Search

Clostridium acetobutylicum possesses two homologous buk genes, buk (or buk1) and buk2, which encode butyrate kinases involved in the last step of butyrate formation. To investigate the contribution of buk in detail, an in-frame deletion mutant was constructed. However, in all the Delta buk mutants obtained, partial deletions of the upstream ptb gene were observed, and low phosphotransbutyrylase and butyrate kinase activities were measured. This demonstrates that i) buk (CA_C3075) is the key butyrate kinase-encoding gene and that buk2 (CA_C1660) that is poorly transcribed only plays a minor role; and ii) strongly suggests that a Delta buk mutant is not viable if the ptb gene is not also inactivated, probably due to the accumulation of butyryl-phosphate, which might be toxic for the cell. One of the Delta buk Delta ptb mutants was subjected to quantitative transcriptomic (mRNA molecules/cell) and fluxomic analyses in acidogenic, solventogenic and alcohologenic chemostat cultures. In addition to the low butyrate production, drastic changes in metabolic fluxes were also observed for the mutant: i) under acidogenic conditions, the primary metabolite was butanol and a new metabolite, 2-hydroxy-valerate, was produced ii) under solventogenesis, 58% increased butanol production was obtained compared to the control strain under the same conditions, and a very high yield of butanol formation (0.3 g g-(1)) was reached; and iii) under alcohologenesis, the major product was lactate. Furthermore, at the transcriptional level, adhE2, which encodes an aldehyde/alcohol dehydrogenase and is known to be a gene specifically expressed in alcohologenesis, was surprisingly highly expressed in all metabolic states in the mutant. The results presented here not only support the key roles of buk and ptb in butyrate formation but also highlight the metabolic flexibility of C. acetobutylicum in response to genetic alteration of its primary metabolism.

Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) and FrontoTemporal Dementia (FTD) are two fatal and incurable neurodegenerative diseases. These two diseases share a clinical continuum supported by genetic and histological arguments. Today, about 15% of ALS patients develop later FTD symptoms and reversely. In 2006, mutations in the CHMP2B gene were discovered in ALS-FTD patients. Twelve years later, pathological mechanisms associated with mutations of this gene in the ALS-FTD syndrome are poorly understood. For a better understanding of CHMP2Bintron5-related pathological mechanisms, we studied by different approaches the impact of this mutation in a mouse model. Transcriptomic analysis on lumbar spinal cord highlighted a panel of deregulated cellular pathways, including the inflammatory response and the lipid metabolism. In addition, we showed an early disturbance of macroautophagy, with a blockage of final degradation step associated with a repression of autophagy initiation. Finally, our results show that neuron specific expression of CHMP2Bintron5 leads to muscular atrophy and structural and functional alterations of neuromuscular junctions., La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) et la Démence FrontoTemporale (DFT) sont deux maladies neurodégénératives fatales pour lesquelles il n’existe aucun traitement curatif. Ces deux maladies sont liées par un continuum clinique que corroborent des arguments génétiques et histologiques. Aujourd’hui, environ 15% des patients atteints de SLA développent par la suite une DFT et inversement. En 2006, des mutations dans le gène CHMP2B ont été découvertes chez des patients atteints de SLA et de DFT. Douze ans plus tard, les mécanismes pathologiques associés aux mutations de ce gène dans le syndrome SLA-DFT sont encore peu compris. Pour pallier cela, nous avons étudié par plusieurs approches l’impact du mutant CHMP2Bintron5 dans un modèle murin. Les analyses transcriptomiques réalisées au niveau de la moelle épinière lombaire ont mis en lumière une dérégulation de plusieurs processus cellulaires, notamment la réponse inflammatoire et le métabolisme lipidique. De plus, nous avons mis en évidence au niveau neuronal une perturbation très précoce de la macroautophagie, avec un blocage dans l’étape finale de dégradation lysosomale associé à une répression de l’initiation de l’autophagie. Enfin, nous avons montré que l’expression neuronale du mutant CHMP2Bintron5 entraine au niveau périphérique une atrophie musculaire et une altération structurale et fonctionnelle de la jonction neuromusculaire.

Présenté au: 18. Annual Congress of the French Speaking Transplantation SocietyToulouse FranceDate: 4 au 7 décembre 2018; International audience; Introduction: Due to organ shortage, clinicians are prone to consider alternative type of organ donors among them donors deceased after circulatory death (DCD). However, especially using these organs which are more prone to graft dysfunction, there is a need to better understand mechanistic events occurring during ischemia phase and leading to ischemia/reperfusion injuries (IRI). The aim of this study is to provide a dynamic transcriptomic analysis of preclinical porcine model kidneys subjected to ischemic stress mimicking DCD donor.Methods: We compared cortex and corticomedullary junction (CMJ) tissues from porcine kidneys submitting to 60 min warm ischemia (WI) followed by 0, 6 or 24 h of cold storage in University of Wisconsin solution versus control non‐ischemic kidneys (n = 5 per group).Results: 29 cortex genes and 113 CMJ genes were significantly up or down‐regulated after WI versus healthy kidneys, and up to 400 genes were regulated after WI and more 6 or 24 h of cold storage (p < 0.05). Home selected gene kinetic classification, Gene‐ontology‐biological processes and Gene‐ontology‐molecular‐function functional enrichment analysis revealed relevant genes implication during WI and cold storage.Conclusion: We uncovered targets which we will further validate as biomarkers and new therapeutic targets to optimize graft kidney quality before transplantation and improve whole transplantation outcome.

During development, a remarkable coordination of molecular and cellular events leads to the generation of the cortex, which orchestrates most sensorimotor and cognitive functions. Cortex development occurs in a stepwise manner: radial glia cells (RGs) - the neural stem cells (NSCs) of the developing brain - and progenitor cells from the ventricular zone (VZ) and the subventricular zone (SVZ) sequentially give rise to distinct waves of nascent neurons that form cortical layers in an inside-out manner. Around birth, RGs switch fate to produce glial cells. A fraction of neurogenic RGs that lose their radial morphology however persists throughout postnatal life in the subventricular zone that lines the lateral ventricles. These NSCs give rise to different subtypes of olfactory bulb interneurons and glial cells, according to their spatial origin and location within the postnatal SVZ. These observations raise important unresolved questions on 1) the transcriptional coding of postnatal SVZ regionalization, 2) the potential of postnatal NSCs for cellular regeneration and forebrain repair, and 3) the lineage relationship and transcriptional specificities of postnatal NSCs and of their progenies. My PhD work built upon a previously published comparative transcriptional study of defined microdomains of the postnatal SVZ. This study highlighted a high degree of transcriptional heterogeneity within NSCs and progenitors and revealed transcriptional regulators as major hallmarks sustaining postnatal SVZ regionalization. I developed bioinformatics approaches to explore these datasets further and relate expression of defined transcription factors (TFs) to the regional generation of distinct neural lineages. I then developed a model of targeted ablation that can be used to investigate the regenerative potential of postnatal progenitors in various contexts. Finally, I participated to the development of a pipeline for exploring and comparing select populations of pre- and postnatal progenitors at the single cell level. Objective 1: Transcriptomic as well as fate mapping were used to investigate the relationship between regional expression of TFs by NSCs and their acquisition of distinct neural lineage fates. Our results supported an early priming of NSCs to produce defined cell types depending of their spatial location in the SVZ and identified HOPX as a marker of a subpopulation biased to generate astrocytes. Objective 2: I established a cortical lesion model, which allowed the targeted ablation of neurons of defined cortical layers to investigate the regenerative capacity and appropriate specification of postnatal cortical progenitors. Quantitative assessment of surrounding brain regions, including the dorsal SVZ, revealed a transient response of defined progenitor populations. Objective 3: We developed a transgenic mouse line, i.e. Neurog2CreERT2Ai14, which allowed the conditional labeling of birth-dated cohorts of glutamatergic progenitors and their progeny. We used fate-mapping approaches to show that a large fraction of Glu progenitors persist in the postnatal forebrain after closure of the cortical neurogenesis period. Postnatal Glu progenitors do not accumulate during embryonal development but are produced by embryonal RGs that persist after birth in the dorsal SVZ and continue to give rise to cortical neurons, although with low efficiency. Single-cell RNA sequencing revealed a dysregulation of transcriptional programs, which correlates with the gradual decline in cortical neurogenesis observed in vivo. Altogether, these data highlight the potential of transcriptomic studies to unravel but also to approach fundamental questions such as transcriptional changes occurring in a population of progenitors over time and participating to changes in their fate potential. This knowledge will be key in developing innovative approaches to recruit and promote the generation of selected cell types, including neuronal subtypes in pathologies., Lors du développement, la coordination d’évènements moléculaires et cellulaires mène à la production du cortex qui orchestre les fonctions sensori-motrices et cognitives. Son développement s’effectue par étapes : les cellules gliales radiaires (RGs) – les cellules souches neurales (NSCs) du cerveau en développement – et les cellules progénitrices de la zone ventriculaire (VZ) et de la zone sous ventriculaire (SVZ) génèrent séquentiellement des vagues distinctes de nouveaux neurones qui formeront les différentes couches corticales. Autour de la naissance, les RGs changent de devenir et produisent des cellules gliales. Cependant, une fraction persiste tout au long de la vie dans la SVZ qui borde le ventricule, perdant au passage leur morphologie radiale. Ces NSCs produisent ensuite les différents sous types d’interneurones du bulbe olfactif ainsi que des cellules gliales en fonction de leur origine spatiale dans la SVZ. Ces observations soulèvent d’importantes questions non résolues sur 1) le codage transcriptionnel régulant la régionalisation de la SVZ, 2) le potentiel des NSCs postnatales dans la réparation cérébrale, et 3) le lignage et les spécificités transcriptionnelles entre les NSCs et leur descendants. Mon travail de doctorat repose sur une étude transcriptionnelle des domaines de la SVZ postnatale. Celle-ci soulignait le fort degré d’hétérogénéité des NSCs et progéniteurs et identifiait des régulateurs transcriptionnels clés soutenant la régionalisation. J’ai développé des approches bio-informatiques pour explorer ces données et connecter l’expression de facteurs de transcription (TFs) avec la genèse régionale de lignages neuraux distincts. J’ai ensuite développé un modèle d’ablation ciblée pour étudier le potentiel régénératif des progéniteurs postnataux dans divers contextes. Finalement, j’ai participé au développement d’une procédure pour explorer et comparer des progéniteurs pré et postnataux à l’échelle de la cellule unique. Objectif 1 : Des expériences de transcriptomique et de cartographie ont été réalisées pour étudier la relation entre l’expression régionale de TFs par les NSCs et l’acquisition de leur devenir. Nos résultats suggèrent un engagement précoce des NSCs à produire des types cellulaires définis selon leur localisation spatiale dans la SVZ et identifient HOPX comme un marqueur d’une sous population biaisé à générer des astrocytes. Objectif 2 : J’ai mis au point un modèle de lésion corticale qui permet l’ablation ciblée de neurones de couches corticales définies pour étudier la capacité régénérative et la spécification appropriée des progéniteurs postnataux. Une analyse quantitative des régions adjacentes, incluant la région dorsale de la SVZ, a révélé une réponse transitoire de progéniteurs définis. Objectif 3 : Nous avons développé la lignée de souris transgénique Neurog2CreERT2Ai14, qui permet le marquage de cohortes de progéniteurs glutamatergiques et de leurs descendants. Nous avons montré qu’une large fraction de ces progéniteurs persiste dans le cerveau postnatal après la fermeture de neurogénèse corticale. Ils ne s’accumulent pas pendant le développement embryonnaire mais sont produits par des RGs qui persistent après la naissance dans la SVZ et qui continuent de générer des neurones corticaux, bien que l’efficacité soit faible. Le séquençage d’ARN sur cellule unique a révélé une dérégulation transcriptionnelle qui corrèle avec le déclin progressif observé in vivo de la neurogénèse corticale. Ensemble, ces résultats soulignent le potentiel des études transcriptomiques à résoudre mais aussi à soulever des questions fondamentales comme les changements trancriptionnels intervenant dans une population de progéniteurs au cours du temps et participant aux changements de leur destinée. Cette connaissance sera la clé du développement d’approches novatrices pour recruter et promouvoir la génération de types cellulaires spécifiques, incluant les sous-types neuronaux dans un contexte pathologique.

National audience

International audience

Sex differentiation is a puzzling problem in fish due to the variety of reproductive systems and the flexibility of their sex determination mechanisms. The Sparidae, a teleost family, reflects this remarkable diversity of sexual mechanisms found in fish. Our aim was to capture the transcriptomic signature of different sexes in two protogynous hermaphrodite sparids, the common pandora Pagellus erythrinus and the red porgy Pagrus pagrus in order to shed light on the molecular network contributing to either the female or the male phenotype in these organisms. Through RNA sequencing, we investigated sex-specific differences in gene expression in both species’ brains and gonads. The analysis revealed common male and female specific genes/pathways between these protogynous fish. Whereas limited sex differences found in the brain indicate a sexually plastic tissue, in contrast, the great amount of sex-biased genes observed in gonads reflects the functional divergence of the transformed tissue to either its male or female character. Α common “crew” of well-known molecular players is acting to preserve either sex identity of the gonad in these fish. Lastly, this study lays the ground for a deeper understanding of the complex process of sex differentiation in two species with an evolutionary significant reproductive system.

BackgroundThe dramatic increase in myotomal muscle mass in post-hatching fish is related to their ability to lastingly produce new muscle fibres, a process termed hyperplasia. The molecular and cellular mechanisms underlying fish muscle hyperplasia largely remain unknown. In this study, we aimed to characterize intrinsic properties of myogenic cells originating from fish hyperplasic muscle. For this purpose, we compared in situ proliferation, in vitro cell behavior and transcriptomic profile of myogenic precursors originating from hyperplasic muscle of juvenile trout (JT) and from non-hyperplasic muscle of fasted juvenile trout (FJT) and adult trout (AT).ResultsFor the first time, we showed that myogenic precursors proliferate in hyperplasic muscle from JT as shown by in vivo BrdU labeling. This proliferative rate was very low in AT and FJT muscle. Transcriptiomic analysis revealed that myogenic cells from FJT and AT displayed close expression profiles with only 64 differentially expressed genes (BH corrected p-val < 0.001). In contrast, 2623 differentially expressed genes were found between myogenic cells from JT and from both FJT and AT. Functional categories related to translation, mitochondrial activity, cell cycle, and myogenic differentiation were inferred from genes up regulated in JT compared to AT and FJT myogenic cells. Conversely, Notch signaling pathway, that signs cell quiescence, was inferred from genes down regulated in JT compared to FJT and AT. In line with our transcriptomic data, in vitro JT myogenic precursors displayed higher proliferation and differentiation capacities than FJT and AT myogenic precursors.ConclusionsThe transcriptomic analysis and examination of cell behavior converge to support the view that myogenic cells extracted from hyperplastic muscle of juvenile trout are intrinsically more potent to form myofibres than myogenic cells extracted from non-hyperplasic muscle. The generation of gene expression profiles in myogenic cell extracted from muscle of juvenile trout may yield insights into the molecular and cellular mechanisms controlling hyperplasia and provides a useful list of potential molecular markers of hyperplasia.

International audience

Previous investigations in the field of phage therapy led to the discovery of two new genera of bacteriophages (phages), namely Kpp10virus and Pakpunavirus whose infection mechanisms are unknown. It is acknowledged that a successful infection is notably ensured by an effective takeover of host cell resources, leading to its transformation into a virocell, a cellular organism exclusively dedicated to the production of progeny phages.This PhD work aims to provide a comprehensive view of molecular strategies set up by Kpp10virus and Pakpunavirus (represented by phages PAK_P3 and PAK_P4, respectively) to infect the opportunist pathogen Pseudomonas aeruginosa.First, we assessed phage intrinsic properties by analyzing their genomic content, evaluating their host range and growth parameters and identifying their bacterial receptor.Then, by coupling transcriptomics and metabolomics approaches, we found that both viruses have similar transcriptional programs, with a temporal regulation of their gene expression and production of antisense transcripts. They both strikingly prompt a rapid degradation of 90% of host mRNAs, which are eventually replaced by viral RNAs. Despite this extensive degradation, we found that both phages do not shutoff host metabolism but redirect biosynthesis pathways, however through different mechanisms. In addition, we found that a common host response is elicited upon both PAK_P3 and PAK_P4 infections and hypothesized it represents an attempt of the host to repair extensive RNA damage.Finally, we investigated the functions of an early produced phage protein (Gp92), broadly conserved in both phage genera, in order to identify particular mechanisms of host subversion used by these phages. When expressed alone in the host, Gp92 alters cell morphology and interacts with the bacterial regulatory complex sigma/anti-sigma involved in stress response (namely AlgU- MucA). Our study suggests a potential role of Gp92 in alleviating the stress caused by phage infection.This manuscript provides a model of virocell transformation upon infection of P. aeruginosa by PAK_P3 or PAK_P4. In addition, by comparing their reproductive strategies, it addresses the evolution of infection mechanisms in virulent phages deriving from a common ancestor; Soutenue par le renouveau de la phagothérapie, la découverte de nouveaux bactériophages (phages) nous a permis de définir deux nouveaux genres de virus dénommés Kpp10virus et Pakpunavirus dont les mécanismes infectieux sont inconnus. Il est admis que le succès d’un cycle infectieux est notamment assuré par une réappropriation efficace des ressources de la cellule hôte, conduisant à sa transformation en « virocellule », c’est-à-dire, un organisme cellulaire exclusivement dédié à la production de particules virales. Ce travail de thèse a pour objectif d’apporter une vision globale des stratégies moléculaires utilisées par les virus appartenant aux genres Kpp10virus et Pakpunavirus (respectivement représentés par les phages PAK_P3 et PAK_P4) pour infecter le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa. Dans un premier temps, nous avons évalué leurs propriétés intrinsèques en analysant le contenu de leurs génomes, leurs spectres d’hôtes, leurs paramètres de croissance ainsi qu’en identifiant leur récepteur bactérien. Dans un second temps, une combinaison d’approches transcriptomiques et métabolomiques a permis de montrer que ces deux virus ont des programmes transcriptionnels similaires, incluant notamment une régulation temporelle de leur expression génétique et la production de transcrits antisens. De plus, ils provoquent tous deux la dégradation rapide de 90% des ARNm de l’hôte, qui sont alors remplacés par des ARNm viraux. Malgré cette dégradation, nous avons constaté que ces deux phages redirigent les voies de biosynthèse bactériennes plutôt que de provoquer une extinction totale du métabolisme cellulaire, en utilisant cependant des mécanismes différents. De plus, nous avons détecté l’activation, par l’hôte, d’une réponse commune en réponse à une infection par PAK_P3 ou PAK_P4 et avons émis l’hypothèse qu’il s’agit d’une tentative de réparation des importants dommages ARN induits par l’infection virale. Enfin, nous avons étudié les fonctions d’une protéine virale (Gp92), largement conservée chez les virus appartenant à ces deux genres et qui est produite au stade précoce du cycle infectieux. Lorsqu’elle est produite seule chez l’hôte, cette protéine altère la morphologie cellulaire et interagit avec un complexe de régulation bactérien de type sigma/anti-sigma impliqué dans la réponse au stress (appelé AlgU-MucA). Notre étude suggère un rôle potentiel de Gp92 dans l’atténuation du stress provoqué par l’infection virale. Ce manuscrit fournit un modèle de transformation d’une cellule de P. aeruginosa en « virocellule » au cours de l’infection par PAK_P3 ou PAK_P4. De plus, la comparaison des stratégies de ces deux virus, vraisemblablement issus d’un ancêtre commun, nous a permis de discuter l’évolution des mécanismes infectieux chez les phages virulents

Previous investigations in the field of phage therapy led to the discovery of two new genera of bacteriophages (phages), namely Kpp10virus and Pakpunavirus whose infection mechanisms are unknown. It is acknowledged that a successful infection is notably ensured by an effective takeover of host cell resources, leading to its transformation into a virocell, a cellular organism exclusively dedicated to the production of progeny phages.This PhD work aims to provide a comprehensive view of molecular strategies set up by Kpp10virus and Pakpunavirus (represented by phages PAK_P3 and PAK_P4, respectively) to infect the opportunist pathogen Pseudomonas aeruginosa.First, we assessed phage intrinsic properties by analyzing their genomic content, evaluating their host range and growth parameters and identifying their bacterial receptor.Then, by coupling transcriptomics and metabolomics approaches, we found that both viruses have similar transcriptional programs, with a temporal regulation of their gene expression and production of antisense transcripts. They both strikingly prompt a rapid degradation of 90% of host mRNAs, which are eventually replaced by viral RNAs. Despite this extensive degradation, we found that both phages do not shutoff host metabolism but redirect biosynthesis pathways, however through different mechanisms. In addition, we found that a common host response is elicited upon both PAK_P3 and PAK_P4 infections and hypothesized it represents an attempt of the host to repair extensive RNA damage.Finally, we investigated the functions of an early produced phage protein (Gp92), broadly conserved in both phage genera, in order to identify particular mechanisms of host subversion used by these phages. When expressed alone in the host, Gp92 alters cell morphology and interacts with the bacterial regulatory complex sigma/anti-sigma involved in stress response (namely AlgU- MucA). Our study suggests a potential role of Gp92 in alleviating the stress caused by phage infection.This manuscript provides a model of virocell transformation upon infection of P. aeruginosa by PAK_P3 or PAK_P4. In addition, by comparing their reproductive strategies, it addresses the evolution of infection mechanisms in virulent phages deriving from a common ancestor; Soutenue par le renouveau de la phagothérapie, la découverte de nouveaux bactériophages (phages) nous a permis de définir deux nouveaux genres de virus dénommés Kpp10virus et Pakpunavirus dont les mécanismes infectieux sont inconnus. Il est admis que le succès d’un cycle infectieux est notamment assuré par une réappropriation efficace des ressources de la cellule hôte, conduisant à sa transformation en « virocellule », c’est-à-dire, un organisme cellulaire exclusivement dédié à la production de particules virales. Ce travail de thèse a pour objectif d’apporter une vision globale des stratégies moléculaires utilisées par les virus appartenant aux genres Kpp10virus et Pakpunavirus (respectivement représentés par les phages PAK_P3 et PAK_P4) pour infecter le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa. Dans un premier temps, nous avons évalué leurs propriétés intrinsèques en analysant le contenu de leurs génomes, leurs spectres d’hôtes, leurs paramètres de croissance ainsi qu’en identifiant leur récepteur bactérien. Dans un second temps, une combinaison d’approches transcriptomiques et métabolomiques a permis de montrer que ces deux virus ont des programmes transcriptionnels similaires, incluant notamment une régulation temporelle de leur expression génétique et la production de transcrits antisens. De plus, ils provoquent tous deux la dégradation rapide de 90% des ARNm de l’hôte, qui sont alors remplacés par des ARNm viraux. Malgré cette dégradation, nous avons constaté que ces deux phages redirigent les voies de biosynthèse bactériennes plutôt que de provoquer une extinction totale du métabolisme cellulaire, en utilisant cependant des mécanismes différents. De plus, nous avons détecté l’activation, par l’hôte, d’une réponse commune en réponse à une infection par PAK_P3 ou PAK_P4 et avons émis l’hypothèse qu’il s’agit d’une tentative de réparation des importants dommages ARN induits par l’infection virale. Enfin, nous avons étudié les fonctions d’une protéine virale (Gp92), largement conservée chez les virus appartenant à ces deux genres et qui est produite au stade précoce du cycle infectieux. Lorsqu’elle est produite seule chez l’hôte, cette protéine altère la morphologie cellulaire et interagit avec un complexe de régulation bactérien de type sigma/anti-sigma impliqué dans la réponse au stress (appelé AlgU-MucA). Notre étude suggère un rôle potentiel de Gp92 dans l’atténuation du stress provoqué par l’infection virale. Ce manuscrit fournit un modèle de transformation d’une cellule de P. aeruginosa en « virocellule » au cours de l’infection par PAK_P3 ou PAK_P4. De plus, la comparaison des stratégies de ces deux virus, vraisemblablement issus d’un ancêtre commun, nous a permis de discuter l’évolution des mécanismes infectieux chez les phages virulents

In vitro, extracted muscle satellite cells, called myogenic progenitor cells, can differentiate either in myotubes or preadipocytes, depending on environmental factors and the medium. Transcriptomic analyses on glycosylation genes during satellite cells differentiation into myotubes showed that 31 genes present a significant variation of expression at the early stages of murine myogenic progenitor cells (MPC) differentiation. In the present study, we analyzed the expression of 383 glycosylation related genes during murine MPC differentiation into preadipocytes and compared the data to those previously obtained during their differentiation into myotubes. Fifty-six glycosylation related genes are specifically modified in their expression during early adipogenesis. The variations correspond mainly to: a decrease of N-glycans, and of alpha (2,3) and (2,6) linked sialic acids, and to a high level of heparan sulfates. A high amount of TGF-beta 1 in extracellular media during early adipogenesis was also observed. It seems that the increases of heparan sulfates and TGF-beta 1 favor pre-adipogenic differentition of MPC and possibly prevent their myogenic differentiation.

Understanding the plant response to nitrate availability is crucial for sustainable agriculture. In viticulture, there is an additional element to consider: the choice of scion–rootstock couple, which allows the management of environmental cues (including nitrate availability) and productivity. Using the two rootstocks 1103 Paulsen and Riparia Gloire de Montpellier, known to confer different vigour to grafted Cabernet Sauvignon scions, Cochetel et al. (2017) have now performed the first genome-wide transcriptome study indicating the genetic basis of the response to heterogeneous nitrate supply in this situation.

International audience; Protein translation is an energy consuming process that has to be fine-tuned at both the cell and organism levels to match the availability of resources. The target of rapamycin kinase (TOR) is a key regulator of a large range of biological processes in response to environmental cues. In this study, we have investigated the effects of TOR inactivation on the expression and regulation of Arabidopsis ribosomal proteins at different levels of analysis, namely from transcriptomic to phosphoproteomic. TOR inactivation resulted in a coordinated down-regulation of the transcription and translation of nuclear-encoded mRNAs coding for plastidic ribosomal proteins, which could explain the chlorotic phenotype of the TOR silenced plants. We have identified in the 5' untranslated regions (UTRs) of this set of genes a conserved sequence related to the 5' terminal oligopyrimidine motif, which is known to confer translational regulation by the TOR kinase in other eukaryotes. Furthermore, the phosphoproteomic analysis of the ribosomal fraction following TOR inactivation revealed a lower phosphorylation of the conserved Ser240 residue in the C-terminal region of the 40S ribosomal protein S6 (RPS6). These results were confirmed by Western blot analysis using an antibody that specifically recognizes phosphorylated Ser240 in RPS6. Finally, this antibody was used to follow TOR activity in plants. Our results thus uncover a multi-level regulation of plant ribosomal genes and proteins by the TOR kinase.

Scope: The aim of the study was to assess the effects of a high-fructose diet (HFrD) on skeletal muscle transcriptomic response in healthy offspring of patients with type 2 diabetes, a subgroup of individuals prone to metabolic disorders.Methods and results: Ten healthy normal weight first-degree relatives of type 2 diabetic patients were submitted to a HFrD (+ 3.5 g fructose/kg fat-free mass per day) during 7 days. A global transcriptomic analysis was performed on skeletal muscle biopsies combined with in vitro experiments using primary myotubes. Transcriptomic analysis highlighted profound effects on fatty acid oxidation and mitochondrial pathways supporting the whole-body metabolic shift with the preferential use of carbohydrates instead of lipids. Bioinformatics tools pointed out possible transcription factors orchestrating this genomic regulation, such as PPAR alpha and NR4A2. In vitro experiments in human myotubes suggested an indirect action of fructose in skeletal muscle, which seemed to be independent from lactate, uric acid, or nitric oxide.Conclusion: This study shows therefore that a large cluster of genes related to energy metabolism, mitochondrial function, and lipid oxidation was downregulated after 7 days of HFrD, thus supporting the concept that overconsumption of fructose-containing foods could contribute to metabolic deterioration in humans.

Before being dispersed in the environment, mature seeds need to be dehydrated. The survival of seeds after dispersal depends on their low hydration in combination with high desiccation tolerance. These characteristics are established during seed maturation. Some key seed maturation genes have been reported to be regulated by alternative splicing (AS). However, so far AS was described only for single genes and a comprehensive analysis of AS during seed maturation has been lacking. We investigated gene expression and AS during Arabidopsis thaliana seed development at a global level, before and after desiccation. Bioinformatics tools were developed to identify differentially spliced regions within genes. Our data suggest the importance and shows the peculiar features of AS during seed desiccation. We identified AS in 34% of genes that are expressed at both timepoints before and after desiccation. Most of these AS transcript variants had not been found before in other tissues. Among the AS genes some seed master regulators could be found. Interestingly, 6% of all expressed transcripts were not transcriptionally regulated during desiccation, but only modified by AS. We propose that AS should be more routinely taken into account in the analysis of transcriptomic data to prevent overlooking potentially important regulators.

Wood-decay fungi are able to decompose plant cell wall components such as cellulose, hemicelluloses and lignin. Such fungal capabilities may be exploited for the enhancement of directed enzymatic degradation of recalcitrant plant biomass. The comparative analysis of wood-decay fungi using a multi-omics approach gives not only new insights into the strategies for decomposing complex plant materials but also basic knowledge for the design of combinations of enzymes for biotechnological applications. We have developed an analytical workflow, Applied Biomass Conversion Design for Efficient Fungal Green Technology (ABCDEFGT), to simplify the analysis and interpretation of transcriptomic and secretomic data. The ABCDEFGT workflow is primarily constructed of self-organizing maps for grouping genes with similar transcription patterns and an overlay with secreted proteins. The ABCDEFGT workflow produces simple graphic outputs of genome-wide transcriptomes and secretomes. It enables visual inspection without a priori of the omics data, facilitating discoveries of co-regulated genes and proteins. Genome-wide omics landscapes were built with the newly sequenced fungal species Pycnoporus coccineus, Pycnoporus sanguineus, and Pycnoporus cinnabarinus grown on various carbon sources. Integration of the post-genomic data showed a global overlap, confirming the pertinence of the genome-wide approach to study the fungal biological responses to the carbon sources. Our method was compared to a recently-developed clustering method in order to assess the biological relevance of the method and ease of interpretation. Our approach provided a better biological representation of fungal behaviors. The genome-wide multi-omics strategy allowed us to determine the potential synergy of enzymes participating in the decomposition of cellulose, hemicellulose and lignin such as Lytic Polysaccharide Monooxygenases (LPMO), modular enzymes associated with a cellulose binding module (CBM1), and Class II Peroxidase isoforms co-regulated with oxido-reductases. Since enzymes active on plant biomass polymers are often members of multi-copy gene families, the strategy was particularly effective to identify the individual gene copies regulated in response to specific growth conditions. Overall, our omics data-mining platform was capable of visualizing genome-wide transcriptional and secretomic profiles for intuitive interpretations and is suitable for exploration of newly-sequenced organisms.

The aim of this study was to analyse gene expression along the small intestine (duodenum, jejunum, ileum) and in the ileal Peyer's patches in four young pigs with no clinical signs of disease by transcriptome sequencing. Multidimensional scaling evidenced that samples clustered by tissue type rather than by individual, thus prefiguring a relevant scenario to draw tissue-specific gene expression profiles. Accordingly, 1,349 genes were found differentially expressed between duodenum and jejunum, and up to 3,455 genes between duodenum and ileum. Additionally, a considerable number of differentially expressed genes were found by comparing duodenum (7,027 genes), jejunum (6,122 genes), and ileum (6,991 genes) with ileal Peyer's patches tissue. Functional analyses revealed that most of the significant differentially expressed genes along small intestinal tissues were involved in the regulation of general biological processes such as cell development, signalling, growth and proliferation, death and survival or cell function and maintenance. These results suggest that the intrinsic large turnover of intestinal tissues would have local specificities at duodenum, ileum and jejunum. In addition, in concordance with their biological function, enteric innate immune pathways were overrepresented in ileal Peyer's patches. The reported data provide an expression map of the cell pathway variation in the different small intestinal tissues. Furthermore, expression levels measured in healthy individuals could help to understand changes in gene expression that occur in dysbiosis or pathological states.

Brain glial tumors, and particularly glioblastomas, are tumors with a very bad prognosis. Nowadays, parameters that control aggressiveness, migration or chemo-resistance are poorly known. In this tumor context microRNAs (20 base-long non-coding RNAs) are thought to be essential actors of phenotypic-modification phenomenons as they are able to control the expression of numerous genes. We showed that microRNAs are precious diagnosis tissular markers helping in differentiating two principal tumor types from tissular samples. We also observed that several microRNAs are secreted by glial cells in microvesicles called exosomes. The exosomes RNA content was characterized by molecular transcriptomic analysis (messenger RNAs and microRNAs) using Affymetrix hybridization techniques. The healthy and cancerous exosomal RNA profiles are distinct but do not reflect the RNA profile of the cells they are derived from. Oxygen stress conditions, or use of chemical drugs (GW4869 or 5-Aza-2'-deoxycitidine), do not affect the quantity of exosomes produced by the culture cell line of glioblastoma U87. Nevertheless, the RNA profiles are modified and contents of exosomes produced seem to be controled by an active and regulated mechanism. Finally, cancerous exosomes incubated with healthy cells have a very restrain effect on their phenotypes. Thus tissular and exosomal microRNAs might be important actors of the glioma physiopathology and progression, which roles remain to be defined in detail.; Les tumeurs gliales du cerveau et en particulier les glioblastomes sont des tumeurs de très mauvais pronostic. Les paramètres qui contrôlent des phénotypes comme l'agressivité, la migration, ou la chimio-résistance de ces tumeurs sont mal connus. Dans ce contexte tumoral, il est envisagé que les microARN (ARN non-codants d'une vingtaine de bases) soient des acteurs essentiels des phénomènes de modification phénotypique parce qu'ils sont capables d'orchestrer l'expression de nombreux gènes. Nous avons montré que les microARN sont des marqueurs tissulaires précieux pour le diagnostic permettant de différencier les deux types principaux de gliomes à partir de prélèvements tumoraux. Nous avons aussi observé que plusieurs microARN sont, en outre, sécrétés par les cellules gliales saines ou cancéreuses au sein de microvésicules appelées exosomes. Le contenu en ARN de ces exosomes a été caractérisé par analyse moléculaire transcriptomique (ARN messagers et microARN) par techniques d'hybridation sur puces à ADN Affymetrix. Les profils ARN exosomaux sains et cancéreux sont distincts, mais ils ne reflètent pas intégralement le profil ARN des cellules dont ils sont issus. Des conditions de stress hypoxique ou l'utilisation de composés pharmacologiques (GW4869 et 5-aza-2'-désoxycitidine) n'affectent pas la quantité d'exosomes produite par la lignée de glioblastome (U87) en culture. Les profils ARN sont cependant modifiés, et le contenu des exosomes produits semble donc être un mécanisme actif et régulé. Enfin, des exosomes cancéreux incubés avec des cellules saines ont très peu d'effet sur le phénotype de celles-ci. Les microARN tissulaires et exosomaux seraient donc des acteurs importants de la physiopathologie du gliome et de sa progression, dont les rôles restent encore à préciser.

For fifteen years, summer mortalities have been observed in wild and farmed populations of European abalone, Haliotis tuberculata, along the north French coast. These mortalities are attributed to the bacterial species Vibrio harveyi and occur in sexually mature animals, when the seawater temperature exceeds 17°C.A multifactorial approach to the study of this host-parasite interaction was done during this thesis, in order to specify the intrinsic abalone conditions in vibriosis mortalities, the infectious cycle of V. harveyi in European abalone and the role of temperature in the fulfillment of this infectious cycle, and finally the physiological response of abalone, at cellular and molecular level, when exposed to V. harveyi.The main results showed a differential gene expression between resistant and susceptible abalone during exposure to V. harveyi, indicating the importance of the physiological status of the host, in survival to vibriosis. This hypothesis is supplemented by the susceptibility of sexually immature abalone at 19°C to this disease, usually resistant, and exposed to manipulation stressor. Moreover, the study of the portal of entry and the dynamics of infection by V. harveyi in European abalone revealed a particular tropism of this vibrio pathogen for gill tissues, in the earlier hours of contact, and its invasion into the circulatory system from the first 24 hours of contact. The study of the response of abalone hemocyte and gill metabolism, at the cellular and molecular level, in the earlier hours of contact, shows 1/ a genesis of oxidative stress in gills of susceptible abalone, and 2/ an alteration of hemocyte functions, which may constitute one of the major strategies of virulence in V. harveyi., Depuis une quinzaine d’années, des mortalités estivales d’ormeaux européens, Haliotis tuberculata, surviennent sur le littoral breton et normand, et en structures aquacoles. Ces mortalités sont attribuées à l’espèce bactérienne Vibrio harveyi, et se produisent chez des ormeaux sexuellement matures lorsque la température de l’eau dépasse 17°C.Ce travail de thèse visait en une approche multifactorielle de l’étude de cette interaction hôte-parasite, afin de spécifier les conditions intrinsèques aux ormeaux dans le déclenchement de cette vibriose, le cycle infectieux de V. harveyi chez l’ormeau européen et le rôle de la température dans l’accomplissement de ce cycle infectieux, et enfin la réponse physiologique de l’ormeau lors d’une exposition à V. harveyi.Les principaux résultats montrent un différentiel d’expression génomique entre des ormeaux résistants et des ormeaux sensibles au cours d’une exposition à V. harveyi, attestant ainsi l’importance du statut physiologique de l’hôte dans la survie à la vibriose chez l’ormeau européen. Ce constat est supplémenté de la mise en évidence de sensibilité à cette maladie chez des ormeaux sexuellement immatures, habituellement résistants, acclimatés à 19°C et exposés à des conditions contraignantes de type manipulation. Par ailleurs, l’étude de la voie d’entrée et de la dynamique d’infection de V. harveyi chez l’ormeau européen a révélé un tropisme particulier de ce vibrion pathogène vers les tissus branchiaux dès les premières heures de contact, et son invasion dans le système circulatoire dès 24h de contact. L’étude de la réponse hémocytaire des ormeaux et du métabolisme branchial, à l’échelle moléculaire et cellulaire, lors des premières heures de contact, démontre 1/ la genèse d’un stress oxydatif au niveau des branchies d’ormeaux sensibles à la vibriose et 2/ une altération du fonctionnement des hémocytes, ce qui présume de l’une des stratégies majeures de virulence de V. harveyi.

In this study, we explored the transcriptional response and the morphological changes occurring in porcine mesenteric lymph-nodes (MLN) along a time course of 1, 2 and 6 days post infection (dpi) with Salmonella Typhimurium. Additionally, we analysed the expression of some Salmonella effectors in tissue to complete our view of the processes triggered in these organs upon infection. The results indicate that besides dampening apoptosis, swine take advantage of the flagellin and prgJ expression by Salmonella Typhimuriun to induce pyroptosis in MLN, preventing bacterial dissemination. Furthermore, cross-presentation of Salmonella antigens was inferred as a mechanism that results in a rapid clearance of pathogen by cytotoxic T cells. In summary, although the Salmonella Typhimurium strain employed in this study was able to express some of its major virulence effectors in porcine MLN, a combination of early innate and adaptive immunity mechanisms might overcome virulence strategies employed by the pathogen, enabling the host to protect itself against bacterial spread beyond gut-associated lymph-nodes. Interestingly, we deduced that clathrin-mediated endocytosis could contribute to mechanisms of pathogen virulence and/or host defence in MLN of Salmonella infected swine. Taken together, our results are useful for a better understanding of the critical protective mechanisms against Salmonella that occur in porcine MLN to prevent the spread of infection beyond the intestine.

Background/Aims: Deoxynivalenol (DON) is a mycotoxin produced by Fusarium species which is commonly found in temperate regions worldwide as a natural contaminant of cereals. It is of great concern not only in terms of economic losses but also in terms of animal and public health. The digestive tract is the first and main target of this food contaminant and it represents a major site of immune tolerance. A finely tuned cross-talk between the innate and the adaptive immune systems ensures the homeostatic equilibrium between the mucosal immune system and commensal microorganisms. The aim of this study was to analyze the impact of DON on the intestinal immune response. Methodology: Non-transformed intestinal porcine epithelial cells IPEC-1 and porcine jejunal explants were used to investigate the effect of DON on the intestinal immune response and the modulation of naive T cells differentiation. Transcriptomic proteomic and flow cytometry analysis were performed. Results: DON induced a pro-inflammatory response with a significant increase of expression of mRNA encoding for IL-8, IL-1 alpha and IL-1 beta, TNF-alpha in all used models. Additionally, DON significantly induced the expression of genes involved in the differentiation of Th17 cells (STAT3, IL-17A, IL-6, IL-1 beta) at the expenses of the pathway of regulatory T cells (Treg) (FoxP3, RALDH1). DON also induced genes related to the pathogenic Th17 cells subset such as IL-23A, IL-22 and IL-21 and not genes related to the regulatory Th17 cells (rTh17) such as TGF-beta and IL-10. Conclusion: DON triggered multiple immune modulatory effects which could be associated with an increased susceptibility to intestinal inflammatory diseases.

MicroRNAs, as short endogenous non-coding RNAs, play an important role in post-transcriptional gene silencing. Altered expression of these miRNAs can contribute to the tumourogenesis and tumour development deregulating the expression of key cancer genes. Our study aimed at highlighting specific signatures (i) of the invasive phenotype of meningiomas (ii) of the aggressive phenotype of gliomas studying oligodendrogliomas (low grade) and glioblastomas (high grade). (i) The invasive phenotype of meningiomas, also established in vitro, is supported by deregulation of some miRNAs. (ii) As for gliomas, several miRNAs discriminate gliomas vs control tissues and some can also distinguish oligodendrogliomas and glioblastomas. Genomics and epigenetics studies have been run to analyse the effect of the deregulation of expression of these miRNAs on the tumoural cell physiopathology. Some targets of these miRNAs, MDH1, SIRT1, STAT3 ou PTBP1, which are key cellular proteins, have been highlighted as deregulated. Our work suggests some new interesting pathways implicated in glioma development., Les microARN, ARN courts non codants, jouent un rôle primordial dans la régulation post-transcriptionnelle des gènes. Une modification d'expression de ces ARN peut donc contribuer à la tumorogenèse et au développement tumoral par dérégulation de l'expression de gènes impliqués dans des processus clés du cancer. Nous avons souhaité mettre en évidence des signatures spécifiques (i) du phénotype d'invasion des méningiomes et (ii) du phénotype d'aggressivité des gliomes par étude des oligodendrogliomes (gliomes de bas grade) et glioblastomes (gliomes de haut grade). (i) Les profils d'expression des microARN dans des méningiomes invasifs montrent des différences par rapport à ceux des méningiomes non invasifs ; confirmant l'intérêt de ces explorations moléculaires pour une application diagnostique directe. (ii) Dans le cas des gliomes, plusieurs miARN ont été détectés et validés et constituent des signatures spécifiques des gliomes en comparaison aux échantillons contrôles. Certains permettent également une distinction aisée des oligodendrogliomes et glioblastomes. Des études génomiques et épigénétiques ont été menées pour rationaliser, du point de vue de la physiopathologie des cellules, les différences d'expression des miARN entre les différents tissus. Au niveau du protéome, des dérégulations d'expression de cibles des miARN identifiés ont été mises en évidence comme celles de MDH1, SIRT1, STAT3 ou PTBP1, protéines clés de la physiologie cellulaire et nous avons pu décrire des voies moléculaires pertinentes du développement tumoral des gliomes.

9-AP (Autres publications) 1-1-3 Rapports diplômant (DEA, thèse ...); Master

The aerial morphogenesis includes traits such as growth, development or phenology, and has an important effect on yield and quality of legume crops. Among these traits, flowering is a major event of the life cycle and therefore crucial for the reproductive success. It corresponds to the irreversible transition of the meristem that generates plant leaves and stems into a floral meristem. The morphogenetic regulation of this phenomenon is a complex network of signals. Legume crops often have complex genomes such as the perennial forage species of alfalfa (Medicago sativa), that is tetraploid and allogamous and pea (P. sativum), with a large genome. Specific studies can be conducted on the model legume Medicago truncatula which is an annual autogamous and diploid species, and has a short reproductive cycle. Many genetic and genomic resources are available in this species that has a high degree of synteny with alfalfa and pea. In addition, genes involved in the determinism on the flowering date were described in A. thaliana and in pea. The aim of the thesis was to identify genomic regions and genes in M. truncatula using the knowledge and tools developed in M. truncatula, A. thaliana and P. sativum for genetic determinism of the flowering date. After analysing the photoperiod effect on flowering date of a set of lines, a "positional candidate genes" strategy has been implemented. After the analysis of the genetic variability of the date of flowering in response to photoperiod, the methodology consisted into searching QTL (Quantitative Trait Locus) of flowering date in three connected populations of recombinant lines, conducting a meta-analysis QTL to detect common regions involved in the control of this trait between populations, realising a fine mapping of a major QTL and to identify major candidate genes in its confidence interval. The expression of these genes was compared between two parental lines to relate traits with genes that are differentially expressed. The flowering date of eight lines was measured in growth chambers under two photoperiods: 12 hours and 18 hours of light. The data showed that there was genetic variability for the flowering date among the eight lines, that flowering was earlier under long days that under short days and that there was an interaction between line and photoperiod. On chromosome 7, a major QTL for flowering date was detected in three populations of recombinant lines explaining between 10 and 60% of the variation observed. A meta-analysis on the three populations revealed a consensus QTL with a confidence interval of only 0.9 cM. Fine mapping of this genome region was conducted in a pseudo-F2 population (1663 plants) derived from a heterozygous F6 plant at the QTL from the population LR4. Six genes homologous to flowering genes described in A. thaliana were identified in the confidence interval (2.4 cM) of the QTL detected in the region of fine mapping. Their full-length sequences revealed polymorphism between the two parents : for MtCO homologous to CONSTANS, and for MtFTLc homologous to FT. In contrast, there was no polymorphism observed for two other FT homologues (MtFTLa and MtFTLb) nor PKS. An analysis of the differential expression by semi-quantitative RT-PCR of the six candidate genes was performed in two parental lines contrasting for flowering date. Only MtCO gene was differentially expressed between these two lines. This gene is currently the best candidate to explain the variation of the trait detected at the QTL on chromosome 7 in these populations., La morphogenèse aérienne inclut des caractères de croissance, de développement et de phénologie, et conditionne fortement la valeur d'usage des Légumineuses. Parmi ces caractères, la floraison est un événement majeur du cycle de vie car elle est déterminante pour le succès reproductif. Elle correspond à la transition généralement non réversible d'un méristème végétatif produisant des feuilles et tiges, en un méristème floral. La régulation de ce phénomène morphogénétique est le fait d'un réseau complexe de signalisations. Les légumineuses cultivées ont souvent des génomes complexes. C'est le cas de la luzerne (Medicago sativa), espèce fourragère pérenne, tétraploïde et allogame ainsi que du pois (P. sativum) qui présente un génome de grande taille. Des études précises peuvent être menées sur la légumineuse modèle Medicago truncatula, espèce diploïde, annuelle, à cycle court et autogame. De nombreuses ressources génétiques et génomiques sont disponibles chez cette espèce qui possède un fort degré de synténie avec la luzerne et le pois. De plus des gènes intervenant dans le déterminisme de la date de floraison ont été décrits chez A. thaliana et chez le pois. L'objectif de la thèse est d'identifier des zones du génome et des gènes en utilisant les connaissances et outils développés chez M. truncatula, A. thaliana et P. sativum dans le déterminisme génétique de la date de floraison chez M. truncatula. Après une analyse de l'effet de la photopériode sur la date de floraison d'une gamme de lignées, une approche " gènes candidats positionnels " a été mise en oeuvre. La méthodologie employée consiste à montrer la variabilité génétique de la date de floraison en réponse à la photopériode, rechercher des QTL (Quantitative Trait Locus) de date de floraison dans trois populations connectées de lignées recombinantes, réaliser une méta-analyse QTL afin de détecter les régions conservées dans le contrôle du caractère entre populations, cartographier finement un QTL majeur et repérer les gènes candidats présents dans son intervalle de confiance. L'expression de ces gènes a été comparée pour deux lignées afin d'associer au caractère les gènes différentiellement exprimés. En chambre de culture, la date de floraison de huit lignées a été mesurée sous deux traitements : 12 heures et 18 heures d'éclairement. Les données montrent qu'il existe de la variabilité génétique pour la date de floraison entre ces huit lignées, que la floraison est plus précoce en jours longs qu'en jours courts et qu'il existe une interaction lignée x photopériode. Un QTL majeur de date de floraison a pu être repéré sur le groupe de liaison 7 dans les trois populations de lignées recombinantes expliquant de 10 à 60 % de la variabilité observée. En méta-analyse sur les trois populations, un QTL consensus a été mis en évidence ayant un intervalle de confiance de seulement 0.9 cM. La cartographie fine de ce QTL a été réalisée sur la descendance (1663 plantes) d'une plante F6 hétérozygote au QTL détecté dans la population LR4. L'intervalle du QTL ainsi détecté couvre 2.4 cM. Six gènes homologues de gènes de floraison décrits chez A. thaliana ont été identifiés dans l'intervalle de ce QTL établi par cartographie fine. Leur séquençage pleine longueur a révélé du polymorphisme entre les deux parents : pour MtCO, homologue de CONSTANS et pour MtFTLc, homologue de FT. Par contre, aucun polymorphisme n'a été détecté pour deux autres homologues de FT (MtFTLa et MtFTLb) ni pour PKS. Une analyse de l'expression différentielle par RT-PCR semi quantitative des six gènes candidats a été réalisée chez deux lignées parentales contrastées pour leur date de floraison. Seul le gène MtCO est différentiellement exprimé entre ces deux lignées ; ce gène est donc actuellement le principal candidat pour expliquer la variation du caractère révélée à ce QTL sur le chromosome7, dans ces populations.

The aerial morphogenesis includes traits such as growth, development or phenology, and has an important effect on yield and quality of legume crops. Among these traits, flowering is a major event of the life cycle and therefore crucial for the reproductive success. It corresponds to the irreversible transition of the meristem that generates plant leaves and stems into a floral meristem. The morphogenetic regulation of this phenomenon is a complex network of signals. Legume crops often have complex genomes such as the perennial forage species of alfalfa (Medicago sativa), that is tetraploid and allogamous and pea (P. sativum), with a large genome. Specific studies can be conducted on the model legume Medicago truncatula which is an annual autogamous and diploid species, and has a short reproductive cycle. Many genetic and genomic resources are available in this species that has a high degree of synteny with alfalfa and pea. In addition, genes involved in the determinism on the flowering date were described in A. thaliana and in pea. The aim of the thesis was to identify genomic regions and genes in M. truncatula using the knowledge and tools developed in M. truncatula, A. thaliana and P. sativum for genetic determinism of the flowering date. After analysing the photoperiod effect on flowering date of a set of lines, a "positional candidate genes" strategy has been implemented. After the analysis of the genetic variability of the date of flowering in response to photoperiod, the methodology consisted into searching QTL (Quantitative Trait Locus) of flowering date in three connected populations of recombinant lines, conducting a meta-analysis QTL to detect common regions involved in the control of this trait between populations, realising a fine mapping of a major QTL and to identify major candidate genes in its confidence interval. The expression of these genes was compared between two parental lines to relate traits with genes that are differentially expressed. The flowering date of eight lines was measured in growth chambers under two photoperiods: 12 hours and 18 hours of light. The data showed that there was genetic variability for the flowering date among the eight lines, that flowering was earlier under long days that under short days and that there was an interaction between line and photoperiod. On chromosome 7, a major QTL for flowering date was detected in three populations of recombinant lines explaining between 10 and 60% of the variation observed. A meta-analysis on the three populations revealed a consensus QTL with a confidence interval of only 0.9 cM. Fine mapping of this genome region was conducted in a pseudo-F2 population (1663 plants) derived from a heterozygous F6 plant at the QTL from the population LR4. Six genes homologous to flowering genes described in A. thaliana were identified in the confidence interval (2.4 cM) of the QTL detected in the region of fine mapping. Their full-length sequences revealed polymorphism between the two parents : for MtCO homologous to CONSTANS, and for MtFTLc homologous to FT. In contrast, there was no polymorphism observed for two other FT homologues (MtFTLa and MtFTLb) nor PKS. An analysis of the differential expression by semi-quantitative RT-PCR of the six candidate genes was performed in two parental lines contrasting for flowering date. Only MtCO gene was differentially expressed between these two lines. This gene is currently the best candidate to explain the variation of the trait detected at the QTL on chromosome 7 in these populations.; La morphogenèse aérienne inclut des caractères de croissance, de développement et de phénologie, et conditionne fortement la valeur d'usage des Légumineuses. Parmi ces caractères, la floraison est un événement majeur du cycle de vie car elle est déterminante pour le succès reproductif. Elle correspond à la transition généralement non réversible d'un méristème végétatif produisant des feuilles et tiges, en un méristème floral. La régulation de ce phénomène morphogénétique est le fait d'un réseau complexe de signalisations. Les légumineuses cultivées ont souvent des génomes complexes. C'est le cas de la luzerne (Medicago sativa), espèce fourragère pérenne, tétraploïde et allogame ainsi que du pois (P. sativum) qui présente un génome de grande taille. Des études précises peuvent être menées sur la légumineuse modèle Medicago truncatula, espèce diploïde, annuelle, à cycle court et autogame. De nombreuses ressources génétiques et génomiques sont disponibles chez cette espèce qui possède un fort degré de synténie avec la luzerne et le pois. De plus des gènes intervenant dans le déterminisme de la date de floraison ont été décrits chez A. thaliana et chez le pois. L'objectif de la thèse est d'identifier des zones du génome et des gènes en utilisant les connaissances et outils développés chez M. truncatula, A. thaliana et P. sativum dans le déterminisme génétique de la date de floraison chez M. truncatula. Après une analyse de l'effet de la photopériode sur la date de floraison d'une gamme de lignées, une approche " gènes candidats positionnels " a été mise en oeuvre. La méthodologie employée consiste à montrer la variabilité génétique de la date de floraison en réponse à la photopériode, rechercher des QTL (Quantitative Trait Locus) de date de floraison dans trois populations connectées de lignées recombinantes, réaliser une méta-analyse QTL afin de détecter les régions conservées dans le contrôle du caractère entre populations, cartographier finement un QTL majeur et repérer les gènes candidats présents dans son intervalle de confiance. L'expression de ces gènes a été comparée pour deux lignées afin d'associer au caractère les gènes différentiellement exprimés. En chambre de culture, la date de floraison de huit lignées a été mesurée sous deux traitements : 12 heures et 18 heures d'éclairement. Les données montrent qu'il existe de la variabilité génétique pour la date de floraison entre ces huit lignées, que la floraison est plus précoce en jours longs qu'en jours courts et qu'il existe une interaction lignée x photopériode. Un QTL majeur de date de floraison a pu être repéré sur le groupe de liaison 7 dans les trois populations de lignées recombinantes expliquant de 10 à 60 % de la variabilité observée. En méta-analyse sur les trois populations, un QTL consensus a été mis en évidence ayant un intervalle de confiance de seulement 0.9 cM. La cartographie fine de ce QTL a été réalisée sur la descendance (1663 plantes) d'une plante F6 hétérozygote au QTL détecté dans la population LR4. L'intervalle du QTL ainsi détecté couvre 2.4 cM. Six gènes homologues de gènes de floraison décrits chez A. thaliana ont été identifiés dans l'intervalle de ce QTL établi par cartographie fine. Leur séquençage pleine longueur a révélé du polymorphisme entre les deux parents : pour MtCO, homologue de CONSTANS et pour MtFTLc, homologue de FT. Par contre, aucun polymorphisme n'a été détecté pour deux autres homologues de FT (MtFTLa et MtFTLb) ni pour PKS. Une analyse de l'expression différentielle par RT-PCR semi quantitative des six gènes candidats a été réalisée chez deux lignées parentales contrastées pour leur date de floraison. Seul le gène MtCO est différentiellement exprimé entre ces deux lignées ; ce gène est donc actuellement le principal candidat pour expliquer la variation du caractère révélée à ce QTL sur le chromosome7, dans ces populations.

Diplôme : Master Recherche