Lateral gene transfer (LGT) is an important factor contributing to the evolution of prokaryotic genomes. The Aquificae are a hyperthermophilic bacterial group whose genes show affiliations to many other lineages, including the hyperthermophilic Thermotogae, the Proteobacteria, and the Archaea. Here I outline these scenarios and consider the fit of the available data, including two recently sequenced genomes from members of the Aquificae, to different sets of predictions. Evidence from phylogenetic profiles and trees suggests that the ?-Proteobacteria have the strongest affinities with the three Aquificae analyzed. However, this phylogenetic signal is by no means the dominant one, with the Archaea, many lineages of thermophilic bacteria, and members of genus Clostridium and class ?-Proteobacteria also showing strong connections to the Aquificae. The phylogenetic affiliations of different functional subsystems showed strong biases: as observed previously, most but not all genes implicated in the core translational apparatus tended to group Aquificae with Thermotogae, while a wide range of metabolic systems strongly supported the Aquificae - ?-Proteobacteria link. Given the breadth of support for this latter relationship, a scenario of ?-proteobacterial ancestry coupled with frequent exchange among thermophilic lineages is a plausible explanation for the emergence of the Aquificae. Advisors/Committee Members: Dr Andrew Roger (external-examiner), Dr. Christian Blouin (graduate-coordinator), Dr Andrew Roger (thesis-reader), Drs. Robert Beiko and John Archibald (thesis-supervisor), Not Applicable (ethics-approval), No (manuscripts), No (copyright-release).

En 1977, Carl Woese sépare les procaryotes en deux grands groupes en proposant une nouvelle classification basée sur des critères phylogénétiques. Les Archaea deviennent ainsi un domaine à part entière aux cotés des Bacteria et des Eucarya. Depuis, la compréhension de ce nouveau groupe et de ses relations avec les deux autres domaines, essentielles pour comprendre l’évolution ancienne du vivant, est largement passée par l’étude de leur phylogénie. Presque 40 ans de recherche sur les archées ont permis de faire évoluer leur image : de bactéries vivant dans des milieux spécialisés, souvent extrêmes, on est passé à un domaine indépendant, très diversifié aussi bien génétiquement, métaboliquement ou encore écologiquement. Ces dernières années la barre symbolique de cent génomes complets d’archées séquencés a été franchie et, parallèlement, les projets génomiques et métagénomiques sur des groupes peu caractérisés ou de nouvelles lignées de haut rang taxonomique (e.g. Nanohaloarchaea, Thaumarchaeota, ARMAN, Aigarchaeota, groupe MGC, groupe II des Euryarchaeota, etc.) se sont multipliés. Tout ceci apporte un matériel sans précédent pour l’étude de l’histoire évolutive et de la diversité des Archaea. Les protéines ribosomiques ont été utilisées de façon courante pour inférer la position phylogénétique des nouvelles lignées d’Archaea. Néanmoins, les phylogénies résultantes ne sont pas complètement résolues, laissant des interrogations concernant d’importantes relations de parenté. La recherche de nouveaux marqueurs est donc cruciale et c’est dans ce contexte que mon projet de thèse s’inscrit. À partir de l’analyse des génomes de deux Thaumarchaeota et d’une Aigarchaeota, nous avons identifié 200 protéines conservées et bien représentées dans les différents phyla d’archées. Ces protéines sont impliquées dans de nombreux processus cellulaires, ce qui peut apporter un signal phylogénétique complémentaire à celui des marqueurs de type informationnel utilisés par le passé. En plus de confirmer la plupart des relations phylogénétiques inférées à partir de ces derniers (i.e., protéines ribosomiques et sous unités de l’ARN polymérase), l’analyse phylogénétique de ces nouveaux marqueurs apporte un signal permettant une meilleure résolution de la phylogénie des archées et la clarification de certaines relations jusqu’ici confuses. Un certain nombre de ces nouveaux marqueurs sont aussi présents chez les bactéries. Les relations entre les grands phyla d’archées restant encore non résolues, nous avons utilisé ces protéines pour essayer de placer la racine de l’arbre des Archaea en utilisant comme groupe extérieur les bactéries. Nous avons ainsi pu identifier 38 protéines, parmi les 200 sélectionnées précédemment, ayant un signal phylogénétique suffisamment fiable pour cette étude, auxquelles nous avons ajouté 32 protéines ribosomiques universelles. L’utilisation conjointe de ces données nous a permis de placer la racine entre les Euryarchaeota, d’une part, et un groupe rassemblant les Thaumarchaeota, les Aigarchaeota, les Korarchaeota et… Advisors/Committee Members: Moreira, David (thesis director), Brochier-Armanet, Céline (thesis director).