Nucleo Cytoplasmic Large DNA Viruses (NCLDV) form a very diverse group of double-stranded DNA viruses exclusively infecting eukaryotes. The NCLDVs contain the so-called "giant" viruses visible under light microscope, the first specimen of which, discovered in 2003, opened an unexplored field of viral biodiversity. Some families of NCLDVs could be as old as the emergence of contemporary cellular domains. These viruses inhabit a wide variety of environments (soils, oceans, etc.) where they contribute to the control of eukaryotic microbial populations (e.g., protists, phytoplankton). Moreover, some of these viruses are parasitized by smaller viruses, the virophages, that use the giant virus machinery for their own replication in a common cellular host. Understanding NCLDVs’ evolution, biodiversity and host / virus/virophage interactions is now one of the major areas of virology. Using genomics and bioinformatics approaches, I pursued two objectives in this thesis: (1) Characterize the biodiversity and evolution within the taxonomic family of Mimiviridae (NCLDV) through the description and comparative analysis of the genome of the virus "CeV" which infects the unicellular alga haptophyte Haptolina (ex Chrysochromulina) ericina; (2) Characterize the co-evolution of NCLDVs and virophages with their eukaryotic hosts. This second part was addressed by studying horizontal transfers of viral DNA in the available sequences of eukaryotic genomes. The icosahedral particle of the CeV virus has a diameter of 160 nm and contains a 474-kb genome. The analysis of the latter confirmed that CeV is related to the viruses of the Mimiviridae family, originally defined around the giant viruses prototypes Mimivirus and Megavirus which infect the amoebae. Other members of the Mimiviridae, closer to CeV, also infect unicellular algae. Together with CeV, the latter form a subgroup that we proposed to cluster into the subfamily Mesomimivirinae. Mesomimivirinae possess exclusive genomic characters: a second copy of the RNA polymerase gene, the presence of a gene coding for a second capsid protein, and 7 other groups of orthologous genes absent in other Mimiviridae. Despite their relatedness, each of these viruses possesses a majority of unique genes, the origin of which is unknown. On the other hand, several cases of parallel acquisitions by horizontal transfer of the same gene by CeV and other unrelated viruses were analyzed. This manuscript also documents genetic events that have occurred only in CeV, such as unique gene fusions. Bioinformatic screening of the sequence databases revealed DNA fragments of varying sizes (up to ~ 500Kb) integrated into the genomes of many eukaryotes, originally belonging to NCLDVs or virophages. Their analysis allowed to widen the spectrum of known NCLDVs’ hosts and suggest the existence of new viral families that remain to be discovered. Also, these inserts contain genes that are not found in the sequenced NCLDVs genomes, and could encode novel functionalities of the donor virus. Copies of virophage genomes integrated into the Bigelowiella natans algae genome suggest a new strategy for co-infection and dissemination of virophage, which may also constitute a defense mechanism against NCLDVs for the eukaryotic host., Les Nucleo Cytoplasmic Large DNA virus (NCLDV) forment un groupe très divers de virus à ADN double brin infectant exclusivement des eucaryotes. Les NCLDVs contiennent les-dits virus « géants » visibles au microscope optique, dont le premier spécimen découvert en 2003 a ouvert un champ inexploré de la biodiversité virale. Certaines familles de NCLDVs pourraient être aussi anciennes que l’émergence des domaines cellulaires contemporains. Ces virus habitent une grande variété d’environnements (sols, océans, etc.) dans lesquels ils concourent au contrôle des populations microbiennes eucaryotes (e.g., protistes, phytoplancton). Par ailleurs, certains de ces virus sont parasités par d’autres virus de taille plus modeste, les virophages. Ces derniers utilisent la machinerie de réplication des virus géants pour leur propre réplication dans un hôte cellulaire commun. La compréhension de l’évolution, la biodiversité et des interactions hôte/virus/virophage chez les NCLDVs est aujourd’hui un des grands chantiers de la virologie.A l’aide d’approches génomiques et bioinformatiques, deux objectifs ont été poursuivis dans ce travail de thèse: (1) Caractériser la biodiversité et l’évolution au sein de la famille taxonomique des Mimiviridae (NCLDV) à travers la description et l’analyse comparative du génome du virus « CeV » qui infecte l’algue unicellulaire haptophyte Haptolina (ex Chrysochromulina) ericina; (2) Caractériser la co-évolution des NCLDVs et des virophages avec leurs hôtes eucaryotes. Ce deuxième volet a été adressé en étudiant les transferts horizontaux d’ADNs viraux dans les génomes eucaryotes séquencés.La particule icosahédrique du virus CeV a un diamètre de 160 nm et contient un génome de 474-kb dont l’analyse a confirmé que CeV est apparenté aux virus de la famille des Mimiviridae, initialement définie autour des virus géant prototypes Mimivirus et Megavirus infectant des amibes. D’autres membres des Mimiviridae, plus proches de CeV, infectent aussi des espèces d’algues unicellulaires. Ces derniers forment un sous-groupe, que nous proposons d’élever au rang d’une sous-famille, les Mesomimivirinae. Les Mesomimivirinae possèdent des caractères génomiques exclusifs: une deuxième copie du gène de l’ARN polymérase, la présence d’un gène codant pour seconde protéine de capside, ainsi que 7 autres groupes de gènes orthologues absents chez les autres Mimiviridae. En dépit de leurs liens de parenté, chacun de ces virus possède une majorité de gènes qui lui est unique, et dont l’origine est inconnue. D’autre part, plusieurs cas indépendants d’acquisition par transfert horizontal du même gène par CeV et d’autres virus non-apparentés ont été analysés. Cette thèse documente également des évènements génétiques qui se sont produits dans la seule lignée de CeV, comme par exemple des fusions de gènes inédites.Le criblage bioinformatique des bases de données de séquences a mis en évidence des fragments d’ADNs de tailles variables (jusqu’à ~500Kb) intégrés au sein des génomes de nombreux eucaryotes, ayant originellement appartenus à des NCLDVs ou des virophages. Leur analyse a permis d’élargir le spectre d’hôtes connus des NCLDVs et suggèrent l’existence de nouvelles familles virales qui restent à découvrir. Egalement, ces insertions contiennent des gènes que l’on ne retrouve pas dans les génomes de NCLDVs séquencés, et pourraient coder pour des fonctionnalités inédites du virus donneur. Des copies de génomes de virophages intégrées au génome de l’algue Bigelowiella natans suggèrent une nouvelle stratégie de co-infection et de dissémination du virophage, qui pourrait aussi constituer un mécanisme de défense contre les NCLDVs pour l’hôte eucaryote.