaux génomiques des barrières et l’intérêt de combiner plusieurs statistiques résumées. Par la suite, j'ai appliqué RIDGE à des paires de populations sauvages/domestiques : le maïs (allogame) et le millet (autogame), les deux ayant été domestiquées il y a environ 9 000 ans. Des flux de gènes entre les formes ont été documentés dans ces deux systèmes. Les modèles avec migration continue au cours du temps et hétérogène le long du génome sont clairement ressortis comme dominants. RIDGE a également démontré sa capacité à distinguer les locus barrière des locus de domestication (qui ont subi des balayages sélectifs au sein des formes domestiques). Les perspectives de ce travail comprennent l'application de RIDGE à de multiples paires population/espèce englobant un large spectre de divergence afin de déterminer les bases génomiques de l’IR au cours de la spéciation, de tester la théorie de «l’effet boule de neige” formulée par Orr en 1995 ou de déterminer la nature des gènes de spéciation.

Dans une période de changements climatiques et de destructions des zones humides, l'étude des tourbières apparaît cruciale du fait de la riche biodiversité qu’elles hébergent et des archives sédimentaires et biologiques qu’elles constituent. La dynamique des tourbières peut s'étudier à travers plusieurs disciplines et sur des échelles de temps variées. Afin de traiter cette complexité, les qualités bioindicatrices de la végétation et des arthropodes ont été comparées. En néoécologie, nous avons étudié les effets paysagers en appliquant une approche multimétrique sur les araignées et les plantes. Nous avons observé, à travers la diversité taxonomique et fonctionnelle, alpha et bêta ainsi que les ordres de diversité de Hill, les reponses de la diversité des tourbières. Une grande complémentarité des taxons et des métriques a été mise en évidence. En paléoécologie, le potentiel des Acariens Oribatides comme indicateurs de reconstruction climatique a été étudié. Cela a été réalisé en croisant les assemblages actuels d'oribates avec le climat actuel afin d’évaluer les erreurs de reconstruction. Cela a permit de souligner le manque de données disponibles sur les oribates pour ce genre de methode. Enfin, nous avons étudié la dynamique des habitats et du climat au cours des deux derniers millénaires à travers l’analyse paléoécologique d’une tourbière de Saint-Pierre en croisant les oribates, les macrofossiles végétaux et le pollen. Une dynamique de variation hydrologique et climatique conformes aux spécificités régionales a été observée. Cette approche pluridisciplinaire a permis d'accroître les connaissances sur la dynamique des tourbières et d’évaluer et renforcer les indicateurs utilisés, métriques comme taxons, en fonction des hypothèses testées.

Les recherches présentées ici ont été motivées par la nécessité de mieux comprendre le concept d’holobionte appliqué aux plantes et, dans ce cadre, d’examiner l’interaction entre les plantes et leur microbiote. Notre objectif principal était de comprendre les processus par lesquels le microbiote influence les phénotypes des plantes. Ce travail de recherche a révélé plusieurs résultats clés. Premièrement, nous avons démontré un recrutement sélectif de communautés rhizosphériques microbiennes à partir du compartiment microbien du sol, composées majoritairement de Bacteroidetes et de Proteobacteria. Ce résultat souligne le rôle essentiel des processus opérant au niveau de la rhizosphère dans la formation des communautés microbiennes associées aux plantes. Deuxièmement, les plantes cultivées en monoculture pendant plusieurs années présentent de la fusariose. Cette sensibilité aux pathogènes peut s'expliquer par une plus forte diversité bactérienne et une diminution de la diversité fongique dans la rhizosphère, soulignant l'importance de l'équilibre microbien pour la santé des plantes. Troisièmement, le greffage de plants de pastèque conduit à une modification des effets de rétroaction plante-sol.Les plantes greffées présentent une meilleure croissance lorsqu’elles sont cultivées dans un sol conditionné par des cultures conspécifiques, contrairement aux plantes non greffées présentant une meilleure performance sur des sols issus de culture hétérospécifique. Il est démontré que cette différence est liée à des modifications de la composition microbienne du sol et des voies métaboliques qui y sont associées. Quatrièmement, le microbiote de l’endosphère racinaire des plantes greffées a été analysé pour tester la validité des concepts d’holobionte/hologénome. L'étude fournit une validation expérimentale formelle de ces concepts. Ainsi, l’assemblage non aléatoire observé de communautés bactériennes suggère la nécessité de considérer la plante avec son microbiote comme un niveau d’organisation biologique. En conclusion, ces résultats mettent en lumière les interactions complexes et nuancées entre les plantes et leur microbiote. Ils fournissent ainsi un aperçu des mécanismes à l’origine de ces relations. Ces travaux offrent de nouvelles perspectives pour le développement de pratiques agricoles plus résilientes pour la santé des plantes.