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Eukaryotic genomes harbor a wide variety of repeated sequences, such as transposableelements (TE). These sequences are able to move from one chromosomal site to another, tomultiply their number of copies, and can be the cause of a genetic instability. Sophisticatedgenomic defenses have evolved to restrict their activity. In Drosophila, epigeneticmodification such as post-translational histone modifications and RNAi interference areinvolved in TE silencing in reproductive tissues. The silencing of an LTR like element, tirant,has been deeply analyzed in this work. Tirant is a Gypsy like element, isolated in ourlaboratory in natural populations of D. simulans, in which a high level of copy numbervariability is observed between strains.Here, I first describe an active tirant element in natural populations of D. simulans. Ihave focused on the envelope protein gene (env), which confers the infectious behavior to theretrovirus. By comparison of tirant transcripts level and protein localization between naturalpopulations of D.simulans, I showed that tirant is active in one population, and this activationis correlated with its mobilization.I then focused on the effects of TE insertions on chromatin structure and in its influenceon the expression of the nearby genes. I studied three histone modification marks in threenatural populations, in the locus in which tirant was inserted. I show that tirant is associatedwith repressive marks and active marks, which explains the activity of the element. We alsoshowed that tirant modifies the structure of the chromatin at the level of its site of insertion,but also upstream, by the heterochromatinization of the promoter of tkv gene, interfering withthe level of transcription of the gene.Finally, I was interested in the post-transcriptional regulation of tirant involving thepiRNA pathway. By crossing D.simulans strains which contains different copy numbers ofthe tirant element, I showed that tirant is regulated in the follicular cells by the germ linepiRNA pathway. I was also able to show a variable expression between populations of theproteins of the piRNA pathway.; Une grande partie du génome des eucaryotes est constituée d’éléments transposables(ET). Ces séquences d’ADN répétées ont la capacité de se déplacer d’un site chromosomiqueà un autre et de multiplier le nombre de leurs copies, pouvant ainsi être la cause d’uneinstabilité génétique. Face à ce potentiel de mutagénèse, un certain nombre de systèmes ontété sélectionnés dans les génomes eucaryotes qui conduisent à une réduction de l’activité desET. Notamment, chez la drosophile, on a récemment mis en évidence des mécanismes derégulation impliquant les modifications d’histones, et une nouvelle classe de petits ARN,appelés piARN, qui contrôlent spécifiquement les éléments transposables dans les tissusreproducteurs.tirant est un rétrotransposon à LTR de la drosophile, de type Gypsy, isolé au sein dulaboratoire dans les populations naturelles de D. simulans, où le nombre de ses copies estvariable entre populations. Cet ET possède la même structure génomique que les rétrovirus.Dans la première partie de cette thèse, j’ai caractérisé un élément tirant actif dans lespopulations naturelles de D. simulans. Je me suis intéressé en particulier au gène de laprotéine d’enveloppe (env), qui confère le caractère infectieux du rétrovirus. La comparaisondes transcrits et de la protéine du gène env entre populations de D. simulans a montré quetirant est actif dans une population, et cette activation est associée à sa mobilisation, alors quedans les autres populations tirant est présent, mais régulé.Dans la deuxième partie de mon travail, je me suis intéressé à l’étude de l’influence detirant sur la structure de la chromatine au niveau de son site d’insertion et à son influence surl’expression des gènes voisins. J’ai étudié trois modifications d’histones dans troispopulations naturelles, dont une où tirant est inséré dans un intron du gène tkv. Les résultatsobtenus montrent que tirant est capable de modifier la structure de la chromatine au niveau deson site d’insertion, mais aussi en amont, par l’hétérochromatinisation d'un promoteur du gènetkv, en affectant ainsi son taux de transcription.Enfin, je me suis intéressé à la régulation post-transcriptionnelle de tirant par lespiARN. Par l’analyse de croisements intraspécifiques entre des souches contenant ou non descopies de tirant dans l’euchromatine, j’ai montré qu’une régulation post-transcriptionnelle parles piARN germinaux qui contrôle tirant dans les cellules folliculaires de l’ovaire. J’ai aussipu montrer une expression variable entre populations des gènes de la voie piARN.

The topic of this thesis was the evolution of the transcriptome of Drosophila simulans, andits role in adaptation and speciation. First, we used microarrays to compare transcriptomes ofpopulations of D. simulans, its sister species D. sechellia and their hybrids. Second, we useda RNA-seq like approach to quantify gene expression of a population from the ancestral range(Africa) on the one side, and a population from a recently invaded zone (France) on the other side.These analyses revealed several gene groups or families showing gene expression variations.One main result is the major involvement of the cytochrome P450 gene family in adaptation.This superfamily is composed of 85 genes in D. simulans, and is notably important in detoxificationof xenobiotics. The expression of several genes of this family is strongly reduced in D. sechellia,likely due to the specialization of this species on Morinda citrifolia (a plant toxic for any otherdrosophila). This specialization may strongly reduce the diversity of toxines this species is exposedto, thus relaxing selective constraints on this gene family.These genes are also involved in the differentiation between populations of the ancestral range ofD. simulans and derived populations. The ancestral range, in eastern Africa and in the occidentalislands of the Indian Ocean, is not highly anthropized yet. Contrasting with this pattern, manyderived populations (here our population from the Rhône valley) are exposed to chemical pressuresdue to the massive use of pesticides on agricultural zones. These pesticides force derived populationsto adapt, which can happen via increased expression in genes such as the very famous exampleof Cyp6g1. This gene shows a strong increase in expression correlated with pesticide resistance aswell as the insertion of transposable elements upstream of the gene ; this was described in detailsin D. melanogaster, and to some extent in D. simulans. We have shown a novel insertion event inthe latter species.Our results also reveal the involvement of other gene families in detoxification linked withanthropized environment via increase of gene expression, notably the Glutathione transferases(GST).We also examined expression plasticity linked with resource change, raising half our _ies ontheir natural food resource (fruits), and the other half on axenic medium (standard sterile laboratorymedium). Drosophila raised on their natural medium show a strong activation of their immunesystem, and notably an induction of the effectors of teir innate immunity, the anti-microbial peptides.This observation can be explained by the presence of microorganisms on this medium (here,banana). To conclude, this thesis revealed gene families strongly involved in expression differentiationamong populations, species and food resources, paving the way of a better understanding ofmechanisms of adaptation of the transcriptome.; Cette thèse a été consacrée à l'évolution du transcriptome de Drosophila simulans, et à son rôledans l'adaptation et la spéciation. L'étude a comporté deux parties. La première utilisant des pucesà ADN pour comparer les transcriptomes de populations de D. simulans, de son espèce jumelleD. sechellia, et de leurs hybrides. La seconde basée sur la quantification des transcrits par séquen-çage haut débit pour comparer une population de la zone d'origine (Afrique), et une populationd'une zone récemment envahie (France métropolitaine). Ces analyses ont mis en évidence plusieursgroupes ou familles de gènes montrant des variations d'expression.Un résultat majeur est l'implication prépondérante de la famille des cytochromes P450 dansl'adaptation. Cette superfamille composée de 85 gènes chez D. simulans est notamment importantepour la détoxi_cation des xénobiotiques. L'expression de plusieurs gènes de cette famille estfortement réduite chez D. sechellia, probablement à cause de la spécialisation de cette espèce surla plante Morinda citrifolia (plante toxique pour les autres drosophiles). On peut s'attendre alorsà un relâchement des contraintes de sélection sur cette famille de gènes, dû à une forte réductionde la diversité des toxines auxquelles cette espèce est exposée.Ces gènes sont également impliqués dans la différenciation entre les populations de la zoneancestrale de D. simulans et les populations dérivées. La zone ancestrale, en Afrique de l'est etdans les îles de l'Océan Indien occidental, est encore peu anthropisée. A contrario, la plupartdes populations dérivées, comme ici notre population de la vallée du Rhône, sont exposées à descontraintes chimiques sous la forme de pesticides utilisés massivement sur les grandes cultures.Ces pesticides contraignent les populations dérivées à s'adapter, ce qui peut se réaliser par uneaugmentation de l'expression. Nous avons détecter une augmentation de l'expression de treizeP450, dont un gène très bien connu pour ses fonctions de détoxifcation : Cyp6g1. Ce gène montreune augmentation d'expression corrélée à une résistance aux pesticides et à l'insertion d'élémentstransposables en 5' ; ceci a été montré en détail chez D. melanogaster, et dans une moindre mesurechez D. simulans. Nous avons mis en évidence chez cette dernière espèce un nouvel évènementd'insertion.Nos résultats montrent également que d'autres familles de gènes impliqués dans les détoxi_-cations sont concernées par ces augmentations d'expression liées à l'anthropisation des milieux,notamment les Glutathion transfèrases (GST).Nous avons également examiné la plasticité d'expression liée au changement de ressource, enélevant une partie de nos populations sur la ressource d'origine (fruits), et une autre partie sur lemilieu axénique, milieu d'élevage standard de laboratoire (stérile). Les drosophiles élevées sur unmilieu "naturel" montrent une forte activation du système immunitaire, et notamment une forteinduction des gènes effecteurs de l'immunité innée, codant les peptides anti-microbiens. Cela estprobablement dû à la présence de microorganismes sur ce milieu (ici, la banane). En conclusion,cette thèse a révélé des familles de gènes fortement impliquées dans les différenciations d'expressionentre populations, espèces, et ressources, posant les jalons d'une meilleure compréhension desmécanismes d'adaptation du transcriptome.

The topic of this thesis was the evolution of the transcriptome of Drosophila simulans, andits role in adaptation and speciation. First, we used microarrays to compare transcriptomes ofpopulations of D. simulans, its sister species D. sechellia and their hybrids. Second, we useda RNA-seq like approach to quantify gene expression of a population from the ancestral range(Africa) on the one side, and a population from a recently invaded zone (France) on the other side.These analyses revealed several gene groups or families showing gene expression variations.One main result is the major involvement of the cytochrome P450 gene family in adaptation.This superfamily is composed of 85 genes in D. simulans, and is notably important in detoxificationof xenobiotics. The expression of several genes of this family is strongly reduced in D. sechellia,likely due to the specialization of this species on Morinda citrifolia (a plant toxic for any otherdrosophila). This specialization may strongly reduce the diversity of toxines this species is exposedto, thus relaxing selective constraints on this gene family.These genes are also involved in the differentiation between populations of the ancestral range ofD. simulans and derived populations. The ancestral range, in eastern Africa and in the occidentalislands of the Indian Ocean, is not highly anthropized yet. Contrasting with this pattern, manyderived populations (here our population from the Rhône valley) are exposed to chemical pressuresdue to the massive use of pesticides on agricultural zones. These pesticides force derived populationsto adapt, which can happen via increased expression in genes such as the very famous exampleof Cyp6g1. This gene shows a strong increase in expression correlated with pesticide resistance aswell as the insertion of transposable elements upstream of the gene ; this was described in detailsin D. melanogaster, and to some extent in D. simulans. We have shown a novel insertion event inthe latter species.Our results also reveal the involvement of other gene families in detoxification linked withanthropized environment via increase of gene expression, notably the Glutathione transferases(GST).We also examined expression plasticity linked with resource change, raising half our _ies ontheir natural food resource (fruits), and the other half on axenic medium (standard sterile laboratorymedium). Drosophila raised on their natural medium show a strong activation of their immunesystem, and notably an induction of the effectors of teir innate immunity, the anti-microbial peptides.This observation can be explained by the presence of microorganisms on this medium (here,banana). To conclude, this thesis revealed gene families strongly involved in expression differentiationamong populations, species and food resources, paving the way of a better understanding ofmechanisms of adaptation of the transcriptome., Cette thèse a été consacrée à l'évolution du transcriptome de Drosophila simulans, et à son rôledans l'adaptation et la spéciation. L'étude a comporté deux parties. La première utilisant des pucesà ADN pour comparer les transcriptomes de populations de D. simulans, de son espèce jumelleD. sechellia, et de leurs hybrides. La seconde basée sur la quantification des transcrits par séquen-çage haut débit pour comparer une population de la zone d'origine (Afrique), et une populationd'une zone récemment envahie (France métropolitaine). Ces analyses ont mis en évidence plusieursgroupes ou familles de gènes montrant des variations d'expression.Un résultat majeur est l'implication prépondérante de la famille des cytochromes P450 dansl'adaptation. Cette superfamille composée de 85 gènes chez D. simulans est notamment importantepour la détoxi_cation des xénobiotiques. L'expression de plusieurs gènes de cette famille estfortement réduite chez D. sechellia, probablement à cause de la spécialisation de cette espèce surla plante Morinda citrifolia (plante toxique pour les autres drosophiles). On peut s'attendre alorsà un relâchement des contraintes de sélection sur cette famille de gènes, dû à une forte réductionde la diversité des toxines auxquelles cette espèce est exposée.Ces gènes sont également impliqués dans la différenciation entre les populations de la zoneancestrale de D. simulans et les populations dérivées. La zone ancestrale, en Afrique de l'est etdans les îles de l'Océan Indien occidental, est encore peu anthropisée. A contrario, la plupartdes populations dérivées, comme ici notre population de la vallée du Rhône, sont exposées à descontraintes chimiques sous la forme de pesticides utilisés massivement sur les grandes cultures.Ces pesticides contraignent les populations dérivées à s'adapter, ce qui peut se réaliser par uneaugmentation de l'expression. Nous avons détecter une augmentation de l'expression de treizeP450, dont un gène très bien connu pour ses fonctions de détoxifcation : Cyp6g1. Ce gène montreune augmentation d'expression corrélée à une résistance aux pesticides et à l'insertion d'élémentstransposables en 5' ; ceci a été montré en détail chez D. melanogaster, et dans une moindre mesurechez D. simulans. Nous avons mis en évidence chez cette dernière espèce un nouvel évènementd'insertion.Nos résultats montrent également que d'autres familles de gènes impliqués dans les détoxi_-cations sont concernées par ces augmentations d'expression liées à l'anthropisation des milieux,notamment les Glutathion transfèrases (GST).Nous avons également examiné la plasticité d'expression liée au changement de ressource, enélevant une partie de nos populations sur la ressource d'origine (fruits), et une autre partie sur lemilieu axénique, milieu d'élevage standard de laboratoire (stérile). Les drosophiles élevées sur unmilieu "naturel" montrent une forte activation du système immunitaire, et notamment une forteinduction des gènes effecteurs de l'immunité innée, codant les peptides anti-microbiens. Cela estprobablement dû à la présence de microorganismes sur ce milieu (ici, la banane). En conclusion,cette thèse a révélé des familles de gènes fortement impliquées dans les différenciations d'expressionentre populations, espèces, et ressources, posant les jalons d'une meilleure compréhension desmécanismes d'adaptation du transcriptome.

Epigenetic modifications such as DNA methylation and post-translational histonemodifications are involved in transposable elements (TE) silencing in many species. Theirrelative abundance in genomes ask the question of differences in regulation mecanismbetween species. Within the Drosophila simulans species, natural populations exibits a uniquepolymorphism in TE copy number, providing a powerfull tool for the analysis of TEregulation in population from the same specie. We analyzed DNA methylation and posttranslationalhistone modifications associated with the LTR retrotransposon tirant in thegermline of natural populations and report the influence of this element on chromatinestructure. DNA methylation is a wide-conserved epigenetic modification involved in generegulation and TE silencing but its function in drosophila remains missunderstood. Usingdifferent methods, we determined the abundance of methylated cytosines in drosophila, andshowed that methylation level are low and variable between species. Our results show lowevidence for a TE regulation system involving DNA methylation but this cannot be so farexcluded.; La méthylation de l’ADN et les modifications post-traductionnelles des histones sont desmodifications épigénétiques qui interviennent dans la régulation des éléments transposables(ET) chez de nombreuses espèces. La proportion des ET dans les génomes varie selon lesespèces considérées et pose la question des mécanismes de régulation de ces ET. Au sein del’espèce Drosophila simulans, les populations naturelles présentent un polymorphisme uniquedans le nombre de copies des ET, ce qui en fait un excellent modèle pour étudier cettequestion. L’étude de la méthylation d’ADN et des modifications post-traductionnelles deshistones associées au rétrotransposon à LTR tirant dans la lignée germinale des populationsnaturelles a permis de montrer l’influence d’une copie d’ET sur la structure de la chromatineau site d’insertion. Dans un second volet, nous avons cherché à caractériser la méthylation del’ADN chez la drosophile, chez laquelle la fonction est encore mal connue. Nous avons, pardes approches spécifiques et globales, mesuré l’abondance de cette marque épigénétique chezla drosophile. Nous concluons que les taux de méthylation de l’ADN sont très faibles maisvariables entre espèces. Notre travail n’a pas permis de mettre en évidence un rôle de laméthylation de l’ADN dans le contrôle des ET, toutefois, nous ne pouvons pas exclure cesystème de régulation.

The D. simulans SimES strain is characterized by the presence of individuals of S phenotype (malformation and/or suppression of thoracic bristles, mainly the dorsocentral and scutellar ones), with a variable frequency ranging approximately from 50 p. 100 to 60 p. 100. Since this phenotype is transmitted maternally, the presence of a microorganism responsible for that phenotype can be suspected. The presence of 2 pathogenic microorganisms in the SimES strain, a microsporidia (Nosema kingi) and a Picornavirus (Dro.sophila C virus) was detected. In flies free of both microorganisms, the S phenotype maintains the same properties, and therefore, it can be concluded that they play no part in the S phenotype determination. However, several experimental results, i.e. effects of temperature, infectious action of SimES extracts, and no effect of antibiotics, have led us to formulate the hypothesis that S phenotype is due to action of slightly pathogenic virus transovarially transmitted., La souche SimES de Drosophila simulans se caractérise par la présence d’individus de phénotype S [malformations et (ou) suppression de soies thoraciques, principalement des dorso-centrales et des scutellaires], avec une fréquence de 50 à 60 p. 100. Ce phénotype est transmis maternellement, rendant donc plausible a priori le rôle de micro-organismes dans son déterminisme. De fait, 2 micro-organismes pathogènes ont été trouvés dans la souche SimES, la microsporidie Nosema kingi et un Picornavirus, le virus C de la Drosophile. Dans les mouches débarrassées de ces 2 micro-organismes, le phénotype S se maintient avec les mêmes propriétés. Ces 2 agents ne jouent donc aucun rôle dans le déterminisme de ce phénomène. Cependant, certains résultats expérimentaux (effets de la température, pouvoir infectieux des extraits de drosophiles SimES, absence d’action d’antibiotiques) conduisent à formuler l’hypothèse que le phénotype S est dû à l’action d’un virus légèrement pathogène, à transmission transovarienne.