Bioinformatics of microarrays and application to the transcriptome analysis of Buchnera aphidicola

The aim of this thesis is the study of the transcriptome of the bacterium Buchnera aphidicola, the primary endosymbiont of the pea aphid, Acyrthosiphon pisum, by microarray technology. The high interdependance between Buchnera and the aphid caused modifications of the bacterial genome, including loss of most regulatory genes. However, Buchnera retained the biosynthesis pathways, for the production of essential amino acids to its host. The first part of this thesis relates to the development of ROSO, a software to design optimized oligonucleotide probes for microarrays. An interface was conceived to allow its use on line (http://pbil.univ-lyon1.fr/roso). In the second part, the design and the use of a chip dedicated to Buchnera allowed to study the bacterial transcriptome, under nutritionnal and osmotic stress in the diet of the aphid. This analysis shows that Buchnera is able to modify its gene expression and to adapt its metabolism to answer to changing demand of its host.
L'objectif de cette thèse est l'étude par la technologie des puces à ADN, du transcriptome de la bactérie Buchnera aphidicola, qui vit en symbiose avec le puceron du pois Acyrthosiphon pisum. Le génome extrêmement réduit de Buchnera a perdu l'essentiel de ses gènes de régulation, mais conserve les voies de biosynthèse permettant la production des acides aminés essentiels pour son hôte. La première partie de cette thèse concerne le développement du logiciel ROSO, qui permet de déterminer les sondes oligonucléotidiques destinées aux puces. Une interface a été conçue pour son utilisation en ligne (http://pbil.univ-lyon1.fr/roso). Dans une seconde partie, la conception et l'utilisation d'une puce dédiée à Buchnera ont permis d'étudier le transcriptome de la bactérie, lorsque son hôte subit un stress nutritionnel et osmotique. Cette analyse montre que Buchnera est capable de réguler son expression génique et de réorienter son métabolisme, pour répondre à la demande changeante de son hôte.