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The unicellular model alga Chlamydomonas reinhardtii is one of the most studied photosynthetic organisms. Its prevalence in basic and biotechnological research is due to the powerful genetic and molecular biology approaches that can be developed in this organism. We use Chlamydomonas to understand the strategies used by a unicellular organism to survive in a hostile environment. This thesis describes a new collective abiotic stress response. In a toxic environment, cells aggregate forming multicellular structures visible to the naked eye in which they are protected. We analyzed this process using genetic, reverse genetics, imaging approaches and a multiomic analysis. Aggregates were found to be built by cell adhesion rather than a clonal mode. In addition, we detected a sugar-containing extracellular matrix embedding the cells. Interestingly, the extracellular medium of aggregated cells is sufficient to induce aggregation of planktonic ones. To discover the regulators of aggregation, we screened a library of 13000 insertional mutants. 16 socializer (saz) mutants that aggregates spontaneously were isolated. These mutants exhibit a strong resistance to stress, thus confirming that aggregates are protective of the surrounding toxicity. They also contain an extracellular matrix, and their filtrate is sufficient to induce aggregation. Thanks to the analysis of the transcriptome and secretome of saz mutants we have identified families of proteins potentially involved in the establishment of multicellular structures. A reverse genetics approach on candidate genes allowed us to identify the first positive and negative regulators of aggregation in response to stress.; L’algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii est un des organismes photosynthétiques modèle les plus étudiés. Sa prévalence en recherche fondamentale et biotechnologique est due aux puissantes approches de génétique et de biologie moléculaire que l'on peut y développer. Nous utilisons Chlamydomonas pour comprendre quelles sont les stratégies utilisées par un organisme unicellulaire pour survivre dans un environnement hostile. Cette thèse décrit une nouvelle réponse collective au stress abiotique. En conditions toxiques, les cellules se regroupent en structures multicellulaires visibles à l’œil nu au sein duquel elles sont protégées. Dans ce contexte, les interactions cellulaires ont été étudiées avec de nouveaux outils moléculaires et d’analyse d’image. Nous avons montré que les agrégats sont formés par agglutination des cellules et non par divisions successives. De plus, une matrice extracellulaire riche en sucre a été détectée entre les cellules. De façon remarquable, le milieu extracellulaire de cellules agrégées est suffisant pour provoquer l’agrégation de cellules planctonique. Pour découvrir les régulations de l’agrégation, une banque de 13 000 mutants d’insertion a été criblé. Nous avons isolé 16 mutants socializer (saz) agrégeant spontanément. Ces mutants ont une forte résistance au stress ce qui confirme le rôle protecteur des agrégats. Ils possèdent aussi une matrice extracellulaire et leur filtrat est suffisant pour induire l’agrégation. Grace à l’analyse du transcriptome et du sécrétome des mutants saz nous avons identifié des familles de protéines potentiellement impliquées dans la mise en place des structures multicellulaires. Une approche de génétique inverse sur les gènes candidats nous a permis d’identifier premiers régulateurs positifs et négatifs de l’agrégation en réponse au stress.

Global changes accelerated by anthropogenic impact are responsible for multiple events of introductions of organisms into new geographical areas from which they were previously absent. The ability of certain species to survive, reproduce and disperse in these new environments raises the question of the mechanisms of adaptation of these invasive species. Indeed, in many cases, the invasion process begins with a small number propagules and thus a possible reduction in genetic variation in the population. Phenotypic plasticity should play a crucial role in the invasive success of a species and it is generally assumed that invasive populations should have greater plasticity than non-invasive populations. At the molecular level, the role of mechanisms related to transposable elements is increasingly proposed but few studies have been carried out in the invasive context. Furthermore, the role of heritable non-genetic mechanisms such as epigenetic modifications may also explain the ability to respond to different environments on a short time scale. Invasive species, therefore, offer the opportunity to study these rapid adaptation mechanisms. Through this PhD, we sought to describe the molecular mechanisms involved in the response to environmental stresses in a recent invasive species Drosophila suzukii. This species, native from Asia, was introduced concomitantly in 2008 in the United States and Europe; it is now present from the north to the south of the American continent, and in Europe, it is detected as far as Russia. The aim was to study the response to thermal and chemical stresses of diverse populations in native and invaded areas (U.S.A. and France) and then, to identify at the molecular level the mechanisms involved in these resistances. We therefore sought to characterise the transcriptome plasticity of the populations studied, taking into account the diversity in transposable elements and their consequence on genome stability. We observed that the populations showed differences in responses to the stresses studied, both the phenotypic and molecular levels. In contrast to native populations, French and American populations have a much longer lifespan and increased resistance to cold. However the response to chemical stress shows different profiles between France and the U.S.A. At the molecular level, we observed variability in the transcriptome expression, associated mainly with genotypes rather than with the environment, demonstrating a rapid genetic differentiation between genotypes that could reflect local adaptation despite the recent invasion. Contrary to what is suggested in the literature, stress does not induce increased expression of transposable elements in this species, but many genes, genotype-specific, show insertions in the vicinity of genes, offering candidates for local adaptation to the conditions in each country; Les changements globaux accélérés par l’impact anthropique sont responsables de multiples évènements d’introductions d’organismes dans de nouvelles aires géographiques dont ils étaient absents auparavant. La capacité de certaines espèces à survire, se reproduire et se disperser dans ces nouveaux environnements pose la question des mécanismes d’adaptation de ces espèces invasives. En effet, dans bien des cas, le processus d'invasion commence avec un petit nombre de propagules et donc une possible réduction de la variation génétique dans la population. La plasticité phénotypique devrait jouer un rôle crucial dans le succès invasif d’une espèce et il est généralement supposé que les populations invasives devraient avoir une plus grande plasticité que les populations non invasives. Au niveau moléculaire, le rôle des mécanismes liés aux éléments transposables sont de plus en plus proposés mais peu d’études ont été effectuées dans le contexte invasif. Par ailleurs, le rôle des mécanismes non-génétiques héritables comme les modifications épigénétiques peuvent aussi expliquer la capacité à répondre à différents environnements sur une échelle de temps courte. Les espèces invasives offrent donc la possibilité d’étudier ces mécanismes d’adaptations rapides. Au travers de ce doctorat, nous avons cherché à décrire les mécanismes moléculaires impliqués dans la réponse aux stress environnementaux chez une espèce récemment invasive Drosophila suzukii. Cette espèce originaire d’Asie, a été introduite en 2008 de façon concomitante aux États-Unis et en Europe ; elle est maintenant présente du nord au sud du continent américain, et en Europe elle est détectée jusqu’en Russie. L’objectif a été d’étudier la réponse aux stress thermique et chimique de diverses populations d’une aire native et des aire envahies (U.S.A et France), pour ensuite identifier au niveau moléculaire les mécanismes impliqués dans ces résistances. Nous avons donc cherché à caractériser la plasticité du transcriptome des populations étudiées, en tenant compte de la diversité en élément transposable et leur conséquence sur la stabilité génomique. Nous avons observé que les populations présentaient des différences dans les réponses vis à vis des stress étudiés, au niveau phénotypique comme moléculaire. Contrairement aux populations natives, les populations françaises et américaines présentent une espérance de vie beaucoup plus importante et une capacité de résistance au froid accrue. Cependant, la réponse au stress chimique montre des profils différents entre France et U.S.A. Nous avons observé au niveau moléculaire de la variabilité dans l’expression du transcriptome associée majoritairement aux génotypes plus qu’à l’environnement, démontrant une différentiation génétique rapide entre génotypes qui pourrait refléter de l’adaptation locale malgré l’invasion récente. Contrairement à ce qui est suggéré dans la littérature, le stress n’induit pas une expression accrue des éléments transposables chez cette espèce, mais de nombreux gènes, génotype spécifique, présentent des insertions au voisinage, offrant des candidats à l’adaptation locale dans chaque pays

Author Correction: Demonstration of facilitation between microalgae to face environmental stress. In Scientific Reports, vol; 10, n°1, Article : 3557 ; DOI: 10.1038/s41598-020-59860-0 ; WOS:000563252500001 Author Correction: Demonstration of facilitation between microalgae to face environmental stress. In Scientific Reports, vol; 10, n°1, Article : 3557 ; DOI: 10.1038/s41598-020-59860-0 ; WOS:000563252500001The original version of this Article omitted an affiliation for Emna Krichen and the Acknowledgements section contained typographical errors and was incomplete. This erratum is available as an annex file.; International audience; Positive interactions such as facilitation play an important role during the biological colonization and species succession in harsh or changing environments. However, the direct evidence of such ecological interaction in microbial communities remains rare. Using common freshwater microalgae isolated from a High Rate Algal Pond HRAP treating wastewaters, we investigated with both experimental and modeling approaches the direct facilitation between two algal strains during the colonization phase. Our results demonstrate that the first colonization by microalgae under a severe chemical condition arose from the rapid growth of pioneer species such as Chlorella sorokiniana, which facilitated the subsequent colonization of low growth specialists such as Scenedesmus pectinatus. The pioneer species rapidly depleted the total available ammonia nitrogen favoring the specialist species initially inhibited by free ammonia toxicity. This latter species ultimately dominated the algal community through competitive exclusion under low nutrient conditions. We show that microbial successions are not only regulated by climatic conditions but also by interactions between species based on the ability to modify their growth conditions. We suggest that facilitation within the aquatic microbial communities is a widespread ecological interaction under a vast range of environmental stress.

Autophagy is an evolutionarily conserved process of cellular self-eating which emerged these last years as a major adaptive metabolic response to various stresses such as fasting, hypoxia, or environmental pollutants. However, surprisingly very few data is currently available on its role in fish species which are directly exposed to frequent environmental perturbations. Here, we report that the treatment of fasted trout hepatocytes with the autophagy inhibitor Bafilomycine A1 lowered the mRNA levels of many of the gluconeogenesis-related genes and increased those of genes involved in intracellular lipid stores. Concurrently, intracellular free amino acid levels dropped and the expression of the main genes involved in the endoplasmic reticulum (ER) stress exhibited a sharp increase in autophagy inhibited cells. Together these results highlight the strong complexity of the crosstalk between ER, autophagy and metabolism and support the importance of considering this function in future studies on metabolic adaptation of fish to environmental stresses.

In vertebrates, there is accumulating evidence that environmental factors as triggers for sex determination and genetic sex determination are not two opposing alternatives but that a continuum of mechanisms bridge those extremes. One prominent example is the model fish species Oryzias latipes which has a stable XX/XY genetic sex determination system, but still responds to environmental cues, where high temperatures lead to female-to-male sex reversal. However, the mechanisms behind are still unknown. We show that high temperatures increase primordial germ cells (PGC) numbers before they reach the genital ridge, which, in turn, regulates the germ cell proliferation. Complete ablation of PGCs led to XX males with germ cell less testis, whereas experimentally increased PGC numbers did not reverse XY genotypes to female. For the underlying molecular mechanism, we provide support for the explanation that activation of the dmrt1a gene by cortisol during early development of XX embryos enables this autosomal gene to take over the role of the male determining Y-chromosomal dmrt1bY.

This thesis aimed at investigating some of the possible evolutionary benefits of sexual reproduction using both a theoretical and an experimental approach. The first approach consisted in developing evolutionary quantitative genetic models for the evolution of sex. A first model (based on Fisher’s geometrical model) considers an arbitrary number of phenotypic traits under stabilizing selection around a fixed optimum, and explores the effect of mutational bias acting on the traits. A second model represents a phenotypic trait under both stabilizing and directional selection (modeled by a linear, cyclical or stochastic change in the phenotypic optimum). Individual-based simulations showed that in the absence of mutational bias or environmental change, the population evolves towards asexuality. However, with mutational bias, intermediate rates of sex are maintained in the population even when the cost of sex is strong. Higher rates of sex evolve when the phenotypic optimum changes over time. The second part of the thesis consisted in developing an experimental model to test theoretical predictions on the possible benefits of sex, using the facultatively sexual rotifer Brachionus plicatilis. The results demonstrate genetic variation for investment in sex between strains from the same natural population, and the existence of transgenerational maternal effects affecting the rate of sex. Finally, the results from an evolution experiment suggest that sex facilitates adaptation to a stressful environment.; L’objectif de cette thèse était d’étudier les bénéfices évolutifs possibles de la reproduction sexuée par une approche à la fois théorique et expérimentale. La première approche visait au développement de modèles de génétique quantitative pour l’évolution du sexe. Un premier modèle (s’appuyant sur le modèle géométrique de Fisher) considère un nombre arbitraire de traits phénotypiques sous sélection stabilisante autour d’un optimum fixe, et explore l’effet du biais mutationnel agissant sur les traits. Un deuxième modèle représente un trait phénotypique à la fois sous sélection stabilisante et directionnelle (représentée par un déplacement de l’optimum phénotypique de façon linéaire, cyclique ou stochastique). Des simulations individu-centrées ont montré qu’en l’absence de biais ou de changement environnemental, la population évolue vers l’asexualité. Cependant, avec un biais mutationnel, des taux de sexe intermédiaires peuvent évoluer même lorsque le coût du sexe est élevé. Des taux de sexe plus importants peuvent évoluer lorsque l’optimum phénotypique change dans le temps. La deuxième partie de la thèse consistait à développer un modèle expérimental pour tester les prédictions théoriques sur les éventuels avantages du sexe, en utilisant le rotifère à reproduction sexuée facultative Brachionus plicatilis. Les résultats démontrent l’existence de variabilité génétique dans l’investissement pour le sexe, entre des souches d’une même population naturelle, et celle d’effets maternels transgénérationels qui affectent le taux de sexe. Pour finir, les résultats d’une expérience d’évolution suggèrent que le sexe facilite l’adaptation à un environnement stressant.

This thesis aimed at investigating some of the possible evolutionary benefits of sexual reproduction using both a theoretical and an experimental approach. The first approach consisted in developing evolutionary quantitative genetic models for the evolution of sex. A first model (based on Fisher’s geometrical model) considers an arbitrary number of phenotypic traits under stabilizing selection around a fixed optimum, and explores the effect of mutational bias acting on the traits. A second model represents a phenotypic trait under both stabilizing and directional selection (modeled by a linear, cyclical or stochastic change in the phenotypic optimum). Individual-based simulations showed that in the absence of mutational bias or environmental change, the population evolves towards asexuality. However, with mutational bias, intermediate rates of sex are maintained in the population even when the cost of sex is strong. Higher rates of sex evolve when the phenotypic optimum changes over time. The second part of the thesis consisted in developing an experimental model to test theoretical predictions on the possible benefits of sex, using the facultatively sexual rotifer Brachionus plicatilis. The results demonstrate genetic variation for investment in sex between strains from the same natural population, and the existence of transgenerational maternal effects affecting the rate of sex. Finally, the results from an evolution experiment suggest that sex facilitates adaptation to a stressful environment.; L’objectif de cette thèse était d’étudier les bénéfices évolutifs possibles de la reproduction sexuée par une approche à la fois théorique et expérimentale. La première approche visait au développement de modèles de génétique quantitative pour l’évolution du sexe. Un premier modèle (s’appuyant sur le modèle géométrique de Fisher) considère un nombre arbitraire de traits phénotypiques sous sélection stabilisante autour d’un optimum fixe, et explore l’effet du biais mutationnel agissant sur les traits. Un deuxième modèle représente un trait phénotypique à la fois sous sélection stabilisante et directionnelle (représentée par un déplacement de l’optimum phénotypique de façon linéaire, cyclique ou stochastique). Des simulations individu-centrées ont montré qu’en l’absence de biais ou de changement environnemental, la population évolue vers l’asexualité. Cependant, avec un biais mutationnel, des taux de sexe intermédiaires peuvent évoluer même lorsque le coût du sexe est élevé. Des taux de sexe plus importants peuvent évoluer lorsque l’optimum phénotypique change dans le temps. La deuxième partie de la thèse consistait à développer un modèle expérimental pour tester les prédictions théoriques sur les éventuels avantages du sexe, en utilisant le rotifère à reproduction sexuée facultative Brachionus plicatilis. Les résultats démontrent l’existence de variabilité génétique dans l’investissement pour le sexe, entre des souches d’une même population naturelle, et celle d’effets maternels transgénérationels qui affectent le taux de sexe. Pour finir, les résultats d’une expérience d’évolution suggèrent que le sexe facilite l’adaptation à un environnement stressant.

Anticiper l’impact de fluctuations environnementales de nature climatique ou alimentaire est un enjeu crucial dans les systèmes de productions animales, et plus particulièrement sur la volaille. Cette influence de l’environnement sur les phénotypes passe en partie par des phénomènes épigénétiques, notamment la méthylation de l’ADN, et qui peuvent intervenir dans la régulation de l'expression des gènes. Ce sont des mécanismes qui n'affectent pas la séquence d'ADN mais qui peuvent être transmis par la mitose ou la méiose. Ces interactions entre épigénomes et expression des gènes sont de plus en plus étudiées dans les modèles animaux et chez les plantes. Cependant, les mécanismes de régulation de l'expression du génome par la méthylation de l’ADN sont assez peu connus chez les oiseaux. Ce travail de thèse repose sur deux dispositifs expérimentaux réalisés chez la poule, le but étant de caractériser le méthylome par séquençage haut-débit. Les profils de méthylation le long du génome, et le lien avec l’expression, sont établis d’abord par un séquençage tout-génome (WGBS) au sein d’embryons entiers, puis par un séquençage d'une sous-représentation du génome (RRBS) au sein d’hypothalamus d’individus adultes. À ce jour, aucune étude d'analyses de méthylome par RRBS chez la poule n'a été publiée. Ces deux analyses sont réalisées grâce au développement d'un pipeline bioinformatique, optimisé, disponible à la communauté scientifique. Globalement, le profil de méthylation chez la poule est similaire à ce qui est connu chez les mammifères : les îlots CpG - régions riches en dinucléotides CG, souvent peu méthylées, qui ponctuent le génome principalement dans les régions promotrices des gènes - sont globalement peu méthylés dans les promoteurs sur les données WGBS et RRBS. Les analyses du méthylome des embryons ont confirmé l'absence d'un phénomène de compensation de dose sur les chromosomes sexuels, ou la présence sur le chromosome Z d'une région hyperméthylée. Les analyses des données RRBS révèlent une hyperméthylation globale des CG sur le génome, suggérant une réponse de la méthylation à un stress environnemental. Sur les données WGBS, le niveau de méthylation dans le promoteur est négativement corrélé à l'expression du gène associé. Une méthylation allèle spécifique est également détectée entre les lignées, phénomène mis en évidence pour la première fois chez la poule et dont la fréquence est comparable à ce qui a été observé chez l'Homme. Sur les données RRBS, des résultats préliminaires de la réponse du méthylome aux stress environnementaux montrent le caractère complexe de cette relation. L’utilisation d’aliments moins énergétiques entraînerait une plus grande mobilisation des réserves lipidiques, tandis que les individus soumis à un stress à la chaleur ont un poids corporel plus léger. Une intégration de ces données à des mesures phénotypiques permettrait de faire le lien entre méthylation et environnement. Au-delà de l'aspect fondamental de cette thèse, l'application plus concrète de ces connaissances peut s'appliquer aux systèmes d'élevage pour obtenir des animaux mieux adaptés à l’environnement, en améliorant les caractères de production

National audience

As all perennial plants, fruit trees must cope with multiple environmental stresses during their life. The current progressive increase in air temperature makes fruit trees particularly fragile because of their long life during which they might accumulate stresses and the long duration of the selection process to search for more adapted materials. The progressive temperature increase directly impacts the tree phenology, especially their flowering time which results from the regulation of dormancy duration. The ongoing changes endanger the flower quality and the synchronicity of flowering among varieties that is necessary for cross-pollination. Moreover, during summer, despite the irrigation of most orchards, trees must face periods of soil water deficit and/or high temperatures during which the regulation of stomatal closure may impact the tree water use efficiency. Fruit development also depends on the climatic conditions during formation and maturation whereas floral induction occurs for the next season. In this talk, we will briefly review the threats for fruit production and the physiological mechanisms possibly involved that would deserve deep investigations for provid ing a more comprehensive knowledge of fruit tree temperature perception and responses. This knowledge is indeed crucial to draw strategies for the creation of new plant material better adapted to future climatic conditions.

Résumé; Highlighting the role of autophagy in metabolic adaptation of trout hepatocytes to fasting. 13. International Congress on the Biology of Fish

La performance cognitive est principalement améliorée pendant la phase délicate de développement qui est située entre la petite enfance et l'adolescence. Durant cette phase dite ‘’critique’’ le sommeil contribue à la consolidation des informations reçues tout au long de la journée, et participe à la maturation du circuit neuronal essentiel au développement cérébral de l’individu. Lorsque le sommeil est d’une durée moyenne suffisante et d’une bonne qualité, cela permet au cerveau humain une consolidation des apprentissages de la journée et une récupération globale des fonctions cognitives. Cependant ces fonctions cognitives peuvent être affectées par le stress produit par notre environnement familial, professionnel et par l’exposition aux facteurs de risque psychobiologiques. La littérature montre qu’en parallèle à la cognition, des troubles du sommeil apparaissent aussi lorsque le système nerveux interagit sur une période plus ou moins longue avec ces vecteurs de stress. Parmi ces vecteurs de stress nous pouvons citer les troubles anxio-dépressifs. Leur prévalence est similaire autant chez les sujets sains que chez des personnes ayant des antécédents personnels et familiaux de troubles neurologiques. Beaucoup d'autres facteurs de risque comme les maladies cardiovasculaires ou les lésions cérébrales sont connus pour leur impact sur la performance cognitive et la santé mentale. Mais peu d'études ont montré une association entre des facteurs de risque liés à l’environnement sociodémographique (antécédents médicaux et historique de médication) et les facteurs bio-psycho-physiques (maladie mentale, sédentarité, anxiété et dépression) sur l’évolution des troubles du sommeil et de la cognition. Le but de cette recherche est d'étudier les effets de l’influence combinée des facteurs psychobiologiques environnementaux et des troubles du sommeil sur la cognition des jeunes adultes. La principale hypothèse est que les troubles du sommeil combinés aux troubles anxio-dépressifs favorisent la présence des plaintes cognitives chez les jeunes adultes. Afin de tester cette hypothèse, une étude a été menée au sein de la communauté universitaire de l’Université de Montréal à l’aide d’interviews et de sondages réalisés entre Octobre 2015 et Décembre 2016. Les résultats montrent qu’un environnement stressant combiné à un milieu familial comportant des antécédents de maladies cardiovasculaires et neurologiques, augmentent l’occurrence des plaintes cognitives. Le manque de sommeil et la mauvaise qualité de sommeil découlant de cette combinaison de facteurs psychobiologiques et environnementaux induisent des plaintes cognitives (se traduisant par un score supérieur à 15/45 sur l’échelle de Mac Nair) et s’accompagne de symptômes d’anxiété et de dépression (score supérieur à 11 sur l’échelle de dépression et d’anxiété hospitalière HADS). Ces résultats sont similaires chez les hommes et les femmes, et ils sont plus importants lorsque le participant a des antécédents familiaux et individuels de maladies neurologiques, cardiovasculaires et musculosquelettiques. La sévérité de l’insomnie est aussi associée à une durée de médication supérieure à 6 mois. Ainsi, les troubles anxio-dépressifs semblent être des manifestations de l’effet délétère des facteurs psychobiologiques et environnementaux sur l’individu, et cet effet est corrélé avec l’augmentation des troubles du sommeil et la présence des plaintes cognitives., The cognitive performance is mainly improved during the delicate phase of development which is located between early childhood and adolescence. When the sleep has a sufficient duration and a good quality, which allows human brain to recover from physical activities, a consolidation of the daily training and the cognitive functions happens easily. A regular sleep protects the individual against the effects of the socioenvironmental risk factors, against the mental and mood disorders. The current literature showed that the nervous system is mainly influenced by his interactions with environment, since the birth until forty. These interactions are linked to the probability of developing neurodegenerative diseases and associated diseases like the sleep disorders. The prevalence is similar for healthy subjects and people having personal and family history of neurological disorders. The common symptoms are attention impairment, vigilance, memory impairment in the short or medium term, and finally mood disorders (anxiety and depression). A change or an imbalance in plasticity and cerebral maturity increases the risk of cognitive failure and influences the development of psychiatric outcomes at an unknown rate in the young adults (from 18 to 40 years) population. Until now, no final therapy exists for most of sleep disorders, but the prevention and the promotion of a good lifestyle are important because the mental disease is not simple to heal; when it is already diagnosed. Many other risk factors like the cerebral cardiovascular diseases or stroke are known for their impact on the cognitive performance, the mental disorders and the associated diseases. But a precise relation between the combination of the environmental factors and sleep disorders, and effect on cognition; was not really studied. The aim of this research is to study the effects of the combined influence of the environmental psychological factors and the sleep disorders on the cognition of the young adults. The principal assumptions are that 1) the environment interacts with the sleep disorders on the cognitive decline and 2) Mood disorders and sleep disorders influences evolution of the cognitive impairment. The study was made through the University of Montreal, with a questionnaire carried out between October 2015 and December 2016. The results show a combined influence of medical history and sleep disorders, on evolution of cognitive impairment. A stressing environment combined with a family history of cardiovascular and neurological diseases, increases the occurrence of cognitive disorders. Lack of sleep and the poor quality of sleep rising from this combination of psychological and environmental factors; induce a negative score on the scale of Mac Nair and the Hospital Anxiety and Depression Scale. These results are similar for men and women, and highlighted the presence of cognitive failure in addition of anxiety and depression, in the young adult population. Thus, the mood disorder seems to be a result of the combined effect of psychological and environmental factors on the individual; and this effect is correlated with the increase in the sleep disorders.

Plants are constantly exposed to environmental stresses and in part due to their sessile nature, they have evolved signal perception and adaptive strategies that are distinct from those of other eukaryotes. This is reflected at the cellular level where receptors and signalling molecules cannot be identified using standard homology-based searches querying with proteins from prokaryotes and other eukaryotes. One of the reasons for this is the complex domain architecture of receptor molecules. In order to discover hidden plant signalling molecules, we have developed a motif-based approach designed specifically for the identification of functional centers in plant molecules. This has made possible the discovery of novel components involved in signalling and stimulus-response pathways; the molecules include cyclic nucleotide cyclases, a nitric oxide sensor and a novel target for the hormone abscisic acid. Here, we describe the major steps of the method and illustrate it with recent and experimentally confirmed molecules as examples. We foresee that carefully curated search motifs supported by structural and bioinformatic assessments will uncover many more structural and functional aspects, particularly of signalling molecules. Keywords: Search motif, Functional centers, Hidden domains, Structural modeling, Molecular docking

International audience; Trees have a long lifespan and must continually adapt to environmental pressures, notably in the context of climate change. Epigenetic mechanisms are doubtless involved in phenotypic plasticity and in stress memory; however, little evidence of the role of epigenetic processes is available for trees growing in fields. Here, we analyzed the possible involvement of epigenetic mechanisms in the winter-dormant shoot apical meristem of Populus × euramericana clones in memory of the growing conditions faced during the vegetative period. We aimed to estimate the range of genetic and environmentally induced variations in global DNA methylation and to evaluate their correlation with changes in biomass production, identify differentially methylated regions (DMRs), and characterize common DMRs between experiments. We showed that the variations in global DNA methylation between conditions were genotype dependent and correlated with biomass production capacity. Microarray chip analysis allowed detection of DMRs 6 months after the stressful summer period. The 161 DMRs identified as common to three independent experiments most notably targeted abiotic stress and developmental response genes. Results are consistent with a winter-dormant shoot apical meristem epigenetic memory of stressful environmental conditions that occurred during the preceding summer period. This memory may facilitate tree acclimation.

International audience; Trees adjust their development to the environmental conditions they experience. Storms events of last decades showed that acclimation of trees to mechanical stresses due to wind is a very important process that allow the trees to sustain for long years. In the future, trees will experience new wind patterns, namely, more often strong winds and fewer daily moderate winds. Moreover, these patterns will go along with drought periods that may interact with the capacity of trees to adjust their growth to mechanical stresses due to wind. It is necessary to understand the mechanisms of wood functional acclimations to environmental conditions in order to predict their behaviour and in order to give foresters and breeders the relevant tools to adapt their forest management. This work aims to study how trees adjust the mechanical and hydraulic functions of their wood to environmental stresses and how this acclimation may be beneficial for the tree to resist to future stresses. In this work, young poplars were grown under controlled climatic conditions that include permanent environmental stress (daily mechanical stress of the stem by bending and/or hydric stress). Then, the properties of wood formed under these stressed conditions were characterized. First, hydraulic conductivity and sensibility to cavitation were measured at the tissue level in order to evaluate the changes in water transport capacity. Secondly, bending tests and Charpy impact tests were carried out at the millimetric scale to locally measure mechanical parameters such as elastic modulus, elastic limit or rupture energy. These experimental data allow to evaluate the impacts of mechanical and water stress on the wood material. At the stem level, they will be merged in an integrative model in order to evaluate the beneficial aspect of wood acclimation for trees.

Adaptive phenotypic plasticity is a key component of the ability of organisms to cope with changing environmental conditions. Fish have been shown to exhibit a substantial level of phenotypic plasticity in response to abiotic and biotic factors. In the present study, we investigate the link between environmental sensitivity assessed globally (revealed by phenotypic variation in body weight) and more targeted physiological and behavioral indicators that are generally used to assess the sensitivity of a fish to environmental stressors. We took advantage of original biological material, the rainbow trout isogenic lines, which allowed the disentangling of the genetic and environmental parts of the phenotypic variance. Ten lines were characterized for the changes of body weight variability (weight measurements taken every month during 18 months), the plasma cortisol response to confinement stress (3 challenges) and a set of selected behavioral indicators. This study unambiguously demonstrated the existence of genetic determinism of environmental sensitivity, with some lines being particularly sensitive to environmental fluctuations and others rather insensitive. Correlations between coefficient of variation (CV) for body weight and behavioral and physiological traits were observed. This confirmed that CV for body weight could be used as an indicator of environmental sensitivity. As the relationship between indicators (CV weight, risk-taking, exploration and cortisol) was shown to be likely depending on the nature and intensity of the stressor, the joint use of several indicators should help to investigate the biological complexity of environmental sensitivity.

National audience; Notre objectif est d’étudier le rôle potentiel des marques épigénétiques dans l’expression des phénotypes et de leur variabilité chez les poissons, et en particulier la variabilité génétique des marques épigénétiques en réponse à un stress environnemental. Nous nous appuierons sur un modèle biologique original, les lignées isogéniques de truite arc-en-ciel. Dans cette étude, nous avons choisi la température car de nombreuses études ont montré qu’il existe un déterminisme génétique de la thermotolérance (recherche de QTL par exemple). De plus, nous avons récemment caractérisé des lignées isogéniques de truite pour leur réponse à la température et montré une grande variabilité inter lignée de la réponse à différents régimes thermiques. L’objectif est maintenant de mieux comprendre les mécanismes d’adaptation impliqués, i.e. pourquoi certaines lignées sont plus tolérantes que d’autres à un choc thermique. Dans ce cadre, l’implication de mécanismes épigénétiques dans la variabilité de la réponse à la température, est une hypothèse que nous souhaitons tester. Cette hypothèse s’appuie sur plusieurs études montrant que la température est aussi un facteur d’induction de marques épigénétiques chez les poissons, et que ces marques peuvent influencer le phénotype (le sexe gonadique dans les études disponibles). Dans ce projet, nous étudierons quatre questions principales : i) Le régime thermique subi pendant les phases précoces du développement entraîne-t-il des modifications épigénétiques ? (ii) Le régime précoce subi impacte t-il la réponse à un stress ultérieur ? ; (iii) Y a-t-il un lien entre marques épigénétiques et phénotypes (en moyenne et variabilité) ? iv) Existe-t-il une variabilité génétique pour les marques épigénétiques? Le matériel biologique sera constitué de 6 à 8 lignées isogéniques hétérozygotes (3-4 « sensibles » et 3-4 « ! tolérantes » à un challenge thermique). Dans chaque lignée, la moitié des œufs sera incubée à température standard, l’autre moitié subira une manipulation thermique précoce (i.e. température d’incubation chaude). Un choc thermique aigu sera appliqué ultérieurement sur les alevins pour révéler l’effet de l’exposition précoce à des températures élevées sur la réponse au stress tardif. D’autre part, la croissance individuelle et divers paramètres physiologiques seront suivis. L’objectif sera de comparer les marques épigénétiques intra-lignée entre les deux conditions (température d’incubation standard versus chaude) et inter-lignées (entre lignées sensibles et entre lignées tolérantes ; mais également entre lignées sensibles versus tolérantes). Les méthodologies envisagées pour l’étude de la méthylation de l’ADN sont : LUMA, MSAP et éventuellement RRBS.

Les arbres acclimatent les fonctions de leur bois aux conditions environnementales qu’ils subissent. Toutefois, le comportement de ces arbres durant les tempêtes des dernières décennies montre que l’acclimatation des arbres vis à vis des sollicitations mécaniques dues au vent est inégale. Dans le futur, les arbres seront soumis à de nouveaux régimes venteux avec des vents violents plus fréquents et des vents quotidiens de plus faible intensité. De plus, ces régimes seront accompagnés de périodes de stress hydrique qui interagiront avec la capacité d’acclimatation de ces arbres aux stress mécaniques dus au vent. Afin de prédire leur comportement vis à vis de ces nouveaux régimes et afin de donner aux sylviculteurs et aux sélectionneurs les clefs pour adapter leur gestion des forêts, il est nécessaire de comprendre les mécanismes d’acclimatation fonctionnelle du bois vis à vis des conditions environnementales. Pour répondre à ces enjeux, ma thèse vise à étudier comment les arbres acclimatent les fonctions vitales de leur bois (soutien mécanique, conduction hydraulique) face aux conditions environnementales et en quoi cette acclimatation est bénéfique pour les arbres vis à vis de futures sollicitations. Pour cela, j’ai fait croitre des plants de jeunes peupliers, essence modèle, en serre sous conditions climatiques contrôlées (stress mécanique et/ou stress hydrique). Je caractériserai ensuite les propriétés du bois formé sous stimuli contrôlés : je me concentrerai sur les propriétés hydrauliques permettant la conduction de l'eau dans l’arbre des racines jusqu’aux feuilles ainsi que sur les propriétés mécaniques permettant le soutien mécanique de l’arbre. Je combinerai ces données expérimentales dans un modèle intégratif afin d’évaluer le caractère bénéfique de l’acclimatation pour les arbres.

The honey bee is threatened by biological agents and pesticides that can act in combination to induce synergistic effects on its physiology and lifespan. The synergistic effects of a parasite/pesticide combination have been demonstrated on workers and queens, but no studies have been performed on drones despite their essential contribution to colony sustainability by providing semen diversity and quality. The effects of the Nosema ceranae/fipronil combination on the life traits and physiology of mature drones were examined following exposure under semi-field conditions. The results showed that the microsporidia alone induced moderate and localized effects in the midgut, whereas fipronil alone induced moderate and generalized effects. The parasite/insecticide combination drastically affected both physiology and survival, exhibiting an important and significant generalized action that could jeopardize mating success. In terms of fertility, semen was strongly impacted regardless of stressor, suggesting that drone reproductive functions are very sensitive to stress factors. These findings suggest that drone health and fertility impairment might contribute to poorly mated queens, leading to the storage of poor quality semen and poor spermathecae diversity. Thus, the queens failures observed in recent years might result from the continuous exposure of drones to multiple environmental stressors.

In plant breeding, one of the major challenges of genomic selection is to account for genotype-by-environment (G × E) interactions, and more specifically how varieties are adapted to various environments. Crop growth models (CGM) were developed to model the response of plants to environmental conditions. They can be used to characterize eco-physiological stresses in relation to crop growth and developmental stages, and thereby help to dissect G × E interactions. Our study aims at demonstrating how environment characterization using crop models can be integrated to improve both the understanding and the genomic predictions of G × E interactions. We evaluated the usefulness of using CGM to characterize environments by comparing basic and CGM-based stress indicators, to assess how much of the G × E interaction can be explained and whether gains in prediction accuracy can be made. We carried out a case study in wheat (Triticum aestivum) to model nitrogen stress in a CGM in 12 environments defined by year × location × nitrogen treatment. Interactions between 194 varieties of a core collection and these 12 different nitrogen conditions were examined by analyzing grain number. We showed that (i) CGM based indicators captured the G × E interactions better than basic indicators and that (ii) genomic predictions were slightly improved by modeling the genomic interaction with the crop model based characterization of nitrogen stress. A framework was proposed to integrate crop model environment characterization into genomic predictions. We describe how this characterization promises to improve the prediction accuracy of adaptation to environmental stresses.

L’objectif de ce travail est de décrire, à l’aide d’un modèle mécaniste, l’influence d’une perturbation dans l’environnement sur la consommation d’aliment des porcs en croissance. Cette dernière étant considérée comme un indicateur de stress environnemental, sa représentation permet de mieux appréhender les modifications de la cinétique de croissance chez les porcs. De plus, avec les nouvelles technologies de monitoring, il est maintenant possible d'évaluer l'impact de ces perturbations sur la consommation journalière et sur la performance de l'animal en temps réel et à très haut débit. Le modèle développé est basé sur deux sous-modèles : un premier qui permet de décrire la performance des porcs en croissance dans un environnement standard (InraPorc), et un second connu en physique pour décrire le comportement d’un système face aux perturbateurs extérieurs (système de ressort et amortisseur). Le couplage de ces deux modèles a permis de décrire l’influence des perturbateurs sur l’ingestion de porcs en croissance, et de caractériser par deux paramètres la réponse de porcs face à une perturbation. La comparaison de ces paramètres permet alors de classer les animaux en fonction de leur résistance et leur degré de résilience ainsi que leur aptitude à retrouver plus ou moins rapidement une croissance normale après une perturbation. Les résultats montrent que contrairement aux animaux avec une croissance lente, les animaux avec une croissance rapide sont moins robustes face à la perturbation et mettent plus du temps à regagner leur trajectoire de croissance normale. Pour le moment, le modèle permet d’étudier la performance des animaux face à une seule perturbation. Les futurs développements du modèle ont pour objectif de l’adapter à la détection automatique et l’étude de plusieurs perturbations d’origines connues ou inconnues., The main objective of this work is to develop a mechanistic model to describe the influence of a generic and unknown perturbation on the feed intake of growing pigs. This latter is considered as a reliable indicator of stress in the environment, its representation by a model is useful to better understand the influence of the stress on the growth kinetics of pigs. Moreover, with novel monitoring technologies, it is now possible to evaluate the impact of these perturbations on animal performance in real time and with a high frequency. The proposed model is based on two sub-models: InraPorc, a model to describe growing pigs’ performance in standard conditions, and a well-known model in physics (spring and damper system) to describe the behavior of a system in the presence of external perturbations. Coupling these two models made it possible to represent the influence of environmental perturbations on the feed intake of growing pigs. In this new model, we introduced two parameters to characterize the response of animals when faced with perturbations. The main interest of this characterization is to define new standards to rank animals based on their performance and on their capacity to recover normal growth after perturbation. The results show that unlike animals with a slow growth, animals with rapid growth are less robust when faced with perturbations and take longer time to regain their standard growth trajectory. Currently, the model is able to simulate the performance of animals facing with a given stress; future development of the model will adapt it to the automatic detection and simulation of several perturbations with known or unknown origins.

A central issue in plant evolutionary ecology is to understand how several coordinated suites of traits (i.e. traits syndrome) may be jointly selected within a single species. This study aims to describe patterns of variation and co-variation of functional traits in a water-stressed tree population and test their relationships with performance traits. Within a Mediterranean population of Fagus sylvatica experiencing recurrent summer droughts, we investigated the phenotypic variation of leaf unfolding phenology, leaf area (LA), leaf mass per area (LMA), leaf water content (LWC), water use efficiency (WUE) estimated by carbon isotopic discrimination (d13C), twig Huber- value (HV: the stem cross-section divided by the leaf area distal to the stem), wood density (WDens), and leaf nitrogen content (Nmass). First, a principal component analysis revealed that two main axes structured the phenotypic variability: the first axis opposed leaf unfolding earliness and LWC to LMA and WUE; the second axis opposed LA to HV. These two axes can be interpreted as the opposition of two strategies (water economy versus water uptake) at two distinct scales (leaf for the first axis and branches for the second axis). Second, we found that LMA, LA, leaf unfolding and LWC responded differently to competition intensity, while WUE, WDens and HV did not correlate with competition. Third, we found that all studied functional traits were related to growth and/or reproductive performance traits and that these relationships were frequently non-linear, showing strong interactions between traits. By highlighting phenotypic clustering of functional traits involved in response to water stress and by evidencing antagonistic selection favouring intermediate trait values as well as trait combinations, our study brought new insights on how natural selection operates on plant functional traits in a stressful environment.

In a warming climate, higher temperatures are likely to modulate positively or negatively the effect of other environmental factors on biota, although such interactions are poorly documented. Here, we explore under controlled conditions the combined effects of two common stressors in freshwater ecosystems, higher temperature and sediment load, on the embryonic development of arctic charr ( Salvelinus alpinus L.). In the warm treatment, embryos had a lower survival, a longer incubation period and a smaller body size with a bigger yolk sac volume. Our data show a significant interaction between temperature and sediment load with temperature increasing dramatically the negative effects of sediment load on fitness-related traits. In the climate change context, these findings highlight the importance of taking into account different thermal scenarios when examining the effect of environmental or anthropogenic stressors.

National audience; Plant response to abiotic stress is a main challenge in a context of global climate change. The understanding of physiological as well as genetic/molecular processes controlling plant‘s response to abiotic stress will help to improve plant breeding. Recently, epigenetic mechanisms such as DNA methylation have been proposed to participate to phenotypic plasticity defines as the different phenotypes for a given genotype in distinct environments is a key process for plant to adapt to their changing environment. This is particularly relevant for perennial plants such as trees that are exposed to repeated fluctuations of their living conditions. In order to assess this question in a perennial plant, we analysed poplar (Populus tremula × Populus alba) RNAi lines inhibited for the DECREASED DNA METHYLATION 1 gene (DDM1, involved in the maintenance of DNA methylation profile). A droughtrewateing experiment was conducted to evaluate the role of DNA methylation in tree phenotypic plasticity. Phenotypic characterization deals with data related to growth, photosynthetic capacities, water-use efficiency, xylem vulnerability to cavitation, xylem anatomy, phytohormones dosage, wood density and Mid Infra-Red spectroscopy (MIRS). Then, epigenomics studies in relation to DNA methylation have been realized: global DNA methylation, Whole Genomic Bisulfite Sequencing (WGBS) and Transposable Elements analyses. Bioinformatics analyses are in progress to identify ‘Differentially Methylated Regions’ in relation to phenotypic plasticity and the role of DNA methylation in memorizing environmental stress.

La production agricole et le fonctionnement des écosystèmes sont fréquemment contraints par des épisodes de sécheresse dont la fréquence et la durée devraient augmenter sous l'influence des changements climatiques. L’étude des interactions entre les plantes, leurs cortèges de pathogènes, de vecteurs et l'environnement abiotique est encore trop peu intégrée aux problématiques de limitation en eau. A ce jour, 900 phytovirus ont été décrits, infectant environ 70% des plantes et générant des pertes majeures de productivité. Cependant, plusieurs indices soutiennent l'idée que diverses combinaisons de stress abiotiques et d’infections virales peuvent être bénéfiques pour les plantes. Afin d’améliorer la compréhension des interactions entre les plantes et les virus en condition de déficit hydrique édaphique nous avons évalué les effets délétères ou bénéfiques d’un virus non-circulant, le Cauliflower mosaic virus (CaMV), et d’autres paramètres épidémiologiques tels que l’efficacité de transmission et la charge virale chez neuf accessions naturelles d’Arabidopsis thaliana cultivées dans un automate de phénotypage. Nos résultats montrent que l’infection virale n’a pas amplifié les effets délétères du stress hydrique et a même amélioré la croissance chez deux accessions. En condition de bonne disponibilité en eau, le taux de transmission tendait à augmenter avec la charge virale. Par contre, le taux de transmission était augmenté ou diminué en contexte de déficit hydrique et en fonction de la tolérance de l’accession au CaMV alors que la charge virale était diminuée pour quasiment toutes les accessions. La modification du taux de transmission en contexte de déficit hydrique n’était donc pas reliée aux changements de charge virale. Ces résultats pourraient être en lien avec la grande réactivité des phytovirus à percevoir un changement de l’environnement de leur hôte et à réagir en conséquence en termes d’efficacité de transmission et de virulence., Agricultural production and ecosystem functioning are frequently constrained by drought and the frequency and duration drought periods should increase under the influence of climate change. Water limitation has been insufficiently integrated into the study of the interactions between plants and their pathogens, vectors and the abiotic environment. To date, 900 plant viruses have been described, infecting approximately 70% of the plants and generating major losses of productivity. However, several cues support the idea that various combinations of abiotic stresses and virus infections may be beneficial to plants in relation with the intrinsic capacity of viruses to react to environmental changes. To improve our understanding of the interactions between plant responses to a severe water deficit and virus infections, we assessed the deleterious or beneficial effects of a non-circulating virus, CaMV, and other epidemiological parameters such as the transmission efficiency and the viral load in nine natural accessions of Arabidopsis thaliana grown in an automated phenotyping platform. Our results show that the viral infection did not amplify the deleterious effects of water deficit and has even improved growth in two accessions. In condition of good water availability, transmission rate tended to increase with viral load. However, the transmission rate was either increased or decreased under water deficit in relation with accession tolerance to CaMV while viral load was reduced for almost all accessions. The changes in the rate of transmission under water deficit were therefore not related to changes in viral load. These results could be related to the high reactivity of plant viruses to perceive a change in the environment of their host and to react accordingly in terms of efficiency of transmission and virulence.

BFP - Equipe OrFE; Plant growth and crop yield are negatively affected by a reduction in water availability. However, a clear understanding of how growth is regulated under nonlethal drought conditions is lacking. Recent advances in genomics, phenomics, and transcriptomics allow in-depth analysis of natural variation. In this study, we conducted a detailed screening of leaf growth responses to mild drought in a worldwide collection of Arabidopsis thaliana accessions. The genetic architecture of the growth responses upon mild drought was investigated by subjecting the different leaf growth phenotypes to genome-wide association mapping and by characterizing the transcriptome of young developing leaves. Although no major effect locus was found to be associated with growth in mild drought, the transcriptome analysis delivered further insight into the natural variation of transcriptional responses to mild drought in a specific tissue. Coexpression analysis indicated the presence of gene clusters that co-vary over different genetic backgrounds, among others a cluster of genes with important regulatory functions in the growth response to osmotic stress. It was found that the occurrence of a mild drought stress response in leaves can be inferred with high accuracy across accessions based on the expression profile of 283 genes. A genome-wide association study on the expression data revealed that trans regulation seems to be more important than cis regulation in the transcriptional response to environmental perturbations.

Water and carbon transports are key components of environmental stresses plant responses. In order to have a better understanding and quantify those fluxes within the tomato plant, virtual plant models have been developed but the governing data acquisition is mainly done through invasive and destructive methods. Thanks to an NMR and MRI methods, which are non invasive and non destructive, NMR biomarkers of governing data, such as water and osmotic potentials and relative water content, can be highlighted under different abiotic conditions. The trials carried out on tomato plant have shown that the components related to the transversal relaxation were most likely to characterize an abiotic stress in the plant environment. Through the tracking of the transversal relaxation time and the signal of this transversal relaxation, physiological changes within the plant are characterized. Thus, water stress and defoliation both lead to a decrease of transversal relaxation signal. Water stress also decreases the relaxation time values whereas defoliation increases them. Water and carbon fluxes can be derived from the biomarker evolution integration within virtual plant models., Le transport de l’eau et du carbone sont des composantes clés de la réponse des plantes aux stress environnementaux. Afin de mieux comprendre et quantifier ces flux au sein de la plante de tomate, des modèles de plante virtuelle ont été développés mais l’acquisition des données les gouvernant se fait majoritairement au travers de techniques destructives ou invasives. A travers une approche basée sur les technologies RMN et IRM, non invasives et non destructives, des biomarqueurs RMN des données gouvernant les modèles, tels que les potentiels hydriques et osmotiques ou les teneurs en eau, peuvent être mis en évidence sous différentes conditions abiotiques. Les expériences menées sur plant de tomate, au sein d’une enceinte climatique, ont mis en évidence que les composantes liées à la repousse transversale étaient plus à même de caractériser la présence d’un stress abiotique dans l’environnement de la plante. A travers le suivi du temps de relaxation transversale et du signal de repousse transversale, des changements physiologiques au sein de la plante peuvent être caractérisés. Ainsi le stress hydrique et la défoliation induisent tous deux une chute du signal RMN. Le stress hydrique fait chuter les valeurs de temps de relaxation transversale alors que la défoliation les augmente. Les flux hydrocarbonés peuvent être déduits à travers l’intégration de l’évolution des biomarqueurs au sein des modèles de plante virtuelle.

Book of abstracts p. 85-86Book of abstracts p. 85-86; Genomic random regression for adaptation breeding: Whole-genome prediction of the reaction norms to environmental stress in bread wheat (Triticum aestivum L.). EUCARPIA Biometrics in Plant Breeding

Biofilms are complex communities of microorganisms, embedded in an auto-produced matrix of extracellular polymeric substances or EPS. Biofilms form on the surface of most materials, whether or not they are of biological nature, and cause major economic problems as well as public health concerns. Bacteria within a biofilm also called sessile bacteria, have phenotypic characteristics that distinguish them from their planktonic counterparts, rendering them more resistant to antibiotics and to disinfection strategies. Hence, the prevention of their formation and/ or their elimination requires the use of strategies that are well suited to the sessile mode of life. The development of these strategies begins with a better understanding of the physicochemical contributions that govern the interaction between the sessile community and its environment especially during the first steps of biofilm formation. Two main objectives were defined at the beginning of this thesis, the first was to characterize, in situ, and in real time the development of nascent biofilms. Two bacterial models were studied: a natural and ubiquitous strain of Pseudomonas fluorescens and a model strain of Escherichia coli genetically modified to overexpress one type of EPS. The second objectif was to study their responses towards an environmental or chemical stress; particularly how their development would be affected under extreme conditions of pH. To gain these objectives, different techniques were combined to study from the molecular to the cellular scale the development of biofilms. Fourier Transform Infrared spectroscopy in attenuated total reflection mode was used to evaluate in real time the development of biofilms. We were able to detect changes in the IR-ATR spectral profile along biofilm formation under favorable and non favorable growth conditions. 24 h - old biofilms were characterized using confocal Raman microspectroscopy, which allowed us to gather localized information on their chemical composition. The structure of biofilms was visualized using epifluorescence microscocopy. Finally, physico-chemical properties of EPS were quantified using single molecule force spectroscopy; Les biofilms sont des communautés complexes de microorganismes, enchassées dans une matrice auto-secrétée de substances polymériques extracellulaires ou EPS. Les biofilms se forment à la surface de la plupart des matériaux, qu’ils soient de nature biologique ou non, et sont à l’origine de divers problèmes économiques et sanitaires. Les bactéries dans un biofilm, dites bactéries sessiles, présentent en effet des propriétés phénotypiques qui les distinguent de leurs homologues planctoniques, notamment par une résistance accrue aux antibiotiques et aux traitements de désinfection. D’où, la nécessité de prévenir leur formation et/ ou de leur élimination à partir de stratégies mieux adaptées à ce mode de vie en communauté. Le développement de telles stratégies passe entre autre par une meilleure connaissance des contributions physico-chimiques gouvernant les interactions de ces microorganismes avec leur environnement proche notamment lors des étapes initiales de la formation des biofilms. Deux grands objectifs ont été fixés au début de cette thèse, le premier visant à caractériser, in situ et en temps réel la formation de jeunes biofilms de deux modèles bactériens : une souche naturelle et ubiquitaire de Pseudomonas fluorescens et une souche modèle d’Escherichia coli obtenue par génie génétique pour surexprimer un seul type d’EPS. Le deuxième objectif de cette thèse, consiste à étudier leurs réponses à un stress environnemental ou chimique, notamment quand les biofilms doivent se développer dans des conditions extrêmes de pH. Pour atteindre ces objectifs, différentes techniques ont été combinées pour étudier de l’échelle moléculaire à l’échelle cellulaire le développement des biofilms. La spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier en mode réflexion totale atténuée (FTIR-ATR) a été utilisée pour suivre en temps réel le développement des biofilms. Nous avons pu suivre l’évolution des empreintes spectrales IR-ATR au cours de la formation des biofilms, sous des conditions favorables ou non à leur croissance. De jeunes biofilms de 24 h ont été étudiés par microspectroscopie Raman confocale (MRC), celle ci permettant d’obtenir des informations localisées sur la composition chimique des biofilms. La structure générale des biofilms a été visualisée par la microscopie à épifluorescence. Finalement, les propriétés physico-chimiques des EPS ont été quantifiées par spectroscopie de force atomique à l’échelle de la molécule unique (SMFS pour Single Molecule Force Spectroscopy).

Ce stage s’inscrit dans l’unité de recherche AGPF qui se trouve à l’Institut National de Recherche Agronomique (INRA) d’Orléans. Mon maître de stage est M. Marc VILLAR, Chargé de Recherche sur la conservation des ressources génétique du Peuplier noir au niveau national et local. L’objectif de ce stage de 4 mois est centré sur la biologie de deux espèces forestières de la forêt alluviale de Loire : le Peuplier noir (Populus nigra) et le Saule blanc (Salix alba). Plus précisément, ce stage vise à étudier les premières semaines de croissance de ces deux espèces pionnières soumises à trois stress environnementaux (le stress hydrique, le stress thermique et le stress inondation). Le Peuplier noir et le Saule blanc sont deux espèces emblématiques, très représentatives des paysages ligériens. Ils se retrouvent en formation saulaie - peupleraie arborescente principalement le long des cours d’eau et ils constituent un corridor écologique appelé la ripisylve de bois tendre. Lors de ce stage, une expérience ex situ a été réalisée, où des graines récoltées, dans la Réserve Naturelle Nationale de Saint-Mesmin (Loiret) sur quatre individus parentaux, ont été semées. Ces graines ont été ensemencées dans des caisses de sable représentatif des bords de Loire. Cette expérience s’est déroulée sur onze semaines et les stress ont été appliqués après six semaines de croissance. La partie aérienne a été mesurée toutes les semaines tandis que la partie racinaire toutes les trois semaines. D’après les mesures effectuées, le Saule blanc et le Peuplier noir ont des stratégies différentes sur un substrat sableux quel que soit le stress. Cette expérience illustre la répartition non uniforme de ces deux espèces en bord de Loire., The work presented here is a part of a research project of the INRA Val de Loire at Orléans (National Institute of Agronomic Research) directed by Dr. Marc VILLAR and centered on the study of black poplar (Populus nigra sp.) genetic diversity and conservation in its natural environment. Our goal was to characterize key biological factors influencing the implantation abilities of two wild pioneer species, Black Poplar and White Willow (Salix alba), during the very first stages of their development after germination by comparing both their root and stem growth while submitted to different environmental constraints (drought, heat and flooding stress) which could influence their natural regeneration abilities due to forthcoming climatic changes. Both of these species are highly representative of the Loire landscape as they constitute most of the riparian forests of this river. In order to study their germination and growth abilities, mature seeds sampled from four trees (Saint-Mesmin National Nature Reserve) were germinated in plastic boxes filled with a sand/gravel substrate typical of the Loire river banks. The developing plantlets were submitted to different drought, heat and flooding stresses six weeks after germination in order to analyze the growth of their stems once a week and their roots every three weeks for a total of eleven weeks. Based on the biomass measurements and whatever the stress considered, White Willows appear to be less competitive than Black Poplars on a sandy substrate. The differences in the growth capabilities of these species during their early stages of development could explain their irregular repartition along the river banks.

Cytokinins are phytohormones that regulate many developmental and environmental responses. The Medicago truncatula cytokinin receptor MtCRE1 (Cytokinin Response 1) is required for the nitrogen-fixing symbiosis with rhizobia. As several cytokinin signaling genes are modulated in roots depending on different biotic and abiotic conditions, we assessed potential involvement of this pathway in various root environmental responses. Phenotyping of cre1 mutant roots infected by the Gigaspora margarita arbuscular mycorrhizal (AM) symbiotic fungus, the Aphanomyces euteiches root oomycete, or subjected to an abiotic stress (salt), were carried out. Detailed histological analysis and quantification of cre1 mycorrhized roots did not reveal any detrimental phenotype, suggesting that MtCRE1 does not belong to the ancestral common symbiotic pathway shared by rhizobial and AM symbioses. cre1 mutants formed an increased number of emerged lateral roots compared to wild-type plants, a phenotype which was also observed under non-stressed conditions. In response to A. euteiches, cre1 mutants showed reduced disease symptoms and an increased plant survival rate, correlated to an enhanced formation of lateral roots, a feature previously linked to Aphanomyces resistance. Overall, we showed that the cytokinin CRE1 pathway is not only required for symbiotic nodule organogenesis but also affects both root development and resistance to abiotic and biotic environmental stresses.

Biofilms are complex communities of microorganisms, embedded in an auto-produced matrix of extracellular polymeric substances or EPS. Biofilms form on the surface of most materials, whether or not they are of biological nature, and cause major economic problems as well as public health concerns. Bacteria within a biofilm also called sessile bacteria, have phenotypic characteristics that distinguish them from their planktonic counterparts, rendering them more resistant to antibiotics and to disinfection strategies. Hence, the prevention of their formation and/ or their elimination requires the use of strategies that are well suited to the sessile mode of life. The development of these strategies begins with a better understanding of the physicochemical contributions that govern the interaction between the sessile community and its environment especially during the first steps of biofilm formation. Two main objectives were defined at the beginning of this thesis, the first was to characterize, in situ, and in real time the development of nascent biofilms. Two bacterial models were studied: a natural and ubiquitous strain of Pseudomonas fluorescens and a model strain of Escherichia coli genetically modified to overexpress one type of EPS. The second objectif was to study their responses towards an environmental or chemical stress; particularly how their development would be affected under extreme conditions of pH. To gain these objectives, different techniques were combined to study from the molecular to the cellular scale the development of biofilms. Fourier Transform Infrared spectroscopy in attenuated total reflection mode was used to evaluate in real time the development of biofilms. We were able to detect changes in the IR-ATR spectral profile along biofilm formation under favorable and non favorable growth conditions. 24 h - old biofilms were characterized using confocal Raman microspectroscopy, which allowed us to gather localized information on their chemical composition. The structure of biofilms was visualized using epifluorescence microscocopy. Finally, physico-chemical properties of EPS were quantified using single molecule force spectroscopy, Les biofilms sont des communautés complexes de microorganismes, enchassées dans une matrice auto-secrétée de substances polymériques extracellulaires ou EPS. Les biofilms se forment à la surface de la plupart des matériaux, qu’ils soient de nature biologique ou non, et sont à l’origine de divers problèmes économiques et sanitaires. Les bactéries dans un biofilm, dites bactéries sessiles, présentent en effet des propriétés phénotypiques qui les distinguent de leurs homologues planctoniques, notamment par une résistance accrue aux antibiotiques et aux traitements de désinfection. D’où, la nécessité de prévenir leur formation et/ ou de leur élimination à partir de stratégies mieux adaptées à ce mode de vie en communauté. Le développement de telles stratégies passe entre autre par une meilleure connaissance des contributions physico-chimiques gouvernant les interactions de ces microorganismes avec leur environnement proche notamment lors des étapes initiales de la formation des biofilms. Deux grands objectifs ont été fixés au début de cette thèse, le premier visant à caractériser, in situ et en temps réel la formation de jeunes biofilms de deux modèles bactériens : une souche naturelle et ubiquitaire de Pseudomonas fluorescens et une souche modèle d’Escherichia coli obtenue par génie génétique pour surexprimer un seul type d’EPS. Le deuxième objectif de cette thèse, consiste à étudier leurs réponses à un stress environnemental ou chimique, notamment quand les biofilms doivent se développer dans des conditions extrêmes de pH. Pour atteindre ces objectifs, différentes techniques ont été combinées pour étudier de l’échelle moléculaire à l’échelle cellulaire le développement des biofilms. La spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier en mode réflexion totale atténuée (FTIR-ATR) a été utilisée pour suivre en temps réel le développement des biofilms. Nous avons pu suivre l’évolution des empreintes spectrales IR-ATR au cours de la formation des biofilms, sous des conditions favorables ou non à leur croissance. De jeunes biofilms de 24 h ont été étudiés par microspectroscopie Raman confocale (MRC), celle ci permettant d’obtenir des informations localisées sur la composition chimique des biofilms. La structure générale des biofilms a été visualisée par la microscopie à épifluorescence. Finalement, les propriétés physico-chimiques des EPS ont été quantifiées par spectroscopie de force atomique à l’échelle de la molécule unique (SMFS pour Single Molecule Force Spectroscopy).

Plants unlike other living forms are sessile thereby facing severe biotic and abiotic stresses. Plants have evolved different efficient defence responses which thrive upon a number of intrinsic factors, such as genotypic and phenotypic constitutions and developmental circumstances, and extrinsic factors like severity and duration of the stresses. Stress management uses molecular and biochemical level controls, the competence, and speed, at which a stress signal is perceived and transmitted to generate stress signal molecules and activate stress-protective mechanisms. A well-concerted action of the plants' competence at morphological, physiological, biochemical, and molecular strata regulates numerous adaptive responses to biotic and abiotic stresses. Genetic manipulations of signalling networks have been widely used to improve plant productivity under stressful conditions. Advanced biotechnological application will enable maintaining agriculture in a sustainable manner. In this special issue, we present two reviews and four research papers which address genomic, molecular, and physiological regulations as well as signalling networks dealing with plant responses to abiotic and biotic factors. Climate change, desertification, and the rise in human population have put a severe load on agriculture and are deteriorating crop productivity. In recent years, numerous molecular and metabolic pathways involved in plant responses and adaptation to various types of environmental stresses have been identified and reported. Among hundreds of metabolic pathways identified, the role of polyamines in stress management to enhance plant acclimation and adaptation is emerging rapidly. In this special issue, a timely review by P. Rangan et al. (2014) summarizes our knowledge on biosynthesis and catabolism of polyamines and highlights recent progress in elucidating the functions of polyamines in regulation of plant responses to abiotic stresses. Given a huge genetic variation among plant species, the authors also discuss a systematic approach based on polyamine-mediated enhancement of stress tolerance which might be used as a potential strategy for screening and identification of natural variants within existing crop species. The identified genotypes that possess compatible allelic variants could be then used for the improvement of stress tolerance. Plant-microbe interactions are at the core of symbiotic, parasitic, or mutualistic plant-microbe relationships. These interactions have displayed a unique way of mutualistic communications for a resource sharing. To shed light on the topic, a detailed review of M. Libault (2014) explains the unique mechanisms in using legumes to interact with bacteria. Leguminous plants have developed a mutualistic symbiotic relationship with rhizobium (a type of soil bacteria). Upon bacterial infection, a new root organ called nodule is developed that enables the leguminous plants to access a steady source of nitrogen through the fixation and assimilation of the atmospheric N2 by the symbiotic bacteria. In return, the bacteria also get benefit from the symbiotic plants that provide photosynthesis product to bacteria as source of carbon. Environmental stress or climate change, which influences the concentration of the atmospheric carbon dioxide (CO2), will have a significant impact on plant photosynthesis. As a consequence, this will affect the nitrogen and carbon metabolism, leading to altered nitrogen fixation efficiency. The key regulatory mechanisms controlling carbon/nitrogen balances with particular attention to legume nodulation are reviewed by coeditor M. Libault in his review article. In addition, readers can also get an overview about the effect of the change in CO2 level on nitrogen fixation efficiency through this review, giving rise to idea as to how we could mitigate the impact of the change in atmospheric CO2 concentration. Besides the change in atmospheric CO2 level, water deficit is one of the major constraints for nodulation, and, as a consequence for plant productivity. This topical issue is presented here by a research article of S. Sulieman et al. (2014). In their study, the authors assessed the growth and nodulation attributes of two soybean varieties DT2008 and Williams 82 (W82), which have contrasting drought-tolerant capacity, in a symbiotic association with Bradyrhizobium japonicum under drought and subsequent rehydration. The authors aimed to understand the correlation between N2 fixation efficiency and differential drought-responsive phenotypes of DT2008 and W82. Their results also provide genetic resources and basis foundation for further genomic research that would lead to better understanding of mechanisms involved in regulation of N2 fixation in soybean under drought at molecular level. Heavy metal pollution has been a matter of grave concern. Until recently, efforts have been mainly restricted to phytoremediation of soils using plant species with high metal uptake capacity such as Brassica species. Chromium (Cr) is a highly phytotoxic heavy metal affecting crop productivity and human health via entering the food chain. Phytoremediation of Cr-polluted soils has been mostly demonstrated in using herbaceous plants, whereas use of cotton cultivars in Cr phytoremediation is least explored. In the present issue, M. K. Daud et al. (2014) have shown the potentials of two transgenic cotton cultivars (J208 and Z905) and their hybrid line (ZD14) in Cr phytoremediation using a multiple biomarker approach. Their work showed that these cotton cultivars and hybrid line could effectively uptake and sequestrate Cr in dead parts of the plants, such as vacuole and cell wall, besides having a more highly accelerated antioxidant system. This study thus proposes a new role of cotton cultivars in phytoremediation of Cr-polluted soils. The interactions between macro- and micronutrient homeostases have been reported in many physiological and nutritional situations. N. Bouain et al. (2014) studied the interaction between phosphate (Pi) and zinc (Zn) homeostasis in two lettuce varieties. The results revealed that the variation in Pi and Zn supplies affects the biomass and photosynthesis as well as the dynamics of Pi transport in a contrasting manner between the two varieties, indicating a genetic basis for such physiological responses. On the basis of their results, the authors proposed a working model of how Pi and Zn signalling pathways are integrated into functional networks to control plant growth. Salinity is a major abiotic stress worldwide claiming agriculture lands and affecting productivity. Research paper by A. Matsui et al. (2014) investigated salt stress in Arabidopsis. The authors reported that the tasiRNA-ARF pathway is involved in controlling floral architecture in plants under drought and high salinity. The ta-siRNA biosynthesis mutants and mutated ARF3-overexpressing plants showed short stamen under drought and salt stress, which hampered self-pollination. This study reports for the first time that a type of ta-siRNAs (tasiRNA-ARF) plays an important role in maintaining normal stamen growth and fertilization under drought and high salinity.

GenFam est un système intégratif d'analyse de familles de gènes. Ce système permet (i) de créer des familles de gènes de génomes complets, (ii) d'exécuter une analyse phylogénétique de cette famille à travers le gestionnaire de workflows Galaxy afin de définir l es relations d'homologie, (iii) d'étudier des événements évolutifs à partir de blocs de synténie précalculées avec le workflow SynMap de la plateforme de génomique comparative (CoGe) et (iv) d'intégrer ces résultats dans l'interface de visualisation synthé tique. La première application de GenFam est d'identifier des gènes candidats pour la tolérance aux stress environnementaux. Il nécessite de mettre en évidence la présence de séquences régulatrices cis spécifiques de la réponse aux stress (de type ABRE, DR E). Dans ce contexte, nous avons besoin d'intégrer de nouveaux outils afin de découvrir et chercher des sites de fixation de facteurs de transcription (Transcription Factor Binding Sites, TFBS) dans les séquences promotrices des gènes membre de la famille étudiée. Ce workflow Galaxy va, d'une part, sélectionner les régions flanquantes en 5' ou en 3' des gènes d'intérêts selon le choix de l'utilisateur. D'autre part, les régions flanquantes sont analysées afin de découvrir et rechercher les motifs de séquenc es régulatrices cis spécifiques de la réponse aux stress avec des méthodes complémentaires comme MEME, STIF, PHYME. Ces résultats ainsi que l'annotation fonctionnelle des gènes étiquetés comme étant impliqués dans la réponse au stress seront intégrés dans l'interface de visualisation. Ce travail doit permettre une réflexion sur la notion d'orthologie fonctionnelle et effectuer une recherche translationnelle depuis les espèces modèles jusqu'aux espèces d'intérêt agronomique (i.e identifier des gènes candidat s pour la réponse au stress du caféier à partir d'informations fonctionnelles connues chez Arabidopsis).

In response to different environmental stresses, eIF2 alpha phosphorylation represses global translation coincident with preferential translation of ATF4, a master regulator controlling the transcription of key genes essential for adaptative functions. Here, we establish that the eIF2 alpha/ATF4 pathway directs an autophagy gene transcriptional program in response to amino acid starvation or endoplasmic reticulum stress. The eIF2 alpha-kinases GCN2 and PERK and the transcription factors ATF4 and CHOP are also required to increase the transcription of a set of genes implicated in the formation, elongation and function of the autophagosome. We also identify three classes of autophagy genes according to their dependence on ATF4 and CHOP and the binding of these factors to specific promoter cis elements. Furthermore, different combinations of CHOP and ATF4 bindings to target promoters allow the trigger of a differential transcriptional response according to the stress intensity. Overall, this study reveals a novel regulatory role of the eIF2 alpha-ATF4 pathway in the fine-tuning of the autophagy gene transcription program in response to stresses.

This study aimed to determine the morphological stress experienced by Rana perezi, an anuran endemic to the Iberian Peninsula, in an agricultural landscape with different levels of management impact, by using the fluctuating asymmetry (FA) of its skeleton. Tibio-fibula, a highly functional trait, had the lowest FA level, whereas radio-ulna was the most asymmetric. This indicates that traits under directional selection are more prone to reflect stress than the functionally important ones. Metatarsus and radio-ulna were less able to cope with the stress in rice fields than in reservoirs. In ontogeny FA level decreased towards the adult stage suggesting that the mechanism of developmental stability buffered against the stress. In conclusion metatarsal and radio-ulna asymmetry of R. perezi juveniles can be used to assess environmental disturbances in agricultural landscapes., Cette étude a visé de déterminer le stress morphologique éprouvé par Rana perezi, un anoure endémique de la Péninsule Ibérique, dans le paysage agricole, en utilisant l'asymétrie fluctuante (AF) de son squelette. Le tibio-péroné, un trait très fonctionnel, montrait le plus faible degré d'asymétrie, alors que le radio-cubitus a était le plus asymétrique. Il révèle que les traits sous sélection directionnelle sont plus prédisposés au stress que les traits fonctionnels importants. En outre, le métatarse et le radio-cubitus font moins face aux stress dans les rizières que dans les réservoirs. Dans l'ontogenèse, le niveau d’AF a diminué en s'approchant du stade, suggérant que le mécanisme de la stabilité développementale protège contre le stress. En conclusion, l´AF du métatarse et du radio-cubitus des juvéniles de R. perezi pourrait être utilisée pour l'évaluation des perturbations environnementales dans des paysages agricoles., Questo studio mira a determinare lo stress morfologico vissuto da Rana perezi, un anura endemico della Penisola Iberica, nel paesaggio agricolo, utilizzando l'asimmetria fluttuante (AF) del suo scheletro. Il tibio-perone, un tratto altamente funzionale, ha mostrato il più basso grado di AF, mentre la radio-ulna è risultata la più asimmetrica. Si rileva che tratti sotto selezione direzionale sono più inclini a riflettere stress che tratti funzionalmente importanti. Inoltre, metatarso e radio-ulna sono meno capaci di far fronte allo stress in campi di riso che in riserve d'acqua. In ontogenesi, il livello di AF diminuisce verso la fase adulta suggerendo che il raggiungimento di stabilità nello sviluppo dell'organismo rappresenta una protezione dallo stress. In conclusione l´asimmetria del metatarso e radio-ulna di forme giovani di R. perezi può essere utilizzato per valutare disturbi ambientali in paesaggi agricoli, EQA - International Journal of Environmental Quality; Vol 1 (2009); 51-56

Contents Summary 349 I. Leaf growth: volume, structures, water and carbon 349 II. Coupling water and carbon limitations through the Lockhart model? 350 III. ABA signalling pathway as a hub to coordinate water and carbon relations 353 IV. Leaf venation: just a two-way pipe network? 354 V. Leaf ontogeny orchestrates the actors involved in the control of leaf growth 355 VI. The growing leaf in a changing world 360 VII. Conclusion 361 Acknowledgements 362 References 362 Summary Leaf growth is the central process facilitating energy capture and plant performance. This is also one of the most sensitive processes to a wide range of abiotic stresses. Because hydraulics and metabolics are two major determinants of expansive growth (volumetric increase) and structural growth (dry matter increase), we review the interaction nodes between water and carbon. We detail the crosstalks between water and carbon transports, including the dual role of stomata and aquaporins in regulating water and carbon fluxes, the coupling between phloem and xylem, the interactions between leaf water relations and photosynthetic capacity, the links between Lockhart's hydromechanical model and carbon metabolism, and the central regulatory role of abscisic acid. Then, we argue that during leaf ontogeny, these interactions change dramatically because of uncoupled modifications between several anatomical and physiological features of the leaf. We conclude that the control of leaf growth switches from a metabolic to a hydromechanical limitation during the course of leaf ontogeny. Finally, we illustrate how taking leaf ontogeny into account provides insights into the mechanisms underlying leaf growth responses to abiotic stresses that affect water and carbon relations, such as elevated CO2, low light, high temperature and drought.

Bulletin trimestriel; De nombreuses recherches ont mis en évidence l'existence de liens entre diverses expositions dès la vie intra-utérine, et la mortalité, ou la survenue de maladies chroniques à l'âge adulte. Le concept des origines développementales de la santé (DOHaD pour Developmental Origins of Health and Disease) propose une théorie unificatrice à l'ensemble de ces observations. Le développement d'un organisme vivant est programmé génétiquement. Notre matériel génétique est équipé d'un ensemble de mécanismes, appelés épigénétiques, qui lui permettent d'adapter le déroulement du programme à son environnement. Le décryptage des mécanismes par lesquels les modifications épigénétiques fixent la mémoire des expositions environnementales subies précocement en est encore à ses débuts. L'intégration des résultats de ces recherches entraînera des changements majeurs en santé publique dans la prévention et la prise en charge des maladies chroniques de l'adulte les plus fréquentes (obésité, diabète, maladies cardiovasculaires, cancer).

Human-induced environmental stress may lead to rapid evolutionary processes, and can affect the ability of natural populations to respond to other environmental change or stress. We used quantitative genetics tools, pesticide exposure and a gradient of biotic stress to investigate these questions in the freshwater snail Lymnaea stagnalis. The study focused on the genetic component of variance for life-history traits within populations, and the ability of different lines to respond differently to stress. The effect of parental exposure to a xenobiotic stress on the reaction norm of the progeny to another stress was also estimated (parental non-genetic effect). First, under laboratory conditions, inter-family variance suggested significant heritability for most traits. Second, under outdoor exposure to various pesticides, variation among families was significant for individual growth. Clutch size and hatching rate of the clutches laid in the laboratory after exposure showed similar results, and moreover, family interacted significantly with pesticides. Third, under a gradient of biotic stress (food and competition), inter-family variation was again significant for growth, and a significant interaction with biotic stress was observed for juvenile growth and ultimate size. Family heterogeneity and family × environment interactions indicate the possibility of differential evolutionary responses among lines, through different reaction norms. Stressful conditions did not affect the estimated heritability, and for pesticides, no transgenerational effect was detected on progeny growth in response to the biotic stress. Focused on short-term evolutionary responses, the present study illustrates a possible way of incorporating evolutionary approaches into ecotoxicological risk assessment procedures, for example, by accounting for inter-family variation.

The Pacific oyster Crassostrea gigas is the leading aquaculture product at the worldwide level. However, massive summer mortalities affect dramatically cultivated and natural oyster populations, especially at young life stages. These events could be linked to an unbalance between the different actors of the triad host – pathogen agent – environment, which could favour a weakening of defence mechanisms in the host, and consequently, the emergence and/or increase of diseases. Among environmental factors that could contribute to this unbalance, chemical contaminants are known to modulate defence capacities in different aquatic organisms. Phenoloxidases (POs) are the key enzymes of a biochemical cascade responsible for the production of melanin and are implicated in immune defences and in self/non-self recognition in invertebrates.Recently, a PO-like activity was detected in C. gigas, and was suggested as a potential biomarker of chemical contamination. However, little is known on the different PO activities present in C. gigas, and on their implication indefence mechanisms in this species. In this general context, the aims of this work were to 1) identify the different types of PO present in different tissues of C. gigas 2) evaluate their potential as biomarkers in experiments of in vivo exposure to organic contaminants, 3) evaluate their potential as biomarkers in in situ biomonitoring studies. We showed, for the first time in this species, the existence of two PO-type activities: a catecholase activity and a laccase activity. Moreover, we observed an in vitro bactericidal effect associated to PO activities against two oyster pathogens, Vibrio splendidus and V.aesturianus, which have often been associated to massive summer mortalities in oysters. Finally, based on a multiple biomarkeranalysis in different tissues of C. gigas, results suggest that POs could be used as biomarkers of environmental stress, rather than of contamination, for biomonitoring studies in coasts and estuaries.; L’huître creuse Crassostrea gigas est le produit aquacole le plus commercialisé dans le monde. Cependant, en France et dans d’autres régions du monde, des mortalités estivales massives affectent de façon alarmante les populations naturelles et cultivées de cette espèce, surtout aux stades juvéniles. Ces évènements sembleraient être liés à un déséquilibre entre les acteurs de la triade hôte – agent pathogène – environnement, favorisant l’affaiblissement des mécanismes de défense de l’hôte, et par conséquent, l’apparition et/ou l’augmentation de maladies. Parmi les facteurs environnementaux pouvant contribuer à ce déséquilibre, les contaminants chimiques sont connus pour moduler les capacités de défense de divers organismes aquatiques. Les phénoloxydases (PO) sont les enzymes-clés d’une cascade biochimique responsable de la production de mélanine et sont impliquées dans les défenses immunitaires et dans la reconnaissance du non-soi chez les invertébrés. Récemment, une activité de type PO a été détectée chez C. gigas, et a été proposée comme biomarqueur potentiel de la contamination chimique. Cependant, de nombreuses inconnues existent quant aux différents types d’activité PO présents chez C. gigas, et à leur implication dans les mécanismes de défense chez cette espèce. Dans ce contexte général,les objectifs de cette thèse ont été d’ 1) identifier les différents types de PO présents dans différents tissus de l’huître 2)évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des expériences d’exposition in vivo à des contaminants organiques, 3) évaluer le potentiel des PO en tant que biomarqueurs dans des études de biosurveillance in situ. Nous avons pu montrer, pour la première fois chez cette espèce, l’existence de deux types d’activité PO : une activité catécholase et une activité laccase. De plus, nous avons pu mettre en évidence in vitro un effet bactéricide lié à l’activité des PO contre deux souches pathogènes de l’huître, Vibrio splendidus et V. aesturianus, dont leur présence a été fréquemment associée aux phénomènes de mortalités estivales. Enfin, grâce à une analyse multi-biomarqueurs sur différents tissus de C. gigas,l’ensemble des résultats ont permis de proposer que les PO pourraient être utilisées comme biomarqueurs de stress environnemental, plutôt que de contamination, dans la surveillance de la qualité des eaux côtières et estuariennes.

International audience; L’objet de cet article repose sur la proposition d’hypothèses de travail permettant de faire des symptômes collectifs inexpliqués un objet de recherche dans le domaine de la psychologie sociale et environnementale. La définition donnée au syndrome des bâtiments malsains traduit les problèmes de méthodes et les interrogations liés à ce syndrome. Les causes de ces épidémies demeurent inexpliquées et le seul critère stable correspond à l’association systématique des symptômes avec la présence des personnes dans les bâtiments.De cette incompréhension découle un manque d’outils de gestion et de prévention de ces crises. Nous proposons une méthodologie en psychologie sociale et environnementale qui repose sur l’analyse : i) des processus de représentation et de perception de l’environnement ;ii) du système de communication développée au cours de la crise ; iii) de la dynamique sociale et du stress environnemental.

The visual quality of fresh potatoes, Solanum tuberosum, became a dominant criterion and a significative economical issue in potato market. According the vegetative reproduction of this species, requirements for visual quality are also needed for potato seed tubers. As an organ for reserve and propagation, the tuber grows underground and is in contact with soil-borne microorganisms, making it potentially exposed to blemishes, for the majority of which the origin is still unclear.The objective of this work is to make an inventory of those tuber blemishes, to characterize them and determine their causes. After the establishment of consensual nomenclature and classification of the blemishes, two hypotheses were formulated: (1) blemishes are due to pathogenic attacks and/or (2) they result from a response of the plants to environmental stresses. The assessment of the first hypothesis allowed identifying a wide diversity of microorganisms living on the blemished tuber surface. Their pathogenicity was tested by several biological assays that allowed producing blemishes on progeny tubers and fulfilling the Koch's postulates for the fungus Rhizoctonia solani causing sclerotia. For many other blemishes no clear relationship was established between a microorganism and a blemish. A study of the microbial structure of the geocaulosphere of tubers blemished or not, showed that bacterial and fungal communities adopted different dynamics during the growing season and according to the sanitary status of the seed tuber, but no causality link could have been drawn. On the other hand, an increase of R. solani population around blemished tubers was observed. The diversity of strains of R. solani originating from France and from Europe and associated to the blemished tubers was characterized. The phylogenetic relationships between the strains were independent of the geographical origin and of the host cultivar, thus the existence of frequent genetic events and genetic mixing between the populations of R. solani was suggested. Concerning the potential implication of different abiotic factors, a survey conducted with farmers showed the implication of soil pH, some cultural practices, including the choice of the susceptible cultivars and meteorological conditions on the occurrence of some blemishes. This work made clear the blemish nomenclature, confirmed the implication of R. solani in the occurrence of some blemishes and suggested new hypotheses concerning the occurrence of blemishes as a plant response to a stressful environment. Thus, a path was opened toward the resolution of the issue asked by all the potato community, responsible for the marketing of a mass consumption fresh product and answering to market requirements related to visual and culinary qualities and to environmental friendly modes of production., La qualité de présentation d'une pomme de terre de consommation, Solanum tuberosum L., commercialisée en produit frais est devenue une exigence et un enjeu économique significatif dans les relations commerciales. Compte tenu du mode de reproduction par voie végétative de cette espèce, ces exigences sont également imposées au tubercule de semence. Organe de réserve et de propagation, le tubercule est produit sous terre, ce qui l'expose aux microorganismes telluriques et le rend potentiellement porteur d'altérations superficielles dont l'origine n'est pas encore clairement identifiée pour certaines d'entre elles. L'objectif de ce travail est de recenser et de caractériser ces altérations superficielles du tubercule et d'en déterminer les causes. Après l'établissement d'une nomenclature et d'une classification consensuelles des défauts observables sur tubercule, deux hypothèses ont été formulées et testées: (1) les défauts sont d'origine pathogène et/ou (2) ils résultent d'une réponse de la plante à des stress environnementaux. L'évaluation de la première hypothèse a mené à l'identification d'une grande diversité de microorganismes vivant à la surface des tubercules altérés. Leur pouvoir pathogène a été testé par une série de tests biologiques. Ceux-ci ont permis de reproduire les défauts sur des tubercules néoformés et de vérifier les postulats de Koch pour le champignon Rhizoctonia solani responsable de la formation de sclérotes. Pour bon nombre d'autres défauts visuels, aucune relation claire entre un microorganisme et une altération n'a pu être établie. Une étude de la structure des communautés microbiennes de la géocaulosphère de tubercules, altérés ou non, a démontré que les communautés fongiques et bactériennes se comportaient selon des dynamiques différentes au cours de la culture et en fonction de l'état sanitaire du tubercule de semence mais aucune relation de causalité n'a pu être mise en évidence. Il a par contre été noté une augmentation de la population de R. solani autour des tubercules altérés. La diversité des isolats d’origine française et européenne associés aux altérations des tubercules a donc été caractérisée. Elle révèle l'existence de relations phylogénétiques indépendantes de l'origine géographique et du cultivar hôte et suggère l'existence de d'événements génétiques fréquents et d'un brassage génétique entre les populations de R. solani. Le test de la seconde hypothèse a consisté à rechercher une implication potentielle de différents facteurs abiotiques dans la formation des altérations superficielles. L'analyse d'une enquête menée auprès d'agriculteurs a mis en évidence l'implication du pH, de certaines pratiques culturales, de la sensibilité de cultivars et de conditions météorologiques particulières dans l'occurrence de certains défauts. Ce travail a permis de clarifier la nomenclature des altérations, de confirmer l'implication de R. solani dans l'apparition de certaines d'entre elles et d'envisager de nouvelles hypothèses quant à la formation de défauts suite à une réponse de la plante à un stress environnemental. Ainsi, une voie a été ouverte vers la résolution de la problématique posée par toute une filière professionnelle, responsable de la mise en marché d'un produit frais de grande consommation, et répondant aux exigences du marché en matière de présentation, qualité culinaire et, mode de production respectueux de l'environnement.