Katy Paul : Soutenance le 22 décembre 2022

• Titre : Évolution de la diversité génétique dans des populations domestiquées de truites arc-en-ciel 
• Direction : Florence Phocas (GABI).
• Résumé : L’amélioration génétique de populations de truites arc-en-ciel a permis d’accroître l’efficacité de la production, mais à contribuer à une forte diminution de la variabilité génétique. Cette perte de diversité génétique peut causer de la dépression de consanguinité mais aussi mettre en péril le progrès génétique à long terme et l’adaptation des populations aux changements environnementaux. Les niveaux de consanguinité observés (via des indicateurs génomiques) au sein de nos populations de truites françaises, nous interrogent sur les causes et les impacts de tels niveaux de consanguinité. Ces interrogations font l’objet des travaux de thèse présentés.

  Au-delà des effets de la sélection et de la dérive génétique liée à la faible taille des populations en élevage,la perte de diversité génétique au sein des populations de truite arc-en-ciel s’explique aussi par des déséquilibres de contribution des mères à la génération suivante associés à une surmortalité embryonnaire observée de la fécondation à l’éclosion dans les descendances de certaines mères. L’étude des effets locaux de la consanguinité sur les performances de taille, reproduction et survie de la truite, montre que localisée dans certaines parties du génome, la consanguinité peut avoir des effets notables, sans que l’on observe forcément un effet à l’échelle de tout le génome. Si, ces effets locaux peuvent être négatifs, ils sont toutefois positifs dans certaines zones du génome. Le principal phénomène observé est un impact négatif de la consanguinité récente, expliqué par l’accumulation d’allèles récessifs dont les effets sont défavorables, en lien direct avec l’estimation d’effets de dominance importants sur les caractères de reproduction et de survie. Cependant la consanguinité, en particulier accumulée dans des générations passées, engendre aussi des effets positifs. Ainsi neuf régions d’homozygotie forte ont été identifiées sous sélection positive commune à trois lignées de truites françaises et une population américaine. Les gènes annotés dans ces régions sont liés à la domestication (fonctions de croissance, reproduction, comportement et immunité) ainsi qu’à la fitness naturelle en lien avec la survie des individus (embryogenèse, organisation cellulaire).

  C’est pourquoi, comprendre l’impact et le rôle de la diversité génétique locale est essentiel, afin de mieux la gérer dans les programmes de sélection. L’utilisation d’indicateurs génomiques de la consanguinité permettra aux sélectionneurs de mieux maîtriser les compromis entre valeurs génétiques des reproducteurs et effets indésirables de la consanguinité de leur progéniture. Cela permettra aussi d’exploiter les effets d’hétérosis, et ainsi améliorer durablement les performances des cheptels de production.

Yueying ZHU : Soutenance le 12 décembre 2022

• Titre : Identification et caractérisation de déterminants moléculaires de virulence impliqués dans l’acquisition du fer chez Flavobacterium psychrophilum
• Direction : Tatiana Rochat et d'Eric Duchaud (VIM).
• Résumé : Les maladies infectieuses sont un frein majeur au développement raisonné de l’aquaculture. Flavobacterium psychrophilum (Fp) est l’agent responsable de la flavobactériose, une maladie affectant les poissons d’eau douce, essentiellement les salmonidés, associée à des mortalités élevées et d’importantes pertes économiques dans le monde. La maladie se caractérise par une destruction des tissus et une septicémie hémorragique, dont le contrôle s’appuie sur l’antibiothérapie susceptible de provoquer des risques environnementaux comme le développement et la dissémination de bactéries résistantes. Pour développer des mesures spécifiques contre les infections à Fp, une compréhension approfondie du processus infectieux ainsi que des mécanismes de virulence sont nécessaires. Si l’identification et la caractérisation phénotypique des isolats cliniques de Fp sont bien décrites dans la littérature, les facteurs moléculaires impliqués dans la virulence sont peu connus. Des difficultés liées à l’identification de gènes de virulence candidats et le manque d’outils génétiques constituent les principaux facteurs qui ont freiné cette recherche. Les objectifs de mon projet de thèse étaient d’identifier des gènes impliqués dans la virulence afin de mieux caractériser au niveau moléculaire le processus infectieux chez la truite arc-en-ciel, un hôte naturel de Fp. Le processus infectieux a tout d’abord été caractérisé grâce à l’analyse simultanée du profil d’expression des gènes de la bactérie et de son hôte par des expériences de Dual RNA-seq à partir d’organes infectés. Ces travaux ont permis d’identifier des gènes bactériens surexprimés in vivo qui pourraient jouer un rôle important dans la pathogenèse et les interactions hôte-pathogène. Dans un deuxième temps, certains ont été caractérisés par des approches de mutagénèse et de caractérisation des mutants obtenus. Des travaux précédents avaient suggéré que les capacités protéolytiques, hémolytiques et d’adhérence de Fp étaient associées à la pathogénicité. La croissance de cette bactérie dépend aussi de la disponibilité en fer et ses capacités à acquérir ce métal pourraient être un élément majeur pour la colonisation de l’hôte. Deux systèmes de transport prédits comme impliqués dans l’acquisition de l’hème ont été caractérisés in vitro et in vivo dans un modèle d’infection expérimentale chez la truite arc-en-ciel. Nous montrons que ces systèmes sont non redondants et contribuent tous deux à la virulence bactérienne. Le système Hfp permet de capturer le fer nutritif en condition de carence, alors que le système BfpR est actif en présence de fortes quantités d’hémoglobine. Le mutant bfpR présentant des phénotypes pléiotropes, des analyses approfondies ont été réalisées incluant des analyses transcriptomiques ainsi que l’identification et la caractérisation de suppresseurs afin de mieux comprendre son rôle dans l’adaptation bactérienne à un environnement contenant des quantités élevées d’hémoglobine, condition rencontrée lors de l’infection.

Antoine Leduc : Soutenance le 9 décembre 2022

• Titre : "Recherche, chez la vache laitière, de biomarqueurs du déficit énergétique dans le lait"
• Direction : M. Boutinaud (UMR PEGASE) et F. Le Provost (GABI – GALAC) 
• Résumé :La vache laitière est très sujette au déficit énergétique, qui survient quand ses besoins énergétiques dépassent ses apports. Ce déficit affecte la production laitière et la santé animale. Sa détection précoce est donc essentielle, et des expérimentations de restrictions alimentaires sont menées pour l’étudier. L’objectif de cette thèse était d’identifier des molécules du lait affectées par des restrictions alimentaires de différentes intensités, afin de proposer un panel de biomarqueurs non invasifs du déficit énergétique, utilisable en élevage. L’étude des taux, métabolites, protéines majeures, protéomes et miRNomes du lait a permis de mettre en évidence des molécules variables reflétant l’adaptation du métabolisme mammaire au stress énergétique subi. La réponse à ces restrictions était facteur de leur intensité et certaines variables identifiées ont pu être vérifiées sur d’autres animaux lors du déficit énergétique physiologique de début de lactation. L’étude intégrative de ces données a permis de proposer 25 biomarqueurs dont certains ont été sélectionnés pour intégrer un outil utilisé en élevage : la spectrométrie moyen infra-rouge. Des équations vont être développées pour évaluer les concentrations en glutamate, acide urique et isocitrate via ces spectres et seront utilisées avec celles déjà existantes évaluant le taux de lactose et les concentrations en acides gras, afin de constituer un panel de biomarqueurs du déficit énergétique. La validation de cet outil reste à réaliser et, si sa fiabilité est confirmée, il permettra un meilleur suivi du bilan énergétique des vaches laitières et aidera à améliorer leur santé, leur bien-être et leur productivité. 

Romina VIA Y RADA : soutenance le 6 décembre 2022

• Titre : « Environnement métabolique et programmation épigénétique de l’embryon pré-implantatoire chez le lapin »
• Direction : Sophie Calderari et Véronique Duranthon (BREED)
• Résumé: La prévalence mondiale des maladies métaboliques est en constante augmentation. De plus en plus de femmes commencent leur grossesse avec une mauvaise santé métabolique. L'exposition à des signaux environnementaux tels qu’une hyperglycémie et/ou l'hyperinsulinémie pendant le développement est associé à la programmation d'une mauvaise santé chez la descendance, étudiée par les Origines Développementales de la Santé et des Maladies (DOHaD). L'objectif de cette thèse était d'étudier les effets d'un taux élevé de glucose et/ou d'insuline au cours du développement préimplantatoire, précisément dans la masse cellulaire interne (MCI) progéniteur de l'embryon proprement dit, et le trophectoderme (TE) progéniteur du futur placenta, chez le lapin. L'analyse transcriptomique par RNA-seq a montré des changements mineurs dans la MCI et le TE des embryons exposés à une insuline élevée. Le glucose élevé, seul ou en combinaison avec l'insuline élevée, a entraîné des changements dans l'expression des gènes liés au métabolisme énergétique, à la signalisation cellulaire, à la régulation de l'expression des gènes et à la spécification de la MCI. En outre, une perturbation de l'homéostasie du nombre de cellules a été détectée dans la MCI et le TE des embryons exposés. L’analyse de la chromatine accessible par ATAC-seq a révélé des modifications spécifiques à chaque lignée, en particulier lors de l'exposition à un taux élevé de glucose et d'insuline. Par conséquent, l'exposition à un taux élevé de glucose et/ou d'insuline pendant le développement préimplantatoire chez le lapin entraîne des réponses communes et spécifiques à chaque lignée qui pourraient compromettre le développement du futur individu et du placenta.

Fanny Mollandin : Soutenance le 28 septembre 2022

• Titre : Intégration d’annotations fonctionnelles dans des modèles de prédiction génomique bayésiens »
• Direction : Andrea RAU (GABI – GIBBS) et Pascal Croiseau (GABI – G2B).
• Résumé : La disponibilité généralisée et la baisse des coûts des technologies de génotypage à haut débit et de séquençage génomique ont ouvert la voie à des méthodes d'évaluation génomique, qui ont accéléré la mise en œuvre de l'évaluation génomique dans l'élevage pour de nombreuses espèces. Les méthodes d'évaluation génomique partagent un objectif commun, à savoir estimer avec précision un phénotype ou une valeur d'élevage estimée à partir des effets d'un ensemble de polymorphismes nucléotidiques (single nucleotide polymorphisms ; SNP), c’est-à-dire de variations d’un nucléotide sur le génome. Les modèles de prédiction bayésiens ont rapidement été adoptés, capable d’évaluer simultanément les effets des SNPs, tout en étant flexible. Ils ont aussi l’avantage de pouvoir incorporer des informations sur la distribution des SNPs par leur loi a priori. Si l'utilisation de données de séquençage du génome entier (whole genome sequencing ; WGS) promettait d'améliorer considérablement les prédictions grâce à l'inclusion de véritables SNPs causaux, les fiabilités de prédiction se révèlent souvent équivalentes ou inférieures à celles des génotypes de plus faible densité, probablement en raison de l'inclusion d'un très grand nombre de SNPs "bruyants", ou non causatifs. Une piste d'amélioration potentielle réside donc dans la hiérarchisation des SNPs potentiellement causatifs. À cette fin, plusieurs actions et projets internationaux, dont le projet européen GENE-SWitCH, ont récemment commencé à concentrer des efforts importants pour mieux caractériser les processus fonctionnels intermédiaires reliant les génotypes aux phénotypes quantitatifs. En particulier, l'objectif est de compléter les données de génotypage par des données d'annotation fonctionnelle, telles que l'expression des gènes et l'accessibilité de la chromatine dans plusieurs tissus et à des stades de développement pertinents, afin de mieux identifier les SNP causaux. Bien que la disponibilité de tels ensembles de données fonctionnelles soit encore relativement limitée, un défi majeur dans l'exploitation de ces données fonctionnelles réside dans la gestion de leur hétérogénéité et de leur complexité. Dans ce projet de thèse, l’objectif est de développer et de valider des modèles bayésiens de prédiction génomique capables de pondérer les SNPs en fonction des informations extraites de ces annotations fonctionnelles. Nous visons à la fois une meilleure capacité prédictive et une meilleure interprétabilité des résultats. Dans ce but, nous avons étendu le modèle BayesRC, dans lesquelles les signaux des SNPs sont partitionnés en fonction d’une catégorisation disjointe, pour pouvoir utiliser des données d’annotations hétérogènes et chevauchantes. Nous proposons deux nouveaux modèles, BayesRCπ et BayesRC+, respectivement reposant sur une modélisation stochastique ou cumulative des annotations multiples, afin de prendre en considération les SNPs multi-annotés. Ces modèles ont été appliqués à des données simulées et réelles, et plusieurs façons de construire et d’interpréter les annotations ont été proposés.

Mélanie Pailles : Soutenance le 4 juillet 2022

• Titre : "L'hétérochromatine comme marqueur de l'état de pluripotence : comparaison de modèles in vivo (embryons de mammifères) et in vitro (cellules souches) » "
• Direction : Amélie Bonnet-Garnier (BREED), Alice Jouneau (BREED) 

Résumé : A la suite de la fécondation, le génome embryonnaire subit différents remodelages épigénétiques et structuraux, nécessaires à son activation. Ces différents remaniements se poursuivent tout au long du développement, alors que l’embryon progresse de l’état de totipotence vers la pluripotence et la différentiation. La pluripotence est un état complexe et transitoire au cours duquel les cellules à l’origine du futur organisme progressent d’un état « naïf » vers un état « amorcé ». L'émergence et l'évolution de la pluripotence s'accompagnent notamment de changements dans la distribution de la méthylation de l'ADN et des modifications post-traductionnelles des histones. De précédents travaux avaient mis en évidence que le profil épigénétique de l’hétérochromatine péricentromérique permet de discriminer les cellules murines pluripotentes naïves et amorcées in vitro. Notamment, H3K27me3 est retrouvée aux chromocentres des mESCs naïves tandis qu'elle est absente des chromocentres des mEpiSCs amorcées. Ainsi, ce projet avait pour objectifs de (i) décrire le profil épigénétique des chromocentres au cours du développement précoce murin, (ii) identifier les acteurs qui participent à l’apposition de H3K27me3 aux chromocentres, et (iii) déterminer si ces mêmes caractéristiques épigénétiques sont conservées aux chromocentres du blastocyste bovin et/ou dans les ESCs bovines. Nous avons montré que, dans l’embryon murin, H3K27me3 s’accumule aux chromocentres dès leur formation au stade 2-cellules et y est maintenue au cours du développement pré-implantation. De façon intéressante, la distribution de H3K27me3 semble être liée à la maturation du lignage pluripotent puisque le profil de H3K27me3 change au moment de la ségrégation de l’épiblaste naïf par rapport à l'endoderme primitif. Dans l’embryon post-implantation, H3K27me3 n'est plus présente aux chromocentres quel que soit le lignage, y compris l’épiblaste pluripotent amorcé. Nous avons pu souligner des différences entre la situation in vivo – où le profil de H3K27me3 est homogène dans l’ensemble des cellules de l’épiblaste – et ce qui avait été décrit in vitro dans les mESCs. Enfin, il a été mis en évidence que la présence de H3K27me3 aux chromocentres n’est pas impliquée dans le contrôle transcriptionnel des séquences péricentromériques puisque leur transcription tend à diminuer au cours du développement, indépendamment de la présence de H3K27me3. Cette étude s’est également intéressée aux protéines EZH2 et BEND3, pour déterminer leurs implications respectives dans l’apposition de H3K27me3. Nous avons montré qu'EZH2 se localise en périphérie des chromocentres dès leur formation, conjointement à l’enrichissement progressif en H3K27me3 ; alors que BEND3 ne semble interagir avec les chromocentres qu’à partir du stade 8-cellules – suggérant que BEND3 n’est pas l’élément principal de recrutement d’EZH2 aux chromocentres dans l’embryon –. Ainsi, dans l’embryon pré-implantation et dans les mESCs non mutantes, la présence de BEND3 aux chromocentres n’est pas couplée à la présence de H3K27me3 – contrairement aux observations faites pour EZH2 dont le changement de distribution dans l’embryon précède le changement de localisation de H3K27me3 aux chromocentres –. A l’aide d’une approche par siRNA ciblant les transcrits EZH2 ou les transcrits BEND3, il a été mis en évidence que ni la forte diminution de BEND3, ni celle d‘EZH2, n’impactent la localisation de H3K27me3 aux chromocentres ou la transcription des séquences péricentromériques. Enfin, cette étude montre que H3K27me3 se localise en périphérie des chromocentres du blastocyste bovin. Cependant le profil de H3K27me3 ne semble pas évoluer avec la progression de l’état de pluripotence, contrairement à ce qui a été décrit pour le modèle murin. Ces résultats ont permis de mettre en évidence que la localisation de H3K27me3 au niveau des chromocentres semble être une caractéristique du développement embryonnaire précoce quel que soit l'espèce.

Valentin Coste, soutenance le 24 juin 2022

• Titre : "Identification de biomarqueurs de la qualité de la semence bovine, modélisation statistique et hypothèses biologiques "
• Direction : Florence Jaffrezic (GABI), Hélène Kiefer (BREED) et Laurent Schibler (ELIANCE)
• Résumé : Dans les élevages la semence bovine est utilisée pour réaliser un grand nombre d’inséminations artificielles afin de renouveler le cheptel bovin et de diffuser des patrimoines génétiques d’intérêt. La présence de taureaux subfertiles parmi les reproducteurs entraîne des pertes économiques pour un grand nombre d’acteurs de l’élevage. Identifier ces animaux subfertiles est donc un enjeu important pour la filière. L’étude des paramètres fonctionnels de la semence ne permet pas d’identifier tous les taureaux subfertiles. De plus, la fertilité mâle est peu héritable et donc difficile à sélectionner à l’aide d’informations génomiques ; si bien qu’il n’existe aujourd’hui pas d’évaluation en routine de la fertilité mâle. La méthylation de l’ADN est une marque épigénétique jouant un rôle majeur dans la fertilité mâle. En effet, elle subit des remaniements d’ampleur au cours de la différenciation des cellules germinales mâles en spermatozoïdes, ainsi qu’après la fécondation dans le pronoyau mâle et au cours du développement embryonnaire. Elle pourrait donc être le témoin des différences de fertilité pouvant exister entre les taureaux. Le premier objectif de cette thèse a été d’étudier le potentiel du méthylome spermatique comme source de biomarqueurs de fertilité. Pour cela, la semence de 120 taureaux de race Montbéliarde et 38 de race Holstein a été analysée par RRBS (« Reduced Representation Bisulfite Sequencing »). En réalisant des analyses différentielles de méthylation entre des animaux fertiles et subfertiles, des sites différentiellement méthylés (DMC) ont pu être identifiés. Une partie de ces DMC était associée à des gènes impliqués dans la physiologie du spermatozoïde et dans le développement embryonnaire, permettant donc d’émettre des hypothèses biologiques quant à leur lien avec la fertilité. A partir de de ces DMC et en exploitant la méthodologie des forêts aléatoires, il a été possible de construire des modèles permettant de prédire la fertilité avec une précision de 72 à 94% en fonction de la cohorte analysée. Néanmoins, la méthylation de l’ADN n’est pas le seul facteur important pour la fertilité mâle qui est un phénotype complexe. Prendre en compte plusieurs sources d’informations biologiques pourrait permettre d’augmenter la robustesse des modèles et d’améliorer les connaissances sur les mécanismes moléculaires régulant la fertilité. C’est pourquoi le deuxième objectif de cette thèse a consisté à intégrer les données de méthylation de l’ADN avec des données d’expression des petits ARN non codants et des paramètres fonctionnels de la semence obtenue sur les mêmes échantillons, ainsi qu’avec le génotype des taureaux. Des modèles de prédiction plus performants ont pu être élaborés à partir de 50 à 500 variables issues des différents types d’-omiques, mais jamais des paramètres fonctionnels de la semence qui semblaient peu liées à la fertilité des taureaux. Peu de corrélations ont pu être observées entre les différentes données –omiques, qui semblent plutôt agir de manière complémentaire dans la construction de la fertilité mâle, en conformité avec le statut transcriptionnel particulier du spermatozoïde. Dans leur ensemble, ces résultats démontrent que l’utilisation de données épigénétiques et génétiques permet de prédire avec une bonne précision la fertilité des taureaux à partir d’un échantillon de semence. Ces résultats, obtenus sur des cohortes de dimensions relativement modestes, peuvent être considérés comme des résultats encourageants, mais nécessitent d’être validés sur des populations plus larges. Néanmoins, ces données offres des perspectives intéressantes pour la compréhension des mécanismes moléculaires de la fertilité mâle, et permettront à court terme d’implémenter un outil d’évaluation de la fertilité des reproducteurs. A plus long terme, l’étude de la transmission de ces variations de l’épigénome spermatique à la descendance pourrait entrainer des avancées majeures dans le domaine de l’élevage.

Emilie Derisoud, soutenance le 28/03/22

• Sujet : "Effets de l’âge, de la parité et de la lactation de la jument poulinière sur l’embryon, le placenta, la lactation et le développement du poulain."
• Direction : Pascale Chavatte-Palmer (UMR BREED)
• Résumé : Dans les élevages équins, beaucoup de juments mettent bas pour la première fois à un âge avancé, après leur carrière sportive. La jument pouvant se reproduire juste après le poulinage, elles peuvent combiner reproduction et lactation et produire un poulain par an. L’objectif de ce travail était d’étudier les effets de l’âge, de la parité et de la lactation de la jument à l’insémination sur l’embryon, le placenta à terme, la lactation et le poulain. Des lots de juments jeunes ou âgées, nullipares/primipares ou multipares, allaitantes ou non au moment de l’insémination ont été utilisés. L'expression des gènes a été analysée par séquençage de l'ARN  dans les embryons et les placentas. La morphologie placentaire a été étudiée par histologie et la croissance et le métabolisme des poulains a été suivie jusqu'à 18 mois. Les résultats montrent que les juments âgées >10 ans sont moins fertiles. Les embryons présentent d'importantes modifications d'expression de gènes, surtout dans la masse cellulaire interné, liés au métabolisme énergétique et à la mitochondrie. Elles produisent un placenta macroscopiquement semblable à celui des plus jeunes mais avec des altérations microscopiques et des modifications de l’expression des gènes indiquant des adaptations fonctionnelles qui résultent en la naissance d'un poulain dont la croissance n'est pas altérée. Ces effets sont amplifiés chez les nullipares >10 ans. Chez les jeunes nullipares, on observe une adaptation de l’expression des gènes qui n'affecte pas la viabilité de l’embryon mais la croissance placentaire est réduite, entrainant un retard de croissance intra-utérin. A la naissance, les poulains sont plus petits mais ils rattrapent ce retard dans la vie post-natale. Les juments allaitantes au moment de l'insémination présentent des modifications de l‘expression des gènes du placenta mais produisent des poulains de taille normale. En revanche, la croissance des poulains en fin de lactation est réduite par rapport aux témoins, peut-être en rapport avec une lactation moins efficace. Ces résultats permettent de souligner l'importance de la prise en considération de l’âge, de la parité et du stade physiologique dela jument en élevage équin.

Jessica Morel, soutenance le 23/03/2022

• Titre : "L'ARN-polymérase des virus Influenza et ses intéractions avec la chromatine."
• Direction : Bernard Delmas (unité VIM) et Christian Muchardt (CNRS)
• Résumé : L’objectif général de ce travail de thèse a été de mieux comprendre le fonctionnement de l’ARN-polymérase des virus Influenza (FluPol) qui assure transcription et réplication du génome viral dans le noyau de la cellule hôte. Les virus influenza ne disposant pas de la capacité à synthétiser une coiffe à l’extrémité 5’ des ARNm viraux, ils utilisent les ARNm cellulaires coiffés pour amorcer la transcription virale par un mécanisme appelé vol de coiffe. Ainsi, FluPol se fixe sur la coiffe d’un ARNm cellulaire pour le cliver 10-15 nucléotides en aval et générer l’amorce permettant de transcrire l’ARN génomique en ARNm. Par ailleurs, FluPol interagit avec le domaine non structuré de l’ARN-polymérase II cellulaire (Pol II) constitué de 52 répétitions du motif YSPTSPS. La phosphorylation de la sérine5 de ce motif, marque de l’initiation de la transcription cellulaire, apparait être un prérequis à l’interaction FluPol - Pol II. Cette interaction permet vraisemblablement à FluPol de cibler les étapes d’initiation de la transcription. Le premier objectif de ce travail de thèse a été d’identifier des interactions additionnelles entre FluPol et Pol II potentiellement impliquées dans le vol de coiffe. Une interaction entre le domaine N-terminal de lasous-unité PB2 de FluPol et la sous-unité RPB4 de Pol II a ainsi été identifiée. Cette interaction est conservée chez les virus de type A, B et C. Dans une seconde partie, ce travail a permis de mettre en évidence par des approches de séquençage à haut-débit que FluPol reste fixée à Pol II tout au long de la transcription cellulaire et non uniquement à son initiation. Ces approches ont également permis de mettre en évidence un ciblage préférentiel de FluPol pour les gènes ayant un rôle dans l’immunité innée, participant ainsi au contrôle de la réponse innée de l’hôte. Enfin, afin de mieux comprendre le fonctionnement de FluPol, des nanoligands de deux types (des VHH et des protéines artificielles) spécifiques de FluPol ont été sélectionnés. Un VHH s’est avéré bloquer efficacement l’activité enzymatique de FluPol et reconnaitre les sous-unités PA et PB1 de FluPol. A terme, ces nouveaux outils d’étude devraient permettre d’élucider la dynamique des mécanismes moléculaires associés à la transcription et la réplication virale par la caractérisation des fonctions altérées de FluPol et des domaines ciblés à l’échelle atomique.

Camille Migne soutenance le 25 février 2022

• Titre : "Le virus Kemerovo, un orbivirus encéphalitique transmis par les tiques : études in vivo et in vitro"
• Direction : Sara Moutailler et Houssam Attoui (unités Bipar/Virologie)
• Résumé : Les tiques représentent un risque majeur pour la santé humaine et animale et ont, par conséquent, une importance économique majeure. La tique est le plus grand vecteur d’agents pathogènes en Europe et peut transmettre la plus grande variété de microorganismes (bactéries, parasites et virus). Parmi eux, environ 170 virus transmis par les tiques ont été identifiés à ce jour. Ces virus font partie des arbovirus (arthropodborne viruses) transmis par des vecteurs arthropodes hématophages comme la tique, le moustique, le phlébotome et le moucheron piqueur. Les arbovirus et leurs vecteurs forment des complexes où des interactions fortes ont lieu entre eux à différents niveaux. L’aptitude d’un arthropode à transmettre un virus se définit par la compétence vectorielle. L’arthropode doit ingérer le virus sur un hôte vertébré infecté et assurer la multiplication de ce dernier pour ensuite le retransmettre au cours d’un autre repas sanguin sur hôte vertébré sain. Les arbovirus se répliquent dans un vecteur arthropode et un hôte vertébré. Les arbovirus animaux sont principalement des virus à ARN et présentent des taux de mutations élevés par rapport aux virus à ADN. Ces mutations sont notamment dues à un manque de propriété de relecture de leur ARN polymérase ARN dépendante. Leur cycle de vie à 2 hôtes très différents entrainerait la fixation de mutations bénéfiques pour l’infection et la réplication dans 2 types d’hôtes. Les arbovirus ont alors une grande capacité à générer des variants (quasi-espèces) capables d’explorer de nouveaux environnements et d’induire des émergences. Cependant, la variabilité génomique des arbovirus transmis par les insectes a beaucoup été étudiée et l’alternance d’hôtes serait à l’origine de la stabilité génomique de ces virus. Cette hypothèse a ensuite été extrapolée à tous les arbovirus, y compris les virus transmis par les tiques. Or, les tiques et les insectes ont des cycles et des traits de vie différents et les virus ne sont pas soumis aux mêmes pressions. C’est dans ce contexte que ce projet de thèse a été construit et avait pour but d’étudier les interactions entre le virus Kemerovo (KEMV) et son vecteur tique à différents niveaux. KEMV est un Orbivirus découvert en 1962 dans la région Kemerovo en Russie. Il a été impliqué dans des cas humains d’encéphalite en Russie et en Europe Centrale où notamment deux sérotypes, Tribeč (TRBV) et Lipovnik (LIPV), de KEMV circulent. Mais son intérêt a décliné au profit du diagnostic pour le virus de l’encéphalite à tique (TBEV) dans ces régions. La thèse a été menée dans deux modèles : in vivo et in vitro. Dans un premier temps, la compétence vectorielle des tiques Ixodes ricinus et Ixodes persulcatus a été étudiée. Ces travaux ont impliqué la mise en place d’un modèle d’infection des tiques avec KEMV au laboratoire. Les différents critères de la compétence vectorielle ont ensuite été testés pour I. ricinus et I. persulcatus. Au cours de cette étude, nous avons pu mettre en évidence l’influence : (1) du genre viral sur la technique d’infection à utiliser et (2) de l’espèce et de l’origine des tiques lors des essais de compétence vectorielle. Enfin, la seconde partie de ces travaux correspondait à l’étude de l’influence de l’alternance d’hôtes sur la fitness, la virulence et le tropisme de KEMV dans un modèle animal. Le KEMV a été adapté en culture cellulaire selon 3 scenarii : 30 passages en série dans des cellules de mammifère ou de tique ou en alternance entre les 2 types de cellules. Pour se faire, connaitre la biologie de KEMV était nécessaire pour la mise au point et la mise en place des différents passages. La fitness des différentes souches adaptées en culture cellulaire a été étudiée dans notre modèle animal, la souris IFNAR -/-, ainsi que la virulence. Nous avons pu mettre en évidence un lien entre la virulence des souches adaptées et le sexe et l’âge des souris, suggérant la sélection de quasi-espèces au cours des différents passages.

Hortense Decool, soutenance le 20/01/2022

• Titre : "Etude structurale et fonctionnelle du complexe polymérase du métapneumovirus humain (hMPV), cible pour le développement d'antiviraux."
• Direction : Jean-François Elouët (Unité VIM)
• Résumé : Le virus respiratoire syncytial (VRS) et le métapneumovirus humain (hMPV), appartenant à la famille des Pneumoviridae, sont les principaux agents responsables de bronchiolites chez les jeunes enfants. En l’absence de vaccin et de traitement spécifique efficace contre ces infections, le développement de nouvelles stratégies antivirales reste nécessaire. Mon projet de thèse porte sur l’étude fonctionnelle et structurale du complexe polymérase du hMPV. Ce complexe est formé de l’ARN-polymérase ARN dépendante L, de la phosphoprotéine P (cofacteur de la L), de la nucléoprotéine N, et de la protéine M2-1. La nucléoprotéine N, responsable de l’encapsidation du génome viral, existe sous deux formes : une forme libre d’ARN notée N0, et la forme associée à l’ARN génomique et antigénomique notée NC. Au cours du cycle viral, l’ensemble de ces protéines sont retrouvées concentrées au sein d’inclusion cytoplasmiques (ou inclusion bodies, IBs), sites de réplication et transcription du génome viral. Dans ce contexte, mes travaux de thèse ont consisté à i/ Mettre au point un test fonctionnel (minigénome) permettant de tester l’activité de composés antiviraux (développé par la société Janssen®) sur la polymérase L du hMPV, ainsi que sur des mutants d’échappements de cette protéine aux composés, ii/ Caractériser l’interaction NC – P de hMPV, cible d’intérêt pour le développement d’antiviraux, et iii/ Etudier l’interaction entre P et M2-1 afin de mieux caractériser le rôle de M2-1 au cours du cycle viral de hMPV.

Farah Ghieh, Soutenance le 20 décembre 2021

• Titre : "Les arrêts méiotiques : de l'identification des défauts génétiques à l'approche thérapeutique"
• Direction :François Vialard et Béatrice Mandon (UMR BREED)
• Résumé : L’azoospermie, définie comme l’absence de spermatozoïde dans l’éjaculat, concerne 1% des hommes. Elle est soit liée à un défaut de la spermatogénèse, soit à un obstacle sur les voies éjaculatrices. Pour ces patients, seul le recours à un geste chirurgical invasif, une biopsie testiculaire (BT), permettra de retrouver des spermatozoïdes et de proposer une prise en charge en fécondation in vitro. En cas d’azoospermie non-obstructive (ANO) par troubles de la spermatogenèse, les chances de succès ont été estimées à 40%. Or, il n’existe pas de critères prédictifs permettant de récuser un tel geste, et de nouveau marqueurs sont donc nécessaires.Les données récentes de la littérature montrent que l’analyse du génome entier permettrait d’identifier des anomalies génétiques et en particulier en cas d’arrêt de maturation (AM) testiculaire, un phénotype histologique d’ANO, où aucun spermatozoïde n’est retrouvé.L’objectif de mon travail a été de réaliser des investigations génétiques sur ce phénotype d’AM complet et de démontrer que la réalisation d’une analyse complète du génome permettrait une meilleure prise en charge de ces patients. Sur la base d'une altération d’un gène unique par patient, nous avons cherché à confirmer l'hétérogénéité génétique de l’AM complet, et de valider le phénotype humain en reproduisant, dans un modèle murin, une altération génétique connue dans l’AM humain.Pour le premier axe de ce projet nous avons :1 : identifier, pour la première fois, un variant homozygote délétère dans le gène MEI1, qui code pour une protéine connue seulement dans la méiose murine, par l’analyse de deux frères infertiles nés de parents consanguins.2 : réalisé le séquençage exomique complet d’une cohorte de 26 individus AM non apparentés et avons identifié chez 15 sujets des mutations bi-alléliques délétères dans 16 gènes candidats. Au total, une altération a été identifiée chez 58% des patients, et 100% chez les patients consanguins. Nous avons identifié des variants pathogènes dans des gènes méiotiques précédemment décrits dans la littérature, soutenant la signification clinique de ces gènes dans l’AM. De plus, nous avons trouvé des preuves solides de variants pathogènes sur d'autres gènes à expression testiculaire, responsables d’AM. L’effet pathogène des variants identifiés a été validé par l'absence ou la réduction de l'expression des protéines altérées dans les biopsies testiculaires des patients. Ceci a permis de proposer une nouvelle approche dans la prise en charge des patients.3 : identifier une mutation délétère du gène RBMXL2, conduisant à une altération de l’expression de nombreuses protéines essentielles à la spermatogenèse, par dérégulation du spliceosome testiculaire.4- démontrer la possibilité de l’occurrence de plusieurs anomalies par l’étude de patients porteurs d’un remaniement chromosomique.Pour le deuxième axe de ce projet, nous avons généré un modèle murin de la délétion récurrente du gène TEX11 dans l’AM humain, en utilisant la technologie CRISPR/Cas9, pour valider son impact sur la spermatogenèse. Étonnamment, aucune différence n’a été observée dans les résultats de fertilité, de spermatogenèse ou de séquençage d'ARN entre les souris sauvages et les souris Tex11del/Y. Ces résultats interrogent sur la validité de l'utilisation du modèle murin et/ou sur l'impact d'une telle délétion sur la spermatogenèse chez l’humain et/ou sur les mécanismes génétiques et moléculaires d’AM chez la souris.Finalement, ces travaux montrent l’intérêt et l’efficacité de la combinaison du séquençage exomique et de la technologie CRISPR/Cas9 pour explorer les AM complets. Nous avons démontré l’hétérogénéité génétique de l’AM complet, et montré l'importance du diagnostic génétique de ce phénotype pour une meilleure prise en charge des patients. De plus, notre premier modèle murin généré a montré la nécessité de valider les variants humains identifiés.

Anaïs Cazals, Soutenance le 9 décembre 2021

• Titre : Etude de l’impact de la génétique de l’hôte et de la composition du microbiote intestinal sur le portage de Salmonella Enteritidis chez la souris et la poule
• Direction : Fanny Calenge (GABI) et Jean Jaubert
• Résumé : Salmonella enterica Enteritidis (SE) est l’une des principales causes d’intoxication alimentaire humaine, par le biais de la consommation de produits aviaires (viande ou œufs) contaminés. Cette bactérie est portée de manière asymptomatique par la poule, mais peut infecter et rendre malade les consommateurs de ces produits. La sélection génétique et la modulation du microbiote intestinal sont deux moyens prometteurs de diminuer son portage chez la poule et sa propagation en élevage. Les objectifs de cette thèse sont d’identifier les principaux facteurs génétiques et microbiens contrôlant le portage individuel des salmonelles dans deux modèles expérimentaux. Le modèle “poulet” a été utilisé pour l’étude de l’impact du fonds génétique sur la résistance et le microbiote caecal de jeunes individus après une infection par SE. Des analyses de la composition du microbiote et de l’expression des gènes dans les tonsilles caecales ont été menées et ont permis d’identifier des bactéries intestinales (ex. Christensenellaceae), des gènes différentiellement exprimés (ex. Fut2) et des voies de signalisation potentielles (ex. voie des acides gras à chaîne courte) associés avec la réponse à l’infection. Un impact significatif de la lignée sur la composition du microbiote a également été identifié. Le modèle “souris” a été utilisé pour l’identification de régions génomiques de l’hôte contrôlant le portage chronique de SE. Deux populations génétiques de référence, les lignées du Collaborative Cross (CC) et les souris du Diversity Outbred (DO), ont permis d’identifier de nouveaux QTls (Ses11 à Ses17) et des gènes candidats tels que Lingo2 ou Btnl4 associés à la réponse à l’infection par SE. Chez les CC, nous avons également montré une large diversité des charges bactériennes dans le foie et la rate permettant d’identifier des lignées présentant des phénotypes extrêmes à SE, sensibles (ex. CC009/Unc) ou résistantes (ex. CC024/GeniUnc), et pouvant servir de nouveaux modèles expérimentaux. Ce projet a donc permis d'identifier de nouveaux mécanismes associés à la réponse à une infection par SE, grâce à l’exploitation de deux modèles expérimentaux complémentaires.

Raphaël Jami, soutenance le 2/12/2021

• Titre : "Intéractions hôtes-pathogènes lors de l'infection par un alphavirus de la truite arc-en-ciel."
• Direction : Stéphane Biacchesi (Unité VIM)
• Résumé : L’alphavirus de salmonidés (SAV) a un impact considérable sur les élevages de saumons et de truites. Les épidémies récurrentes de SAV entraînent des pertes économiques importantes avec de sérieuses conséquences environnementales sur les stocks sauvages. Si les signes cliniques et pathologiques de l’infection sont assez bien connus, les mécanismes moléculaires impliqués sont quant à eux peu décrits. Au cours de ces travaux de thèse, nous avons démontré que la protéine non-structurale 2 (nsP2) bloque très efficacement l’induction d’interféron de type I, première ligne de défense du système immunitaire lors d’une infection. Cette inhibition dépend de la localisation de nsP2 dans le noyau de la cellule hôte grâce aux deux séquences d’adressage nucléaire (NLS) situées dans sa partie C-terminale. Ces résultats démontrent donc un rôle majeur de nsP2 pour le contrôle par le SAV de la réponse l’immunitaire innée de la cellule hôte. Nous avons également étudié l’effet de mutations portées par la protéine d’enveloppe virale E2 sur sa pathogénicité, grâce à un virus recombinant disponible au laboratoire. Ce virus est atténué et n’induit pas de mortalité lors de l’infection chez la truite arc-en-ciel mais est retrouvé à haut titre dans le sang des poissons lors du pic virémique. Nous avons montré qu’il entraine comme le virus sauvage un retard de croissance chez les poissons infectés. Bien que le tropisme soit identique pour les deux virus, l’absence de mortalité induite par le virus atténué est liée à une réponse immunitaire plus précoce consécutive à une réplication massive de ce virus dès 12 jours post-infection. L’ensemble des résultats obtenus soulignent l’importance des mécanismes d’échappement à la réponse interféron pour le SAV et de la nécessité d’une réponse antivirale précoce pour l’hôte afin d’éliminer l’infection.

Anqui Wang, soutenance le 29 septembre 2021

Titre : "Développement d'aptamères pour l'étude d'Anaplasma phagocytophilum"

Direction : Grégory Karadjian et Isabelle Vallée, Unité Bipar

Les parasites montrent une grande adaptation lors de leur installation chez l’hôte avec une localisation intra ou extracellulaire. Si les protistes sont généralement intracellulaires, la plupart des helminthes (nématodes, trématodes et cestodes) réussissent à envahir leur hôte en s’installant de façon extracellulaire. Les vers nématodes du genre Trichinella sont une exception puisque la majeure partie de leur cycle de vie se déroule dans une niche intracellulaire, soit au niveau de l’épithélium intestinal, soit au niveau de la fibre musculaire striée squelettique. De plus, la cellule musculaire infectée est détournée de sa fonction initiale pour être transformée en cellule nourricière qui permet la survie à long terme du parasite. Alors que la plupart des recherches sur Trichinella s’est concentrée sur des études épidémiologiques et le développement d'outils de contrôle, les connaissances fondamentales sur les interactions du parasite avec son hôte restent à ce jour peu étudiées. Une meilleure compréhension de la relation hôte-parasite permettrait pourtant d’ouvrir de nouvelles perspectives de contrôle. Les "parakines" sécrétées par les larves de Trichinella ont été proposées pour servir de messagers permettant d’établir une communication entre le parasite et la cellule hôte participant entre autres à l’installation du parasite de façon pérenne chez son hôte. La protéine NBL1 est considérée comme une potentielle "parakine" qui serait impliquée dans l'invasion précoce de la fibre musculaire par les larves nouveaux-nées de Trichinella. NBL1 est une sérine protéase immunogène, avec un épitope majeur à l'extrémité C-terminale qui induit une réponse sérologique élevée et précoce lors de l’infection. Le domaine de type trypsine à l'extrémité N-terminale n'a quant à lui pas encore été étudié. Notre travail de thèse a donc eu pour objectif de s’intéresser à cette parakine, NBL1, afin de comprendre son rôle potentiel dans le cycle biologique de Trichinella et en particulier au niveau de la formation de la cellule nourricière dont la paroi est constituée de collagène. Cette étude a d'abord été réalisée en analysant la séquence génomique de NBL1 in silico dans les différentes espèces de Trichinella qui se répartissent en deux clades : encapsulé (formant une paroi épaisse de collagène) et non-encapsulé (formant une paroi très fine de collagène). Cette étude a montré un lien avec la cellule nourricière puisque les séquences génomiques de NBL1 des espèces de Trichinella encapsulées présentent plus de 90% d’homologie entre elles, alors que l’homologie est moindre au sein des espèces non-encpasulées. La protéine recombinante de NBL1 de Trichinella spiralis (Ts-NBL1) a été exprimée afin de réaliser un test d'activité enzymatique de cette sérine protéase. Afin de définir les protéines interagissant avec Ts-NBL1 chez l'hôte l’approche en double hybride de levure a été utilisée pour cribler ces interactants potentiels. La vimentine a ainsi été révélée comme une protéine majeure interagissant avec Ts-NBL1, ce qui est important compte-tenu du lien de la vimentine avec le réseau de synthèse des différents types de collagène. Enfin, pour étudier l’impact de l’expression de Ts-NBL1 dans les cellules musculaires, nous avons mené une étude complète du transcriptome de cellules musculaires squelettiques de souris, C2C12, transfectées avec Ts-NBL1. L’approche de RNA-seq a été utilisée, et a révélé que deux gènes de protéine de choc thermique ont été régulés à la hausse et un gène de facteur paracrine a été régulé négativement. Ces derniers résultats pourraient fournir de nouvelles informations sur la relation entre NBL1 chez Trichinella et les cellules hôtes.

Djabir Larkem, soutenance le 30/06/2021

Titre : Génération d'un nouveau prion spontané et analyse biologique et structurale des fibres amyloïdes lui correspondant.

Direction : Michel Dron (Unité VIM) et Christina Sizun (CNRS)

Résumé :  Les prions résultent d’un changement de conformation de la protéine PrP et sont responsables de maladies neurodégénératives fatales et transmissibles, chez l’homme et l’animal. Sous sa forme prion, la PrP devient insoluble, résistante aux protéases et forme des agrégats riches en feuillet bêta. Les prions convertissent la PrP cellulaire normale en un élément du prion par simple contact, se multipliant ainsi dans le cerveau. Nous montrons qu’une délétion raccourcissant l’hélice H2 de la PrP ovine réduit la stabilité de la protéine et induit sa conversion spontanée en un nouveau type de príon dans un modèle de culture cellulaire. Ce nouveau príon est capable de convertir la PrP mutante mais aussi son fragment C1. Le C1 est une forme raccourcie de la PrP, tronquée en NKterminal par les métalloprotéases, mais est présent avec la PrP entière à la surface cellulaire. Le fragment C1 n’est pas converti par les souches classiques de prion et est considéré comme trop court pour former un prion. Nous montrons au contraire que le C1 de la PrP mutée peut adopter une structure prion autoKréplicative, résistante aux protéases et infectieuse. De plus, les fibres amyloïdes produites in& vitro avec une PrP recombinante présentant la même délétion se sont comportées comme des prions synthétiques, induisant la conversion en prion de la PrP cellulaire homologue et de son fragment C1. L’analyse des fibres par RMN du solide a montré un changement de conformation de la région CK terminale vers une forme enrichie en feuillet bêta.

Joëlle Mettier, soutenance le 29/06/21

Titre : Contribution de la protéine PB1-F2 des virus Influenza A dans l'adaptation d'une souche virale à son hôte.

Direction : Ronan Le Goffic et Christophe Chevalier (Unité VIM)

Résumé : Les virus influenza A (IAV) sont les agents étiologiques de la peste aviaire et de la grippe chez certains mammifères, dont l’Homme. Ils constituent une importante problématique de santé vétérinaire et humaine. La protéine PB1-F2 est un facteur de virulence des IAV dont les fonctions varient selon l’hôte ainsi que la souche virale considérés. La compréhension des mécanismes d’action de cette protéine est incomplète mais son aptitude à moduler la réponse immunitaire de l’hôte suggère une contribution de PB1-F2 dans l’adaptation d’une souche virale à son hôte. L’objectif de ce travail de thèse a été de caractériser les propriétés de PB1-F2 chez l’hôte aviaire et mammifère. En modèles cellulaires, nous n’avons pas observé de modulation de la réponse de l’hôte par la protéine PB1-F2 d’un virus aviaire H7N1 tandis que la protéine PB1-F2 d’un virus H3N2 humain présente une action pro inflammatoire. A l’inverse, en modèle murin, la PB1- F2 du virus H7N1 contribue de façon majeure à la pathogénicité en exacerbant la réponse inflammatoire. De façon surprenante, un virus chimérique de fond génétique H3N2 exprimant la protéine PB1-F2 aviaire H7N1 induit une inflammation réduite chez la souris par rapport au virus H3N2 sauvage. Ainsi, les fonctions de PB1-F2 ne sont pas strictement transposables et dépendent fortement du contexte viral dans lequel elle est exprimée. Enfin, les interactomes différentiels des protéines PB1-F2 ont été définis en cellules aviaires et humaines par biotinylation de proximité (BioID2). Nous avons identifié des voies biologiques régulées par les protéines PB1-F2 étudiées et différencié les voies spécifiques des voies communes. Nos travaux apportent des éléments de caractérisation des fonctions de PB1-F2 chez l’hôte aviaire et mammifère mais également dans un contexte de franchissement de la barrière d’espèce ou de virus réassortant exprimant une PB1-F2 d’origine aviaire

Ronan Griot, soutenance le 30/03/21 

Sujet "Développement d'outils et de méthodes de sélection génomique pour le bar et la daurade."

Direction : Marc Vandeputte (GABI), François Allal et de Sophie Brard-fudulea.

Résumé : La sélection génomique révolutionne la gestion des populations d'élevage depuis 10 ans. En aquaculture, elle commence à être utilisée chez le saumon. En s'appuyant sur le développement de puces de génotypage à 57.000 SNP chez le bar et la daurade, espèces majeures de l'aquaculture méditerranéenne, et sur des phénotypes de résistance à des pathogènes majeurs (nodavirose et vibriose chez le bar, pasteurellose chez la daurade), le doctorant : - Caractérisera l'architecture génétique des résistances à ces pathologies, dans des populations commerciales et expérimentales - Proposera des modèles d'évaluation génomique adaptés et évaluera leur efficacité - Evaluera la pertinence de l'utilisation de SNP pour l'obtention de pedigrees a posteriori, en remplacement des marqueurs microsatellites actuellement utilisés sélection aquacole.

Manon Chadourne soutenance le lundi 29 mars 2021

Titre : "La suppression de Topaz1 perturbe la méiose et l'expression des ARN non-codant longs testiculaires au cours de la spermatogenèse murine." Direction : Béatrice Madon-Pepin et Eric Pailhoux (UMR BREED)

Résumé : Topaz1 (pour Testis and Ovary specific PAZ domain gene 1) est un gène très conservé chez les vertébrés qui présente une expression spécifique dans les cellules germinales. La caractérisation du modèle murin dépourvu du gène Topaz1 a mis en évidence son rôle indispensable pour la fertilité mâle. Les souris mutantes présentent un arrêt de la spermatogenèse lors de la première division méiotique. Les spermatocytes Topaz1-/- bloqués en fin de prophase I de méiose présentent un défaut d’alignement des chromosomes le long de la plaque métaphasique. D'un point de vue histologique, les différences observées entre les testicules de souris Topaz1-/- et Topaz1+/+ apparaissent entre 15 (P15) et 20 (P20) jours après la naissance. Une première analyse transcriptomique par puce à ADN a montré que 10% des gènes dérégulés (DEGs) à P20 sont des ARN non codants longs (lncRNAs). Au cours de cette thèse, des analyses transcriptomiques à haut débit (RNAseq) ont été réalisées à P16 et P18 afin de mieux caractériser le phénotype testiculaire des souris dépourvues du gène Topaz1. Dès P16, le transcriptome testiculaire est perturbé et le nombre de DEGs est multiplié par 10 à P18. Des gènes associés au centrosome, centriole, à la dynamique des microtubules et à la spermatogenèse appartiennent aux voies moléculaires les plus perturbées. De plus, un quart des DEGs sont des lncRNAs. Trois d'entre eux, dérégulés à P16 et à P18, ont été étudiés par hybridation in situ et biologie moléculaire et sont spécifiques des cellules germinales. Puis une lignée de souris exempt d'un de ces lncRNA a été générée grâce à la technologie CripsR/Cas9. Ces animaux mutants se développent normalement et sont fertiles pour les deux sexes. Néanmoins, les souris mâles mutantes présentent une diminution de plus de 50% de la concentration de spermatozoïdes épipidymaires ainsi qu’une modification de paramètres de motilité par rapport à des souris sauvages. Des nouvelles analyses RNAseq ont été réalisées afin d'étudier le transcriptome testiculaire de ces souris. Elles mettent en évidence que ce lncRNA régule un nombre important de gènes codants pour les protéines (environ 80% des DEGs à P18). Là encore, certains d'entre eux régulent la dynamique des microtubules, la spermatogenèse et la génération des gamètes haploïdes. En conclusion, le gène Topaz1 murin est donc essentiel pour la mise en place d’un fuseau bipolaire en fin de prophase I de méiose et son absence empêche la première division méiotique. La dérégulation d’un nombre important de gènes codants pour des protéines du centrosome, des microtubules et de la spermatogenèse ainsi que la forte répression de l'expression de lncRNAs au sein du testicule murin laisse à penser que des complexes ARNs-protéines se forment au cours de la méiose. Dans cette étude, la suppression d'un de ces lncRNA ne perturbe pas la fertilité des souris bien que la concentration spermatique soit réduire de moitié. Chez l'homme, une telle baisse pourrait conduire à des infertilités masculines. Une mutation du gène Topaz1 chez l'homme pourrait aussi induire une azoospermie non obstructive. L'étude des complexes ARN-protéines pourrait représenter un nouveau champ d’investigation dans l’étude des infertilités et notamment de la régulation de la méiose.

Céline Bourdon soutenance le 15 mars 2021

Titre : "Recherche d'associations entre microARNs, variants génétiques et QTL laitiers chez les bovins, caprins et ovins".

Direction : Fabienne Le Provost (UMR GABI) et Gwenola Tosser-Klopp (UMR GenPhyse)

Résumé : La sélection génomique, qui repose sur la prédiction de la valeur génétique des animaux candidats à la sélection à partir de l'information fournie par de très nombreux marqueurs génétiques en utilisant des marqueurs neutres, est un levier pertinent et pérenne. La recherche des mutations causales et leur intégration dans les évaluations génomiques permettraient un gain de précision important. Il est donc essentiel de mieux caractériser les mutations causales responsables de la variabilité des caractères quantitatifs liés à l’efficacité de production et à la qualité des produits tels que le lait. L’objectif de ce projet a été de rechercher des variants génétiques de microARNs exprimés dans la glande mammaire ou présents dans le lait et situés dans des régions génomiques ayant un effet sur des caractères quantitatifs (QTL) laitiers et mammites, dans trois espèces de ruminants. La détection de 59124 variants de microARNs exprimés dans la glande mammaire ou présents dans le lait en bovin, 13427 variants en caprin et 4761 en ovin a été permise grâce au développement d'un script bio-informatique. En bovin, 4679 variants génétiques d'intérêt sont situés dans des QTL laitiers et mammites et 127 en caprin, aucun en ovin. Trois variants bovins détectés ont été validés grâce à des études de GWAS. Les effets biologiques des variants validés ont été étudiés, avec des stratégies différentes selon la localisation et donc l'effet de la mutation. Dans le cas de la mutation située dans la région "seed" du bta-let-7e, le niveau d'expression d'ARNm cibles a été testé. Des résultats non concordants ont été obtenus entre les techniques de qRT-PCR et de RNAseq utilisées. Dans le cas de mutations situées dans les régions flanquantes de bta-miR-92b et bta-miR-486, la présence de ces microARNs a été mesurée dans le lait. Ces analyses n'ont pas révélé de différence d'expression significative des microARNs selon les génotypes. Ce projet a donc permis d'effectuer une analyse globale de variants de microARNs, de leur détection à leurs effets potentiels.

Eliaou Sellem soutenance le 15 mars 2021

Titre :" Les petits ARN non codants du spermatozoïde bovin : de potentiels biomarqueurs de la fertilité mâle ?"

Direction : Hélène JAMMES (UMR BREED) et Laurent SCHIBLER (Allice)

Résumé :L’utilisation de taureaux subfertiles entraîne des pertes de production, une augmentation du taux de réforme des vaches pour infertilité et un gaspillage des ressources. C’est pourquoi le contrôle qualité de la semence utilisée en Insémination Animale est une préoccupation majeure des entreprises de sélection.
Divers protocoles de contrôle qualité ont été développés au cours des dernières décennies, exploitant des biomarqueurs et des paramètres fonctionnels clés mesurés par cytométrie en flux. Toutefois, la capacité
prédictive de ces tests reste limitée et ne permet pas d’identifier les taureaux subfertiles. C’est pourquoi des travaux ont été entrepris dans le cadre du LabCom SeQuaMol, afin d’explorer l’intérêt de l’épigénome
spermatique comme biomarqueur de fertilité chez les taureaux. Ainsi, les travaux menés au cours de cette thèse ont portés sur les petits ARNs non codants (sncRNA), dont le rôle au cours de la spermatogénèse et de la fécondation a été suggéré et démontré. L’amélioration des connaissances sur le contenu en sncRNA du spermatozoïde bovin éjaculé avait comme objectif pratique de développer un outil permettant de fiabiliser la prédiction en routine de la fertilité des taureaux. Les travaux ont été organisés selon trois axes : l’établissement du contenu exhaustif en sncRNA du sperme bovin éjaculé, l’étude de la dynamique d’expression de ces sncRNAs au cours de la maturation épididymaire et l'identification in fine de biomarqueurs associés à la fertilité des taureaux.

Manon Lemasson soutenance le 22 janvier 2021

Titre : "Dialogue moléculaire des virus de l’encéphalite à tique et louping ill avec leur arthropode vecteur, la tique Ixodes ricinus"

Direction : Dr. Jennifer Richardson et Dr. Sandrine Lacour (UMR Virologie du Laboratoire de Santé Animale)

Vendredi 22 janvier 2021, Manon Lemasson, de l’UMR Virologie du Laboratoire de santé animale, a obtenu le titre de Docteur de l’Université Paris Est. Manon a brillamment exposé et défendu ses travaux de thèse portant sur le « Dialogue moléculaire des virus de l’encéphalite à tique et louping ill avec leur arthropode vecteur, la tique Ixodes ricinus » devant un jury présidé par Dr.Nolwenn Jouvenet (Institut Pasteur, Paris) et composé de deux rapporteurs : Pr. Alain Kohl (Medical Research Council-University of Glasgow Centre for Virus Research, Glasgow, Ecosse), et Dr. Pierre-Yves Lozach (UMR Infections Virales et Pathologie Comparée, INRAe-Université Lyon1-EPHE, Lyon) ; de deux examinateurs : Dr. Claude Rispe (UMR Biologie Epidémiologie et Analyse de Risque en Santé Animale, INRAe-Oniris, Nantes) et Dr. Nolwenn Jouvenet; et de la directrice et de l’encadrante de thèse : Dr. Jennifer Richardson et Dr. Sandrine Lacour (UMR Virologie du Laboratoire de Santé Animale).

Sylvain Lempereur (unité TEFOR) soutenance le 18 décembre 2020

Titre : "Analyse morphométrique du cerveau de poisson zèbre: mise en place de procédures d'imagerie et de segmentations rapides"

Direction : Hugues Tabot et Jean-Stephane Joly (unité TEFOR)

Résumé : L’observation d’organismes vivants par microscopie est d’un intérêt scientifique indéniable. Le poisson zèbre est un modèle de choix pour tirer le meilleur de ces observations, sa transparence pouvant être améliorée par des méthodes de clarification de tissus. L’objectif de ma thèse a été de développer un ensemble de méthodes permettant la mise au point une plateforme d’analyse à haut débit. Toutes les étapes ont été considérées : préparation et montage des échantillons, optimisation des acquisitions, développement de méthodes d’analyse des images 3D. Cette plateforme permet d’observer une centaine d’échantillons alignés par recalage de l’axe interoculaire. La segmentation de l’alevin et d’une partie de son cerveau permet l’analyse volumétrique des différentes structures. La capacité de cette méthode a été testée avec deux projets à portée biomédicale : l’étude de mutants possédant des défauts neurodéveloppementaux et l’effet tératogène de traitements anticancéreux. Nous avons montré que la plateforme permet l’obtention de résultats précis par la volumétrie. Cette plateforme et les résultats associés ont fait l’objet d’une publication. Au cours de ma thèse, je me suis aperçu des limites des méthodes de clarification. J’ai donc développé un algorithme de correction du contraste publié dans un second article. Je suis convaincu que mon travail de thèse va offrir à la communauté poisson zèbre comme à d’autre communauté un nouvel outil permettant d’analyser de nombreux processus biologiques à grande échelle et avec une très forte résolution. Des applications supplémentaires sont discutées dans la partie perspectives de ma thèse.

 Jonathan d'Ambrosio (unité GABI) soutenance le 17 décembre 2020

Titre : L’intérêt et optimisation de la sélection génomique chez la truite arc-en-ciel

Direction : Florence Phocas et Mathilde Dupont-Nivet (GABI)

Résumé : Les programmes de sélection trutticoles français utilisent depuis 2004 une sélection généalogique avec des pedigrees établis par marquage moléculaire et des performances mesurées sur un à deux milliers de collatéraux des candidats à la sélection. La sélection génomique (SG) s’impose comme une évolution évidente si elle peut être mise en œuvre de manière techniquement et économiquement efficace. Un premier outil de génotypage à moyenne densité (MD) incluant 57000 marqueurs étant disponible depuis 2015, l’objet de la thèse était d’évaluer l’intérêt de la SG pour trois lignées françaises de truite arc-en-ciel. Un préalable était d’évaluer si la densité de la puce MD était suffisante pour que le déséquilibre de liaison entre marqueurs successifs permette une SG efficace au regard de la diversité génétique des lignées françaises. Les tailles efficaces des lignées ont été estimées à des valeurs de 50 à 70 et le déséquilibre de liaison entre marqueurs successifs à des valeurs (r²~0,30) compatibles avec une bonne efficacité de la SG. Ces résultats ont été confirmés par des études de validation croisée de la précision de la SG pour divers caractères de reproduction, résistance à la nécrose pancréatique infectieuse (NPI), croissance, rendement de découpe et qualité de la chair. Avec des héritabilités estimées limitées (NPI) à fortes (poids éviscéré et étêté), tous ces caractères sont très polygéniques : peu de régions génomiques expliquent plus de 1% de la variance génétique et aucune région à effet majeur (> 10% de la variance) n’a été identifiée. Les résultats obtenus permettent de conclure à une précision de la SG supérieure de 10 à 37% (selon les caractères étudiés) par rapport à la sélection basée sur le pedigree. Ils ouvrent des pistes pour l’optimisation économique de l’investissement en SG par utilisation de puces à plus basse densité permettant d’obtenir une précision de la SG proche de celle obtenue en MD (perte d’efficacité < 5% au-delà de 6000 marqueurs) et par réduction du nombre de collatéraux phénotypés. En effet, 700 individus collatéraux des candidats à la sélection semblent suffisants pour obtenir des précisions de la SG supérieures à celles d’une sélection sur pedigree. Les entreprises de sélection françaises peuvent donc mettre en œuvre une SG techniquement efficace et rapidement rentable en truite arc-en-ciel.

Lidia Chavinskaia (unité GABI) soutenance le 16 décembre 2020

Titre : La vache globale. La génétique quantitative dans la globalisation de la sélection bovine

Direction : Pierre-Benoit Joly et Vincent Ducrocq (GABI)

Résumé : Cette thèse interdisciplinaire traite la question de la globalisation au travers des organismes vivants impliqués dans les organisations sociotechniques industrielles. La vache, animal qui évolue aux côtés des humains depuis le Néolithique, est porteuse de valeurs et d’enjeux économiques, politiques, culturels et technologiques constitutifs de notre société. La race Holstein, incarnation de l’animal ‘moderne’ par excellence, tel un mix de nature, culture et technoscience, est devenue symbolique de la globalisation dans le monde animal. Présente dans 130 pays et adoptée par de nombreux imaginaires culturels, elle pose néanmoins question des limites biologiques de la globalisation industrielle et marchande. En suivant les acteurs de la sélection bovine au niveau international, la thèse porte un double regard sur cette question depuis le champ des STS (Science and Technology Studies) d’une part et depuis la discipline de la génétique animale d’autre part. Représentés par les scientifiques généticiens, les gènes bovins apparaissent pleinement comme acteurs des processus globalisants inhérents à notre ‘modernité’ technoscientifique. Leurs circulations (ré)agencent des liens invisibles mais non moins constructifs du monde global. Les interactions entre les gènes et leur environnement produisent des effets qui vont bien au-delà des limites physiques du corps animal et façonnent le paysage mondial de la sélection et des productions animales. Les tensions qui s’accentuent entre les acteurs scientifiques et marchands, entre les théories et les pratiques, entre les pays dits développés et ceux en développement appellent à porter un regard différent sur les activités industrielles impliquant les organismes vivants. Ce regard holistique est porté ici au travers de l’unité entre l’animal et son milieu qui dépasse le système de production stricto sensu. La notion d’interaction génotype-milieu issue de la génétique, amenée à l’existence par ses méthodes statistiques et mise en politique dans la globalisation de la sélection bovine permet de rendre compte du lien intrinsèque et complexe entre la vie biologique et la vie sociale

Anna-Charlotte Doublet (unité GABI) soutenance le 10 décembre 2020

Titre : La diversité génétique à l’ère de la génomique : évolution de la consanguinité et ses conséquences dans trois races bovines laitières françaises

Direction : Denis Laloë (GABI)

Résumé : La sélection génomique, mise en place depuis 2009 en France, a drastiquement modifié les schémas de sélection dans les races bovines laitières françaises de grand effectif en augmentant le nombre de candidats à la sélection et en réduisant les intervalles de génération. L’essor de l’utilisation du transfert embryonnaire a également remanié les schémas de sélection, intensifiant la sélection des mères à taureaux et réduisant encore les intervalles de génération. Ces technologies permettent une augmentation du progrès génétique.Cependant, si leur utilisation n’est pas maîtrisée, elles mettent en danger la diversité génétique de ces races. Cette perte de diversité, caractérisée par une augmentation de la consanguinité, peut s’accompagner de dépression de consanguinité, d’une baisse de l’efficacité de la sélection et une perte de potentiel adaptatif. Il est donc primordial de comprendre et de prédire l’impact de ces changements sur la diversité génétique à l’ère de la génomique, afin de mieux la maintenir.Un bilan de la mise en place de la sélection génomique a montré que cette technologie a permis une augmentation du progrès génétique annuel chez la Montbéliarde, la Normande et la Prim’Holstein mais que la perte de diversité génétique s’est accélérée seulement chez la Prim’Holstein.Une étude par simulations a montré que, dans le cadre de la sélection génomique, l’utilisation intensive du transfert embryonnaire dans un schéma de sélection de type Montbéliarde présentait un risque pour la diversité génétique, et que la réduction du nombre de taureaux dans ces schémas causait à la fois une baisse du progrès génétique et une accélération de la perte de diversité génétique.Dans la race Montbéliarde, la dépression de consanguinité a fait baisser les performances pour cinq caractères de production et de santé sur les six caractères étudiés. Les effets de la consanguinité sur ces performances sont très hétérogènes le long du génome.Gérer la consanguinité et ses conséquences dans les races bovines laitières françaises nécessite la mise en œuvre de mesures efficaces, éthiques et applicables sur le terrain

Gwendoline David (unité GABI) soutenance le 9 décemre 2020

Titre : Structuration spatio-temporelle des communautés microbiennes dans les écosystèmes d’eau douce

Direction : Elisa Thébault (Laboratoire Ecologie, Systematique et Evolution) et Gwendal Restoux (GABI)

Résumé : Les microorganismes constituent la forme de vie la plus abondante et diverse sur Terre et ils présentent une grande diversité phylogénétique et métabolique. Ils sont donc impliqués dans les cycles biogéochimiques et les réseaux trophiques, ce qui en fait des acteurs clés du fonctionnement des écosystèmes. Pour décrypter l'écologie des microorganismes, il est essentiel de prendre en compte les échelles spatiales, temporelles et taxonomiques. Bien que des paramètres abiotiques et biotiques aient été identifiés comme influençant la composition des communautés microbiennes dans les écosystèmes aquatiques (e.g. la température, la prédation), des études complémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre la structure des communautés microbiennes. Cependant, l'étude des interactions biotiques entre microorganismes est difficile en raison de leur petite taille, de la grande diversité et du peu d’individus cultivés. Cette thèse de doctorat vise à décrire la diversité microbienne au sein de deux types d'écosystèmes d'eau douce encore peu étudiés, et à identifier les facteurs qui déterminent la composition de leurs communautés microbiennes. La première partie de cette thèse vise à décrire la distribution spatiale (horizontale et verticale) des protistes planctoniques du lac Baïkal (Sibérie, Russie). Nous nous sommes intéressés à des échantillons collectés en été 2017 le long d'un transect de ~600 km couvrant les trois bassins du lac, de la surface aux profondeurs (~1500 m) et du littoral au pélagique. Les trois autres parties présentent une étude de huit ans de la composition et de la dynamique temporelle des communautés microbiennes des trois domaines du vivant, à la surface de cinq petits écosystèmes d'eau douce (sud-ouest de Paris, France). Les échantillons ont été collectés à deux fréquences, mensuelle (2011-2013) et saisonnière (2011-2019). Les communautés planctoniques ont été caractérisées par le séquençage des gènes ARNr 16S et 18S. Dans tous les écosystèmes, les communautés microbiennes sont très diverses, couvrant tous les super-groupes eucaryotes et procaryotes connus. Elles incluent des lignées typiquement marines (e.g. diplonémide, MAST), ce qui suggère que la frontière entre le marin et l'eau douce pourrait être plus fine que prévu. Des taxons encore peu connus ont aussi été détectés, tels que des bactéries du Candidate Phyla Radiation. Des analyses multivariées ont montré que seule une faible fraction de la variance des communautés peut être expliquée par les paramètres abiotiques étudiés. Pour les variations spatiales, nous avons constaté une faible variabilité des communautés du lac Baïkal dans les différents bassins, mais avec une forte stratification le long de la colonne d'eau. La profondeur, qui traduit les variations environnementales (e.g. la lumière) dans la colonne d'eau, semble influencer significativement les communautés. Les petits écosystèmes abritent différentes communautés microbiennes malgré leur proximité géographique. Pour les variations temporelles, deux dynamiques ont été identifiées. À l'échelle intra-annuelle, les communautés sont caractérisées par une forte saisonnalité. Cependant, moins de 2% des unités taxonomiques opérationnelles présentent une récurrence saisonnière. Cela suggère que les écosystèmes ont un fonctionnement saisonnier, malgré des dynamiques individuelles imprévisibles. À l'échelle interannuelle, les communautés microbiennes sont de plus en plus différentes au cours des huit années, indiquant des changements continus dans leur composition. Enfin, l’inférence des interactions microbiennes grâce aux réseaux de cooccurrence reflète les variations spatio-temporelles précédemment observées. En effet, les communautés sont plus complexes à la surface du lac Baïkal qu'en profondeur. De plus, les petits écosystèmes partagent des topologies similaires pour chaque saison. Cela souligne l'importance des interactions écologiques chez les communautés microbiennes, dans l'espace et le temps.

Audrey Hulot (unité GABI) soutenance le 26 novembre 2020

Titre : Analyse de données -omiques : clustering et inférence de réseaux

Direction : Henri-Jean Garchon et Florence Jaffrézic (GABI)

Résumé : Le développement des méthodes de biologie haut-débit (séquençage et spectrométrie de masse) a permis de générer de grandes masses de données, dites -omiques, qui nous aident à mieux comprendre les processus biologiques.Cependant, isolément, chaque source -omique ne permet d'expliquer que partiellement ces processus. Mettre en relation les différentes sources de donnés -omiques devrait permettre de mieux comprendre les processus biologiques mais constitue un défi considérable.Dans cette thèse, nous nous intéressons particulièrement aux méthodes de clustering et d’inférence de réseaux, appliquées aux données -omiques.La première partie du manuscrit présente trois méthodes. Les deux premières méthodes sont applicables dans un contexte où les données peuvent être de nature hétérogène.La première concerne un algorithme d’agrégation d’arbres, permettant la construction d’un clustering hiérarchique consensus. La complexité sous-quadratique de cette méthode a fait l’objet d’une démonstration, et permet son application dans un contexte de grande dimension. Cette méthode est disponible dans le package R mergeTrees, accessible sur le CRAN.La seconde méthode concerne l’intégration de données provenant d’arbres ou de réseaux, en transformant les objets via la distance cophénétique ou via le plus court chemin, en matrices de distances. Elle utilise le Multidimensional Scaling et l’Analyse Factorielle Multiple et peut servir à la construction d’arbres et de réseaux consensus.Enfin, dans une troisième méthode, on se place dans le contexte des modèles graphiques gaussiens, et cherchons à estimer un graphe, ainsi que des communautés d’entités, à partir de plusieurs tables de données. Cette méthode est basée sur la combinaison d’un Stochastic Block Model, un Latent block Model et du Graphical Lasso.Cette thèse présente en deuxième partie les résultats d’une étude de données transcriptomiques et métagénomiques, réalisée dans le cadre d’un projet appliqué, sur des données concernant la Spondylarthrite ankylosante.

Sébastien Taussat (unité GABI) soutenance le 26 juin 2020

Titre : Etude du déterminisme génétique de l’efficience alimentaire en bovins allaitants en vue d’une prise en compte dans les évaluations génomiques bovine

Direction : Gilles Renand (GABI) et Sébastien Fritz (Allice)

Résumé : La rentabilité des élevages bovins allaitants ne s’est pas améliorée ces dernières années malgré la sélection génétique réalisée. L’augmentation de la quantité de concentrés donnés aux animaux est en partie responsable de cette situation. L’objectif de la thèse est d’étudier la possibilité d’améliorer génétiquement l’efficience alimentaire des bovins allaitants dans un contexte où une même population doit être efficiente avec différents types d’aliments. Les stations de contrôle individuel (CI) ont été utilisées pour évaluer génétiquement les taureaux sur l’efficience alimentaire. Mais l’aliment étant différent de ceux utilisés en ferme, il est donc nécessaire de valider cet outil dans le cadre d’une sélection génétique sur ce caractère. Trois critères d’efficience alimentaire ont été utilisés dans cette thèse, à savoir la consommation moyenne journalière résiduelle, le gain moyen quotidien résiduel et le ratio d’efficience alimentaire. Des estimations de paramètres génétiques ont été réalisées dans trois populations expérimentales Charolaises, deux composées de taurillons et une de génisses, pour observer les relations génétiques avec leurs pères évalués en station de CI. Les résultats ont montré que les relations génétiques entre les taureaux de CI et les taurillons étaient élevées pour tous les caractères. Cependant avec les génisses, les relations étaient très faibles à nulles. Ces travaux montrent que l’efficience alimentaire peut être sélectionnée à partir des stations CI pour la population mâle. Ce caractère est influencé par la composition corporelle des animaux, à savoir que les animaux efficients ont un dépôt supérieur en protéines dans l’organisme et des besoins d’entretien moindre dans les organes. Des analyses d’association (GWAS) ont également confirmé le déterminisme complexe de l’efficience alimentaire et des processus biologiques ont pu être mis en avant. Des analyses sont encore nécessaires pour tester l’évaluation génomique de ce caractère dans la population bovine allaitante française.

Clémentine Escoufflaire (unité GABI) soutenance le 16 juin 2020

Titre : Détection chez le bovin de polymorphismes génétiques au niveau du génome mitochondrial et des chromosomes sexuels et caractérisation de leurs effets sur les caractères de production, reproduction et santé

Direction : Hélène Hayes (GABI)

Résumé : Malgré leurs rôles dans l’expression de caractères de fertilité et dans le métabolisme énergétique, le génome mitochondrial et les chromosomes sexuels ne sont actuellement pas pris en compte dans les évaluations génomiques bovines françaises. Cette thèse a pour but d’étudier la variabilité génétique du génome mitochondrial et des chromosomes X et Y, de détecter des polymorphismes génétiques et de caractériser leurs effets sur les caractères de production, reproduction et santé. L’étude des schémas de transmission uniparentale, a mis en évidence une disparité entre une faible diversité des haplotypes du chromosome Y et un grand nombre de lignées mitochondriales dans de nombreuses races bovines. La présence à très faible fréquence de porteurs d’haplogroupes dont la divergence est antérieure à la domestication des bovins taurins a été identifié par génotypage. Deux études ont été réalisées pour estimer l’effet des différents variants identifiés sur le génome mitochondrial et le chromosome Y sur certains caractères d’intérêt zootechnique. Puis, une approche de génétique inverse a permis d’exploiter des données des séquences pour détecter sur le chromosome X des mutations candidates responsables d’anomalies et des mutations pouvant avoir un effet sur la fertilité mâle ou femelle ou entraînant un biais d’inactivation du chromosome X. En parallèle, le mécanisme génétique d’une anomalie liée au chromosome X responsable d’un cas de dysplasie ectodermique hypohidrotique a été décrit chez une génisse de race Holstein. Enfin, des pistes de réflexions sont proposées afin d’initier une meilleure prise en compte des chromosomes sexuels et du génome mitochondrial dans la sélection des bovins.

Francesca Massacci (unité GABI) soutenance le 17 mars 2020

Titre : Une approche intégrative pour l’étude de l’impact des antibiotiques sur le microbiote intestinal du porc et leurs alternatives pour la prévention des maladies liées à la production des porcs

Direction : Claire Rogel-Gaillard (GABI) et Paolo Trevisi

Résumé : En élevage porcin, le sevrage est une période critique caractérisée par un stress nutritionnel, environnemental et social, avec une forte sensibilité des animaux à la diarrhée. Le microbiote intestinal doit s'adapter à un changement alimentaire, avec le passage d'une alimentation lactée à un aliment plus complexe à base de céréales, et les animaux sont soumis à la pression exercée par les agents infectieux environnementaux. Les bactéries entérotoxiques Escherichia coli (ETEC) sont les principaux agents pathogènes responsables de la diarrhée post-sevrage et peuvent entrainer des pertes économiques considérables. Le rôle de la génétique de l’hôte dans la sensibilité à l'infection est bien établi, le polymorphisme des gènes Mucine 4 (MUC4) et Fucosyltransférase 1 (FUT1) étant associé à la sensibilité à ETEC F4 et F18, respectivement. Nous avons réalisé deux études afin d’analyser l’effet de facteurs pouvant influer sur la sensibilité des porcelets à la diarrhée au sevrage. Dans une première étude, nous avons évalué l'impact de l'âge au sevrage sur la diversification du microbiote intestinal, par comparaison du microbiote d’animaux sevrés à différents âges. Quarante-huit porcelets de race Large White ont été répartis en quatre groupes de 12 animaux sevrés à 14 jours (sevrage précoce), 21 ou 28 jours (âge au sevrage courant en élevage intensif) et 42 jours (sevrage tardif). La composition bactérienne du microbiote a été établie par séquençage du gène de l'ARNr 16S d’ADN fécal extrait de selles prélevées le jour du sevrage, sept jours après et à l'âge de 60 jours. Nous avons montré que le sevrage tardif augmente la diversité du microbiote, avec une plus grande abondance de Faecalibacterium prausnitzii identifiée comme bénéfique chez l'homme. Ces résultats suggèrent que la composition du microbiote intestinal pré-sevrage conférée par un sevrage à 42 jours pourrait améliorer la santé intestinale des porcelets, en leur permettant d’acquérir un microbiote plus diversifié avec des bactéries potentiellement bénéfiques lors du sevrage. La seconde étude a eu comme objectif d’évaluer, chez des porcelets sevrés, les effets du génotype des gènes MUC4 et FUT1 et des voies d'administration de l’amoxicilline sur la présence de diarrhée et la composition du microbiote fécal, lors d'une infection naturelle par des souches d'ETEC multirésistantes. Soixante et onze porcelets ont été répartis en trois groupes: deux groupes se différenciant par la voie d'administration de l'amoxicilline, parentérale (P) ou orale (O), et un groupe témoin sans antibiotiques (C). Nous avons confirmé que MUC4 et FUT1 sont des marqueurs génétiques de l’hôte pour la sensibilité aux infections à ETEC et montré que le traitement à l'amoxicilline pouvait avoir des effets néfastes sur la santé du porc au cours d'une infection à ETEC multirésistante, accentués lors d’une administration par voie orale. Les deux études ont mis en évidence l’importance de considérer des méthodes alternatives de conduite d’élevage. Avec la nécessité de limiter l'utilisation d'antibiotiques, la sélection de génotypes résistants, la supplémentation en next-generation probiotics dans l’alimentation et une meilleure optimisation de l'âge au sevrage devraient être prises en compte dans les pratiques, afin de favoriser un microbiote intestinal diversifié, capable de réduire les diarrhées au sevrage.

Marie Berodier (unité GABI) soutenance le 30 janvier 2020

Titre : Utilisation en ferme des données de génotypage pour une gestion optimisée et durable de l'élevage laitier

Direction : Vincent Ducrocq (GABI)

Résumé : Depuis une dizaine d’années, de nouvelles méthodes d’estimation du niveau génétique des bovins sont proposées aux éleveurs de race Montbéliarde. Ces méthodes reposent sur le génotypage des individus, c’est-à-dire la lecture du génome en certains points-clés afin de connaitre une partie de ses caractéristiques. Ces informations peuvent être utilisées au cours de la vie de l’animal pour choisir le meilleur partenaire afin de produire une descendance conforme aux attentes de l’éleveur.Par une augmentation de la fiabilité et le large éventail des informations à disposition pour planifier et optimiser les accouplements à venir, le génotypage des femelles permet un plus grand progrès génétique, un plus faible apparentement des couples et un risque de concevoir un embryon atteint d’anomalie génétique diminué. La prise en compte des objectifs de sélection spécifiques du système d’élevage où évolue le troupeau permet d’améliorer encore ces résultats.