Virus d'archées : interaction avec un hôte hyperthermophile, isolement d'un virus d'habitat géothermique, motifs courts exceptionnels dans les génomes, Archaeal viruses : interaction with a hyperthermophilic host, isolation of a virus from a geothermal environment, short exceptional motifs in genomes

Mémoire de thèse présenté pour l'obtention du titre de
DOCTEUR DE L'UNIVERSITÉ PARIS-EST
Spécialité: Biologie
par
Ariane BIZE-D'AVEZAC
VIRUS D'ARCHÉES :
INTERACTION AVEC UN HÔTE HYPERTHERMOPHILE,
ISOLEMENT D'UN VIRUS D'HABITAT GÉOTHERMIQUE,
MOTIFS COURTS EXCEPTIONNELS DANS LES GÉNOMES
Thèse soutenue le 3 avril 2009 devant le jury composé de :
Rapporteurs : Mme Pascale Boulanger-Biard
Mme Marie-Claude Serre
Président : M. Bruno Tassin
Examinateur : M. Vincent Maréchal
Directeurs de thèse M. David Prangishvili
M. Olivier Tenaillon
tel-00539609, version 1 - 24 Nov 2010tel-00539609, version 1 - 24 Nov 2010A mes parents,
à Tilon,
et Pol
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tel-00539609, version 1 - 24 Nov 2010Remerciements
Je souhaite sincèrement remercier les nombreuses personnes qui m'ont apporté une
aide précieuse et indispensable lors de cette aventure qu'est une thèse.
Je tiens à exprimer toute ma reconnaissance et mon admiration pour Patrick Forterre,
qui, lorsque j'ai frappé à sa porte, m'a accueillie avec bienveillance et m'a offert la possibilité
de travailler au sein de l'unité BMGE, alors qu'il ne connaissait pas grand chose de moi.
C'était une chance d'être au sein d'une unité très dynamique, nouvellement créée et riche en
thématiques. Je remercie également Patrick pour ses conseils et son écoute. Sa passion,
communicative, pour l'évolution, les virus d'archées et le virus du voyage, a été une grande
source de motivation.
Je souhaite vivement remercier mes directeurs de thèse, David Prangishvili et Olivier
Tenaillon, pour leur encadrement très complémentaire. Je remercie David de m'avoir fait
participer à des projets très variés, et permis d'interagir avec des collaborateurs d'horizons
divers, faisant de cette thèse une expérience très riche. Un très grand merci à Olivier, qui s'est
investit dans un projet s'éloignant progressivement de ses thématiques principales de
recherche. Je le remercie pour les discussions sur l'évolution des virus et son aide très
efficace. Merci aussi pour son « coaching » tout au long de la thèse, sa gentillesse et sa
franchise en toutes circonstances.
Je remercie vivement Sophie Schbath de m'avoir encadrée pour le projet
bioinformatique. Son aide était d'une grande qualité, ses réponses très pédagogiques et les
discussions toujours approfondies. C'était un réel plaisir de travailler et d'apprendre avec elle.
Je remercie Pascale Boulanger et Marie-Claude Serre d'avoir accepté le lourd travail
de rapporteur. Je les remercie pour le temps qu’elles y ont consacré, pour leurs conseils et
leurs encouragements. Je remercie Vincent Maréchal, d'avoir accepté de faire partie de mon
jury de thèse, et pour ses commentaires instructif, et remercie Bruno Tassin, d’avoir bien
voulu présider le jury et de m'avoir suivie tout au long de mon parcours à l'ENPC et en thèse.
Merci beaucoup à Simonetta Gribaldo et Tamara Basta pour la relecture critique de
chapitres de ce manuscrit de thèse. Merci également à ma tutrice Monica Sala-Schaeffer.
Je remercie les collaborateurs des différents projets pour tout ce qu'ils m'ont appris,
notamment Soizick Lucas-Staat, sur les archées hyperthemophiles, Diego Cortez, sur la
bioinformatique, Erik Karlsson et Rolf Bernander, sur la cytométrie en flux, Marie-Christine
Prevost, sur la microscopie électronique, Nicole Steinmetz, sur les bionanotechnologies, Xu
Peng et Roger Garrett, sur le séquençage des génomes. Merci à toutes ces personnes pour
leur disponibilité malgré des emplois du temps des plus chargés, leur dynamisme et leur
gentillesse. Merci tout particulièrement à Marie-Christine Prevost de m'avoir initiée à la
microscopie électronique au sein de la plate-forme qu'elle dirige.
Je remercie Chantal Archambeau, Gislaine Lebon, et Evelyne Mauve, du laboratoire
de préparation, avec qui il est très agréable de travailler et qui facilitent grandement la vie des
chercheurs. Merci aux personnes des plates-formes et ateliers pour leur aide, notamment
Gérard Pehau-Arnaudet, Pascal Lenormand, Yannick Archambeau, et Marie-Christine
Wagner, ainsi qu'aux personnes du bâtiment Fernbach pour l'entre-aide et le prêt de matériel.
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tel-00539609, version 1 - 24 Nov 2010Je remercie chaleureusement tous les membres passés et présents de BMGE, pour leur
aide informelle constante et pour leur amitié. Les discussions à bâtons rompus du traditionnel
« coffe talk » permettaient aussi bien d'échanger les dernières nouvelles scientifiques que de
célébrer les anniversaires, d'admirer les photos de voyage des uns et des autres et de déguster
les spécialités culinaires correspondantes. Grand merci à Ana Cova pour l'attention qu'elle
porte à chacun, et qui est pour moi un exemple en matière d'organisation. Grand merci à
Nicole Desnoues, pour sa légendaire connaissance des techniques de biologie moléculaire et
des anecdotes sur l'histoire de l'Institut Pasteur, qu'elle partage, l'une comme l'autre,
volontiers. Grand merci à Soizick Lucas-Staat pour sa gentillesse et pour les séances
partagées de microscopie électronique et de yoga. Merci également à Laurent Debarbieux
pour la qualité de son écoute et de ses réponses. Merci à Guennadi Sezonov pour ses conseils
et les discussions du soir, à l'heure à laquelle débarque le fantôme du couloir (dont le bruit
rappelle étrangement un vieux frigo). Merci à Simonetta Gribaldo de m'avoir fait découvrir le
monde passionnant de la phylogénie et donné l'envie de découvrir la Sicile. A Peter Redder,
qui m'a fait profiter de sa grande culture en matière de biochimie, de bières, du Danemark et
beaucoup d'autres choses, merci pour le « fire holding ». A Madame Tamara Basta, merci
pour son aide précieuse en biologie moléculaire, et sa constante bonne humeur (mais
comment fait-elle ?). A Diego Cortez, merci pour ses explications patientes sur la
bioinformatique, et les discussions et sorties autour de la salsa. A Mery Pina, merci pour les
soirées inoubliables, et à Nuno Peixeiro, « obrigada ». Merci également à Elie Desmond,
Chloé Terras, Tomohiro Mochizuki, Alexis Criscuolo, Carole Jaubert, Damien Maura, Eric
Morello, Tessa Quax, Céline Petitjean, Jean-Marie Clément, Claudine Elmerich, Mireille
Leduc, Monika Häring. Merci aux personnes de l'équipe soeur BMGE Orsay et à toutes
celles que je n'ai pas citées mais n'oublie pas. Merci à tous pour les événements partagés, des
divers mariages et enterrements de vie de jeune fille aux soirées quizz-bières.
Un grand merci également à l'équipe d'Ecologie et évolution des microorganismes
pour son accueil et son amitié, avec Erick Denamur, Alix Cavalié, Pierre-Alexis Gros. De
l'Institut Pasteur, je remercie par ailleurs le bureau de l'ASIP et Nouchka Ovtchinikoff, notre
très appréciée et indispensable professeur de yoga.
Je remercie « les Ponts » de m'avoir permis de bénéficier du cursus de formation par
la recherche, et le Cemagref, de m'avoir accueillie et permis de finir ma thèse dans de bonnes
conditions. Merci donc tout particulièrement à Théodore Bouchez.
Je remercie également l'école doctorale EDVE, notamment Catherine Alcouffe.
Pour finir, je souhaite remercier ma famille et ma belle-famille pour leur affection, qui
m'est indispensable et me porte chaque jour. Merci tout particulièrement à mes parents, de
m'avoir encouragée dans mes études et transmis leur goût pour les sciences.
Merci infiniment à Pol, mon mari, qui m'a apporté bien plus que du soutien moral et a
fait preuve d'une patience incroyable.
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tel-00539609, version 1 - 24 Nov 2010Résumé
Les microorganismes du domaine du vivant Archaea sont très divers sur le plan
biologique et sont présents dans de nombreux types d'écosystèmes. Ils sont majoritaires dans
les environnements dits extrêmes. Parmi les virus d'archées, ceux infectant les espèces d'un
phylum majeur des archées, Crenarchaeota, constitué d'hyperthermophiles, forment un
groupe exceptionnel. En effet, leurs morphotypes sont uniques, variés, et complexes. Le
contenu de leur génome est également unique. Enfin, la plupart de ces virus se maintiennent
dans la cellule hôte en état porteur, une relation chronique qui permet un équ