Annotating the human genome

2 Abstract2.1 En françaisLe séquençage du génome humain est un pré-requis fondamental à la compréhension de la biologie de l'être humain. Ce projet achevé, les scientifiques ont dû faire face à une tâche aussi importante, comprendre cette suite de 3 milliards de lettres qui compose notre génome. Le consortium ENCODE (ENCyclopedia Of Dna Elements) fût formé comme une suite logique au projet du génome humain. Son rôle est d'identifier tous les éléments fonctionnels de notre génome incluant les régions transcrites, les sites d'attachement des facteurs de transcription, les sites hypersensibles à la DNAse I ainsi que les marqueurs de modification des histones. Dans le cadre de ma thèse doctorale, j'ai participé à 2 sous-projets d'ENCODE. En premier lieu, j'ai eu la tâche de développer et d'optimiser une technique de validation expérimentale à haut rendement de modèles de gènes qui m'a permis d'estimer la qualité de la plus récente annotation manuelle. Ce nouveau processus de validation est bien plus efficace que la technique RNAseq qui est actuellement en train de devenir la norme. Cette technique basée sur la RT-PCR, m'a notamment permis de découvrir de nouveaux exons dans 10% des régions interrogées. En second lieu j'ai participé à une étude ayant pour but d'identifier les extrémités de tous les gènes des chromosomes humains 21 et 22. Cette étude à permis l'identification à large échelle de transcrits chimères comportant des séquences provenant de deux gènes distincts pouvant être à une grande distance l'un de autre.2.2 In EnglishThe completion of the human genome sequence js the prerequisite to fully understand the biology of human beings. This project achieved, scientists had to face another challenging task, understanding the meaning of the 3 billion letters composing this genome. As a logical continuation of the human genome project, the ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements) consortium was formed with the aim of annotating all its functional elements. These elements include transcribed regions, transcription binding sites, DNAse I hypersensitive sites and histone modification marks. In the frame of my PhD thesis, I was involved in two sub-projects of ENCODE. Firstly I developed and optimized an high throughput method to validate gene models, which allowed me to assess the quality of the most recent manually-curated annotation. This novel experimental validation pipeline is extremely effective, far more so than transcriptome profiling through RNA sequencing, which is becoming the norm. This RT-PCR-seq targeted-approach is likewise particularly efficient in identifying novel exons, as we discovered about 10% of loci with unannotated exons. Secondly, I participated to a study aiming to identify the gene boundaries of all genes in the human chromosome 21 and 22. This study led to the identification of chimeric transcripts that are composed of sequences coming form two distinct genes that can be map far away from each other.

Blow-up, concentration phenomenon and global existence for the Keller-Segel model in high dimension

"Vegeu el resum a l'inici del document del fitxer adjunt."

Gaussian estimates for the density of the non-linear stochastic heat equation in any space dimension

In this paper, we establish lower and upper Gaussian bounds for the probability density of the mild solution to the stochastic heat equation with multiplicative noise and in any space dimension. The driving perturbation is a Gaussian noise which is white in time with some spatially homogeneous covariance. These estimates are obtained using tools of the Malliavin calculus. The most challenging part is the lower bound, which is obtained by adapting a general method developed by Kohatsu-Higa to the underlying spatially homogeneous Gaussian setting. Both lower and upper estimates have the same form: a Gaussian density with a variance which is equal to that of the mild solution of the corresponding linear equation with additive noise.

Notes on the Sand Fly Fauna (Diptera:Psychodidae) in the State of Rio Grande do Sul, Brazil

The authors report the catching of 13 different species at the Aparados da Serra National Park and at the Turvo State Park in the municipalities of Cambará do Sul and Tenente Portela, respectively, both in the State of Rio Grande do Sul, where those species were practically unknown

Characterization of Trypanosoma cruzi Strains Isolated from Chronic Chagasic Patients, Triatomines and Opossums Naturally Infected from the State of Rio Grande do Sul, Brazil

Thirty-five Trypanosoma cruzi strains were isolated from chronic chagasic patients, triatomines and opossums from different municipalities of the State of Rio Grande do Sul. Parasites were characterized by means of mice infectivity, enzyme electrophoresis and randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis. Twenty-nine strains were isolated from chagasic patients, 4 from triatomines (2 from Triatoma infestans and 2 from Panstrongylus megistus) and 2 from opossums Didelphis albiventris. Thirty-three T. cruzi strains were of low and 2 strains of high virulence in mice. Both virulent strains were isolated from P. megistus. Isoenzyme analysis of the strains showed 3 different zymodemes. Eleven strains isolated from chagasic patients and 2 from D. albiventris were Z2. Eighteen strains from patients and 2 from T. infestans were ZB and 2 T. cruzi strains isolated from P. megistus were Z1. RAPD profiles obtained with 4 random primers showed a high genetic heterogeneity of the T. cruzi strains. Zymodeme 2 and ZB strains were the more polymorphic. A band sharing analysis of the RAPD profiles of Z2 and ZB strains using 3 primers, showed a very low percentage of shared bands, 20% among 13 ZB strains and 14% among 13 Z2 strains. According to the isoenzyme results, 3 T. cruzi populations were present in State of Rio Grande do Sul. Zymodeme 2 and ZB strains were found infecting man (domiciliar transmission cycle) whereas Z1 strains were found infecting the sylvatic vector P. megistus

Evolution, maintenance and ecological consequences of genetic caste determination in " Pogonomyrmex " harvester ants

Summary Division of labor between reproducers (queens) and helpers (workers) is the main characteristic of social insect societies and at the root of their ecological success. Kin selection models predict that phenotypic differences between queens and workers should result from environmental rather than from genetic differences. However, genetic effects on queen and worker differentiation were found in two populations-of Pogonomyrmex harvester ants. Each of the two populations is composed of two genetically distinct lineages. Queens (which can be of either lineage) generally mate with males of their own and of the alternate lineage and produce two types of female offspring, those fertilized by males of the queens' lineage which develop into queens and those fertilized by males of the alternate lineage which develop into workers. All four lineages were further suggested to be themselves of hybrid origin between-the species P: barbatus and P. rugosus, in which queens and workers do not differ genetically. In a first set of experiments, we tested if female caste determination (the differentiation into queens and workers) in the lineages was genetically hardwired and if it was associated with costs in terms of the ability to optimally allocate resources to the production of queens and workers. To this end we first mated queens of-two lineages to a single male. Queens mated to a male of the alternate lineage successfully raised worker offspring whereas queens mated to a male of their own lineage almost always failed to produce workers. This reveals that pure-lineage individuals have lost the ability to develop into workers. Second, we analyzed offspring produced by naturally mated queens. During the stage of colony founding when only workers are produced, naturally mated queens laid a high proportion of pure-lineage eggs but the large majority of these eggs failed to develop. As a consequence, the number of offspring produced by incipient colonies decreased linearly with the proportion of pure-lineage eggs laid by queens. Moreover, queens of the lineage most commonly represented in a given population produced more pure-lineage eggs, in line with the view that they mate randomly with the two types of males and indiscriminately use their sperm. Altogether these results predict frequency-dependent founding success for pairs of lineages because queens of the more common lineage will produce more pure-lineage eggs and their colonies be less successful during the stage of colony founding. To describe the distribution of populations characterized with genetic caste determination relative to the populations with environmental caste determination we genotyped queens and workers collected during a large survey of -additional populations. Genetic caste determination associated with pairs of interbreeding lineages was frequent and widespread in the studied range and we identified four additional lineages displaying genetic caste determination. Overall, there were thus eight highly differentiated lineages with genetic caste determination. These lineages always co-occurred in the same complementary lineage pairs. Three of the four lineage pairs appeared to have a common origin, while their relationship with the forth could not be resolved. The genetic survey also revealed that, in addition to being genetically isolated from one another, all eight lineages were genetically distinct from P. rugosus and P. barbatus, even when colonies of interbreeding lineages co-occurred with colonies of either putative parent at the same site. This raised the question of the mechanisms involved in the reproductive isolation between the lineages and the parental species and between the two lineages of a lineage pair. At a site where one lineage pair co-occurred with P. rugosus, we identified two pre-zygotic mechanisms (differences in timing for mating flights between P. rugosus and the lineage pair and assortative mating) and one post-zygotic mechanism (high levels of hybrid unviablility) which in combination may largely account for the reproductive isolation between the lineages and their parental species. The mechanisms accounting for the reproductive isolation between the two lineages of a lineage pair varied across lineage pairs. In one lineage pair, inter-lineage individuals exclusively occurred in the sterile worker caste, raising the possibility that inter-lineage eggs have completely lost the ability to develop into queens in this lineage pair and that there is thus no opportunity for gene flow. In each of the three remaining lineage pairs, inter-lineage queens were produced by a minority of colonies. In these lineage pairs, colonies headed by inter-lineage queens failed to grow sufficiently to produce reproductive individuals which may account for the reproductive isolation between co-occurring lineages in three lineage pairs. In conclusion, the results of this thesis show that genetic caste determination is costly but widespread in Pogonomyrmex harvester ants. Reproductive isolation among the lineages and between the lineages and the parental species as well as frequency-dependent founding success for co-occurring lineages may contribute to the persistence of this extraordinary system. Résumé La division du travail entre individus reproducteurs (les reines) et individus non-reproducteurs (ouvrières) représente la caractéristique principale des sociétés d'insectes et est à la base de leur succès écologique. Des modèles de sélection de parentèle prédisent que les différences phénotypiques entre reines et ouvrières devraient provenir d'effets environnementaux plutôt que de différences génétiques. Malgré ce fait, des effets génétiques sur la différentiation entre reines et ouvrières ont été montrés dans deux populations de fourmis moissonneuses du genre Pogonomyrmex. Chacune des deux populations est composée de deux lignées génétiquement distinctes. Les reines de chaque lignée s'accouplent en général avec des mâles de leur propre lignée ainsi qu'avec des mâles de l'autre lignée et produisent deux types d'oeufs, ceux qui sont fécondés par les mâles de leur propre lignée qui se développent en nouvelles reines et ceux qui sont fécondés par les mâles de l'autre lignée qui se développent en ouvrières. Il a été suggéré que les lignées sont elles-mêmes des hybrides entre les deux espèces P. barbatus et P. rugosus. Dans ces deux espèces, les reines et ouvrières ne sont pas génétiquement distinctes. Dans une première série d'expériences, nous avons testé si la détermination de la caste femelle (le développement en reine ou en ouvrière) est génétiquement rigide et si elle est associée à des coûts en terme de capacité à allouer de façon optimale les ressources pour la production de reines et d'ouvrières. Pour cela nous avons accouplé des reines de deux lignées avec un seul mâle. Les reines accouplées avec un mâle de l'autre lignée ont élevé de nouvelles ouvrières avec succès alors que les reines accouplées avec un mâle de leur propre lignée ont presque toujours échoué à produire des ouvrières. Ceci montre que les individus de lignée pure ont perdu la capacité de se développer en ouvrière. Deuxièmement, nous avons analysé la descendance de reines qui se sont accouplées naturellement. Durant le stade de fondation de la colonie, où seules des ouvrières sont élevées, les reines accouplées naturellement ont pondu une grande proportion d'oeufs de lignée pure mais la majorité de ces derniers ne se sont pas développés. En conséquence, le nombre de descendants produits par des colonies fondatrices diminuait linéairement avec la proportion des oeufs de lignée pure pondus par la reine en accord avec l'hypothèse que les reines s'accouplent au hasard avec les deux types de mâles et utilisent leur sperme aléatoirement. Dans l'ensemble; ces résultats prédisent un succès de fondation fréquence-dépendant pour les deux lignées, car les reines de la lignée la plus fréquente produiront .plus d'oeufs de lignée pure et leurs colonies auront moins de succès lors de la fondation de colonies par rapport aux colonies de la lignée la moins fréquente. Pour décrire la distribution des-populations caractérisées par une détermination génétique des castes par rapport aux populations caractérisées par une détermination environnementale des castes, nous avons génotypé des reines et des ouvrières qui ont été collectées lors d'une analyse de populations supplémentaires. La détermination génétique des castes associée à des croisements entre lignées est fréquente et largement répartie dans l'aire étudiée. Nous avons identifié quatre lignées supplémentaires, ayant une détermination génétique des castes, pour un total de huit lignées. Ces huit lignées forment quatre paires de lignées et on ne trouve jamais deux lignées de paires différentes, dans une population. Trois des quatre paires de lignées s'avèrent avoir une origine commune alors que leur relation avec la quatrième paire de lignées n'a pas pu être résolue. L'analyse génétique de populations supplémentaires a également révélé qu'en plus d'être génétiquement isolées les unes des autres, les huit lignées sont génétiquement distinctes de P. rugosus et P. barbatus même si les colonies d'une paire de lignées se trouvent en sympatrie avec l'une ou l'autre des espèces parentales. Ceci relève la question des mécanismes impliqués dans l'isolation reproductive entre les lignées et les espèces parentales ainsi qu'entre les deux lignées d'une paire. En étudiant un site où une paire de lignées se trouve en sympatrie avec P. rugosus, nous avons identifié deux mécanismes pré-zygotiques (des différences dans le timing du vol nuptial entre P. rugosus et les lignées et des accouplements assortis) ainsi qu'un mécanisme post-zygotique (un niveau élevé de non-viabilité des hybrides). En combinaison, ces mécanismes peuvent largement expliquer l'isolement reproductif entre les lignées et leurs espèces parentales. Les mécanismes contribuant à l'isolement reproductif entre les deux lignées d'une paire variaient entre paires de lignées. Dans une paire, les individus de génotype inter-lignée se trouvent uniquement dans la caste stérile des ouvrières, suggérant qu'il n'y a pas d'opportunité pour avoir du flux de gènes entre les deux lignées ce cette paire. Dans chacune des trois autres paires de lignées des nouvelles reines de génotype inter-lignée sont produites par une minorité de colonies. Par contre, les colonies avec une reine mère de génotype inter-lignée ne se développent pas suffisamment pour produire des individus reproducteurs. Ceci peut donc expliquer pourquoi il n'y a pas de flux de gènes entre les deux lignées de trois paires. En conclusion, les résultats de cette thèse montrent que la détermination génétique de la caste est coûteuse mais très répandue chez les fourmis. moissonneuses du genre Pogonomyrmex. L'isolement reproductif des lignées entre elles et avec les espèces parentales, ainsi qu'un succès de fondation fréquence-dépendant contribuent à la persistance de ce système extraordinaire.

Dalí et le dynamisme des formes. L'élaboration de l'activité « paranoïaque-critique » dans le contexte socioculturel des années 1920-1930

RESUME Dalí et le dynamisme des formes. L'élaboration de l'activité « paranoïaque-critique » dans le contexte socioculturel des années 1920-1930 Rendre à nouveau lisibles des textes dont on ne sait plus reconnaître les enjeux historiques et cognitifs, tel est le principal défi que cet ouvrage consacré aux écrits surréalistes de Dalí se propose de relever. La thèse fait ressortir l'image sans doute un peu déroutante d'un créateur stratège qui, assimilant de manière originale les savoirs les plus variés et dialoguant avec les intellectuels de son temps, propose au tournant des années 1930 une théorie du surréalisme novatrice, capable de redynamiser un groupe en pleine crise. L'étude, combinant des perspectives sociologiques et linguistiques, explore tout d'abord les écrits à caractère manifestaire et dessine les traits conceptuels et stylistiques qui font la singularité du projet de Dalí dans le cadre du mouvement surréaliste. S'inspirant des images-devinettes, de la production des fous, de l'interprétation des figures aux formes indéterminées, le Catalan conçoit une méthode créative et cognitive qui se fonde sur une pensée subconsciente active, schématisant et fertilisant automatiquement toute donnée perçue. Dans le domaine de la peinture, ce sont les formes des objets qui sont surdéterminées par les désirs subconscients du créateur et du spectateur et qui acquièrent ainsi des significations inattendues. Dans le domaine de l'écriture, ce sont les formes sonores et graphiques des mots ou encore l'ossature discursive qui, investies par les fantasmes de l'écrivain et du lecteur, génèrent une multitude d'images. A l'aune des modes de connaissance propres à l'époque, l'étude porte ensuite sur deux modèles de pensée - le paradigme photographique et l'imaginaire lié à la notion d'espace-temps développée par Einstein dans le cadre de la théorie de la relativité générale - qui sont en vogue pendant les années 1930 et que le peintre se réapproprie pour signifier la dimension « révélatrice » et « objective » de ses oeuvres. Premièrement, pour penser la méthode « paranoïaque-critique », le Catalan reprend et détourne les phases de production du cliché : loin de reproduire fidèlement le visible, le dispositif photographique dalinien permet de révéler les pensées subconscientes. Deuxièmement, dès 1933-1934, Dalí reformule le modèle de l'espace-temps de la relativité générale d'Einstein pour penser la façon dont une entité invisible (le fantasme) s'objective et se matérialise dans la réalité extérieure. L'étude du dynamisme psychique conféré par Dalí aux formes des objets, aux formes verbales et picturales permet finalement de mettre en lumière le foisonnement mais aussi l'extrême cohérence de l'univers surréaliste du Catalan, et de souligner la valeur de l'approche « paranoïaque-critique » de la réalité tant sur le plan de l'histoire culturelle que sur le plan de la connaissance.

Des hommes en mouvement : vers une reconfiguration des modèles masculins? L'exemple de la Suisse

This project is a study of the men's movement in Switzerland, especially regarding organizations seeking to redefine male identity. So far, this topic has been understudied, in Switzerland. The few studies available on the subject mostly adopt a (pro)feminist perspective. Their main purpose is to criticize men's movement participants. What is more, scarce researches on this problem mostly conducted by members of the Swiss men's movement themselves are mainly descriptive and methodologically problematic. In this context, I initiated the first national and sociological study of the men's movement in Switzerland. My main goals are: firstly, to propose a typology of organizations forming the men's movement in Switzerland. Secondly, I develop a sociological analysis of this phenomenon, taking into account in this process especially the characteristics of the Swiss context. Consequently, I adopted a mixed method approach, which included two main research steps: Firstly, I defined a representative sample of men's movement organizations in Switzerland. Based on a content analysis of men's organizations' websites, I was able to distinguish three ideal-types: Radical Criticism of Masculinity, Criticism of Hegemonic Masculinity, Defense of Men and Traditional Masculinity. Based on these three concepts, I subsequently analyzed the discourse on masculinity amongst men's movement organizations. Secondly, I conducted a survey of men's movement participants. This survey was based on the results of the content analysis. In this particular stage, I mainly used factor analysis. My results show that it would be all too simplistic to characterize the men's movement, in Switzerland, as a criticism of women's emancipation. On the contrary, my analysis reveals a more complex picture: The two main factors, which influence the men's movement, in Switzerland, are the contemporary sociological context and the Swiss society's particular features. I find that male roles, on the one hand, depend very much on today's cultural shift from materialistic to self-expression values. On the other hand, male role models reflect a social adaptation process. Moreover, as a reaction to deep changes in contemporary family structures, I observe an individualization process, characterized by separation between parental and conjugal functions that greatly shapes male role models. - Cette thèse analyse le phénomène des hommes en mouvement, dans le contexte de la Suisse. Cet ensemble est formé d'organisations regroupant des hommes impliqués consciemment dans un processus d'actions et de réflexions sur l'identité masculine. La revue de la littérature révèle qu'en Suisse, le sujet des hommes en mouvement est très peu étudié. Jusqu'ici, les rares recherches s'y intéressant adoptent généralement une approche (pro)féministe, dont l'objectif est de dénoncer ce phénomène. En outre, de rares recherches, issues des acteurs mêmes de ce mouvement, proposent une vue descriptive de l'ensemble, mais souffrant de faiblesses méthodologiques. Par notre recherche, nous souhaitons contribuer à l'étude de ce sujet, en initiant la première étude d'envergure nationale portant sur les hommes en mouvement. L'objectif final est de déboucher sur une typologie des organisations réunissant les hommes en mouvement, puis sur une analyse de la spécificité de cet ensemble, dans le contexte suisse. Pour remplir ces objectifs, nous avons mis en place un dispositif de méthodes mixtes, en deux phases. Lors d'une première étape, nous avons sélectionné un échantillon représentatif de la diversité des organisations masculines. Par une analyse de contenu effectuée sur la documentation récoltée sur les sites Internet de ces dernières, nous avons pu, en utilisant une démarche inductive et qualitative, faire émerger trois idéaux-types : Critique radicale de la masculinité, Critique de la masculinité hégémonique, Défense des hommes et de la masculinité traditionnelle. Ces concepts permettent de rendre compte, de manière schématique, des trois types de discours contemporains sur l'identité masculine diffusés par les hommes en mouvement. Lors d'une seconde étape, nous avons réalisé une enquête auprès des membres des organisations masculines. Pour y parvenir, nous avons créé un questionnaire incluant des propositions élaborées à partir des résultats de l'étape précédente. Lors de cette phase, nous avons réalisé une analyse factorielle. Les résultats montrent que le phénomène du mouvement des hommes ne saurait se réduire, en Suisse, à un mouvement de ressac visant à attaquer les droits des femmes. Au contraire, il s'agit d'un phénomène complexe, fortement dépendant du contexte sociologique contemporain et des caractéristiques de la société helvétique. Nous affirmons, entre autres, que les modèles masculins observables dans cet ensemble sont façonnés, d'une part, par une transition culturelle, caractérisée par le passage des valeurs matérialistes aux valeurs d'expression de soi. D'autre part, les modèles masculins prônés par les hommes en mouvement reflètent un processus d'adaptation sociale. En effet, en réaction au contexte de reconfiguration des formes familiales, on assiste à une individualisation des rapports de filiation et au détachement de la fonction parentale et conjugale, qui imprègnent fortement les modèles masculins défendus par ces hommes.

Density of Sand Flies (Diptera: Psychodidae) in Domestic and Wild Animal Shelters in an Area of Visceral Leishmaniasis in the State of Rio Grande do Norte, Brazil

The objective of the present study was to determine the association of sand flies with the presence of domestic and wild animals in the peridomiciliary area. The sand flies were collected using direct aspiration and CDC light traps placed in animal shelters. The results suggest that different sand flies species have different behavioral characteristics in an apparent preference for animal baits and that Lutzomyia longipalpis and Lu. evandroi were the most eclectic species regarding their biotope choice. Lu. longipalpis showed a distinct preference for horses and Lu. evandroi for armadillos.

Systems biology of plants : from intraspecific genome variation to computational morphodynamics

Recently, the introduction of second generation sequencing and further advance-ments in confocal microscopy have enabled system-level studies for the functional characterization of genes. The degree of complexity intrinsic to these approaches needs the development of bioinformatics methodologies and computational models for extracting meaningful biological knowledge from the enormous amount of experi¬mental data which is continuously generated. This PhD thesis presents several novel bioinformatics methods and computational models to address specific biological questions in Plant Biology by using the plant Arabidopsis thaliana as a model system. First, a spatio-temporal qualitative analysis of quantitative transcript and protein profiles is applied to show the role of the BREVIS RADIX (BRX) protein in the auxin- cytokinin crosstalk for root meristem growth. Core of this PhD work is the functional characterization of the interplay between the BRX protein and the plant hormone auxin in the root meristem by using a computational model based on experimental evidence. Hyphotesis generated by the modelled to the discovery of a differential endocytosis pattern in the root meristem that splits the auxin transcriptional response via the plasma membrane to nucleus partitioning of BRX. This positional information system creates an auxin transcriptional pattern that deviates from the canonical auxin response and is necessary to sustain the expression of a subset of BRX-dependent auxin-responsive genes to drive root meristem growth. In the second part of this PhD thesis, we characterized the genome-wide impact of large scale deletions on four divergent Arabidopsis natural strains, through the integration of Ultra-High Throughput Sequencing data with data from genomic hybridizations on tiling arrays. Analysis of the identified deletions revealed a considerable portion of protein coding genes affected and supported a history of genomic rearrangements shaped by evolution. In the last part of the thesis, we showed that VIP3 gene in Arabidopsis has an evo-lutionary conserved role in the 3' to 5' mRNA degradation machinery, by applying a novel approach for the analysis of mRNA-Seq data from random-primed mRNA. Altogether, this PhD research contains major advancements in the study of natural genomic variation in plants and in the application of computational morphodynamics models for the functional characterization of biological pathways essential for the plant. - Récemment, l'introduction du séquençage de seconde génération et les avancées dans la microscopie confocale ont permis des études à l'échelle des différents systèmes cellulaires pour la caractérisation fonctionnelle de gènes. Le degrés de complexité intrinsèque à ces approches ont requis le développement de méthodologies bioinformatiques et de modèles mathématiques afin d'extraire de la masse de données expérimentale générée, des information biologiques significatives. Ce doctorat présente à la fois des méthodes bioinformatiques originales et des modèles mathématiques pour répondre à certaines questions spécifiques de Biologie Végétale en utilisant la plante Arabidopsis thaliana comme modèle. Premièrement, une analyse qualitative spatio-temporelle de profiles quantitatifs de transcripts et de protéines est utilisée pour montrer le rôle de la protéine BREVIS RADIX (BRX) dans le dialogue entre l'auxine et les cytokinines, des phytohormones, dans la croissance du méristème racinaire. Le noyau de ce travail de thèse est la caractérisation fonctionnelle de l'interaction entre la protéine BRX et la phytohormone auxine dans le méristème de la racine en utilisant des modèles informatiques basés sur des preuves expérimentales. Les hypothèses produites par le modèle ont mené à la découverte d'un schéma différentiel d'endocytose dans le méristème racinaire qui divise la réponse transcriptionnelle à l'auxine par le partitionnement de BRX de la membrane plasmique au noyau de la cellule. Cette information positionnelle crée une réponse transcriptionnelle à l'auxine qui dévie de la réponse canonique à l'auxine et est nécessaire pour soutenir l'expression d'un sous ensemble de gènes répondant à l'auxine et dépendant de BRX pour conduire la croissance du méristème. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous avons caractérisé l'impact sur l'ensemble du génome des délétions à grande échelle sur quatre souches divergentes naturelles d'Arabidopsis, à travers l'intégration du séquençage à ultra-haut-débit avec l'hybridation génomique sur puces ADN. L'analyse des délétions identifiées a révélé qu'une proportion considérable de gènes codant était affectée, supportant l'idée d'un historique de réarrangement génomique modelé durant l'évolution. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons montré que le gène VÏP3 dans Arabidopsis a conservé un rôle évolutif dans la machinerie de dégradation des ARNm dans le sens 3' à 5', en appliquant une nouvelle approche pour l'analyse des données de séquençage d'ARNm issue de transcripts amplifiés aléatoirement. Dans son ensemble, cette recherche de doctorat contient des avancées majeures dans l'étude des variations génomiques naturelles des plantes et dans l'application de modèles morphodynamiques informatiques pour la caractérisation de réseaux biologiques essentiels à la plante. - Le développement des plantes est écrit dans leurs codes génétiques. Pour comprendre comment les plantes sont capables de s'adapter aux changements environnementaux, il est essentiel d'étudier comment leurs gènes gouvernent leur formation. Plus nous essayons de comprendre le fonctionnement d'une plante, plus nous réalisons la complexité des mécanismes biologiques, à tel point que l'utilisation d'outils et de modèles mathématiques devient indispensable. Dans ce travail, avec l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thalicinci nous avons résolu des problèmes biologiques spécifiques à travers le développement et l'application de méthodes informatiques concrètes. Dans un premier temps, nous avons investigué comment le gène BREVIS RADIX (BRX) régule le développement de la racine en contrôlant la réponse à deux hormones : l'auxine et la cytokinine. Nous avons employé une analyse statistique sur des mesures quantitatives de transcripts et de produits de gènes afin de démontrer que BRX joue un rôle antagonisant dans le dialogue entre ces deux hormones. Lorsque ce-dialogue moléculaire est perturbé, la racine primaire voit sa longueur dramatiquement réduite. Pour comprendre comment BRX répond à l'auxine, nous avons développé un modèle informatique basé sur des résultats expérimentaux. Les simulations successives ont mené à la découverte d'un signal positionnel qui contrôle la réponse de la racine à l'auxine par la régulation du mouvement intracellulaire de BRX. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons analysé le génome entier de quatre souches naturelles d'Arabidopsis et nous avons trouvé qu'une grande partie de leurs gènes étaient manquant par rapport à la souche de référence. Ce résultat indique que l'historique des modifications génomiques conduites par l'évolution détermine une disponibilité différentielle des gènes fonctionnels dans ces plantes. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons analysé les données du transcriptome de la plante où le gène VIP3 était non fonctionnel. Ceci nous a permis de découvrir le rôle double de VIP3 dans la régulation de l'initiation de la transcription et dans la dégradation des transcripts. Ce rôle double n'avait jusqu'alors été démontrée que chez l'homme. Ce travail de doctorat supporte le développement et l'application de méthodologies informatiques comme outils inestimables pour résoudre la complexité des problèmes biologiques dans la recherche végétale. L'intégration de la biologie végétale et l'informatique est devenue de plus en plus importante pour l'avancée de nos connaissances sur le fonctionnement et le développement des plantes.