La télomérase est présente dans un nombre limité de cellules, telles que la plupart des cellules cancéreuses où son activité est indispensable pour l’immortalisation de ces dernières. C’est pourquoi cette enzyme a été proposée comme cible prometteuse pour des thérapies anticancéreuses. Ainsi, il est d’un intérêt certain d’identifier les mécanismes par lesquels elle est régulée, notamment via sa sous-unité catalytique, hTERT. Les rétinoïdes sont des inducteurs bien connus de la maturation granulocytaire associée à une répression de hTERT dans les blastes de leucémie aiguë promyélocytaire (LAP). Dans une lignée cellulaire LAP résistant à la maturation induite par les rétinoïdes (NB4-LR1), a précédemment été identifiée une nouvelle voie de répression transcriptionnelle de hTERT en absence de différenciation. De plus, mon laboratoire d’accueil a isolé un variant de la lignée NB4-LR1 résistant à cette répression transcriptionnelle de hTERT, la lignée NB4-LR1SFD. Ensemble, ces lignées cellulaires, qui se comportent différemment face à un traitement à l’ATRA, fournissent un outil unique et puissant pour obtenir plus d’informations sur plusieurs problèmes de la régulation de la biologie moléculaire de la télomérase. Dans cette étude, en utilisant plusieurs approches complémentaires (immunoprécipitation de la chromatine combinée à une technique d’analyse à haut débit du positionnement des nucléosomes et de la méthylation de l’ADN et une approche de FISH), j’ai pu obtenir une vue intégrée des événements épigénétiques qui promeuvent la transition du promoteur de hTERT d’un état silencieux à un état actif et inversement. Cette information sera cruciale pour le développement de stratégies anticancéreuses ciblant l’expression de hTERT. / Telomerase is present in a limited number of cells, most of them cancerous where its activity is crucial for their immortalisation. Thus, that enzyme has been proposed as a promising target for anticancer therapies. Therefore, it is of great interest to identify the mechanisms by which it is regulated, notably through its catalytic subunit hTERT. Retinoids are well-known inducers of granulocytic maturation associated with hTERT repression in acute promyelocytic leukemia (APL) blasts. However, in NB4-LR1, a maturation-resistant APL cell line, was previously identified a new pathway of retinoid-induced hTERT transcriptional repression independent of differentiation. Furthermore, my host lab reported the isolation of a variant of NB4-LR1 cells resistant to this repression: NB4-LR1SFD. These two cell lines, which behave distinctly in response to ATRA treatment, provide a unique and interesting tool to gain further insights into the molecular biology of telomerase regulation. In this thesis project, using several complementary approaches (chromatin immunoprecipitation combined to a high-resolution, single-molecule nucleosome positioning assay and DNA methylation, and a FISH approach) allowed me to shed more light on the integrated epigenetic events that lead to hTERT promoter transition from its silent to its active state and vice versa. The information obtained could be crucial for the development of anticancer strategies targeting hTERT expression.

La santé et la fertilité des vaches laitières sont au cœur des préoccupations de la filière professionnelle dans un objectif d’efficience, de quantité et de qualité de la production de lait. La mise en place d’une lactation performante se superpose aux profonds changements hormonaux et métaboliques de la période postpartum, se traduisant par une balance énergétique négative. Les conséquences en sont souvent une altération de la fertilité et une immunodépression qui accroit la susceptibilité aux pathologies. Dans les élevages, il existe encore une grande variabilité d’état général et de performances chez les vaches laitières malgré la sélection génomique. Il est proposé que des modifications de la méthylation de l’ADN puissent contribuer à cette variabilité phénotypique individuelle. En effet, la méthylation de l’ADN, en tant que processus épigénétique, est impliquée dans la régulation transcriptionnelle des gènes, et présente une certaine plasticité face aux contraintes environnementales. Nous avons fait l’hypothèse que des signatures épigénétiques portées par les cellules du sang, pourraient refléter l’état de santé des vaches et pourraient être modifiées en réponse à différents facteurs intrinsèques (parité, stades physiologiques…) et aux contraintes environnementales. Ces signatures ont été recherchées dans une population de cellules du sang particulière : les monocytes. Ces cellules, accessibles par prélèvements sanguins et purification en présence d’un anticorps spécifique, constituent la première ligne de réponse d’immunité innée face aux infections aigües participant à la dégradation de l’état de santé des vaches en postpartum. Pour tester l’hypothèse de signatures épigénétiques monocytaires, une analyse du méthylome par « Reduced Representation Bisulfite Sequencing », (RRBS) dans diverses situations d’élevage a été réalisée. En utilisant des ADN génomiques de vaches incluses dans plusieurs protocoles, 22 banques ont été construites et séquencées. Leur analyse a été réalisée en utilisant un pipeline d’analyses bioinformatique et biostatistique développé au laboratoire.En moyenne 1 250 000 CpG sont pris en considération et permettent l’identification et la localisation de cytosines différentiellement méthylées (DMC) : i) 27143 DMC en comparant les méthylomes de différents types cellulaires (monocytes versus fibroblastes et PBMC) ii) 4788 DMC en réponse à un challenge nutritionnel basé sur la distribution du complément alimentaire GENIAL®, fabriqué et distribué en élevage par nos partenaires PILARDIERE et XR-Repro. iii) 2615 et 4616 DMC en réponse au challenge infectieux pour le groupe de vaches témoins et le groupe en restriction alimentaire respectivement (protocole coordonné par Christine Leroux et José Pires (RUMINFLAME, INRA, Theix) combinant une restriction alimentaire et un challenge immunitaire, par injection de LipoPolySaccharide). iv) 4420 DMC issues de la comparaison entre méthylomes de vaches à génome constant (issues du transfert nucléaire, clones) et de vaches à génome variable mais de même âge et élevées dans les mêmes conditions que les clones. Pour certaines régions différentiellement méthylées (DMR) ciblant le promoteur de gènes, le statut de méthylation a été confirmé par conversion bisulfite et pyroséquençage. L’expression des gènes associés a été étudiée. Une anti corrélation significative est observée entre méthylation et expression signant la fonctionnalité de ces régions.En comparant les 11 méthylomes monocytaires, il est montré que 21% des CpG sont extrêmement stables et ne présentent qu’une faible variation de méthylation entre échantillons ( 20%). L’ensemble de ces informations peut être pris en considération pour la conception d’un outil d’épigénotypage. A l’avenir, il serait aussi possible d’utiliser cet outil en routine afin d’appréhender les variations du méthylome monocytaire dans différentes conditions d’élevage. / In dairy breeding, the health and fertility of cows are the main concern with the aims to maintain milk quantity and quality and to reduce the interval between calving in a high competitive economical context. Postpartum period is marked by major hormonal and metabolic changes that affect productivity, immune responses and fertility. The consequences of immune response deterioration are an increasing susceptibility to diseases (mastitis, metritis, endometritis…). Genomic selection in livestock improves the performance of the population but does not exclude phenotypic variability at the level of livestock and the individual. It is proposed that DNA methylation could contribute to this individual phenotype variability. Indeed, DNA methylation is an epigenetic process involved in transcriptional regulation of genes displaying certain plasticity in front of environmental constraints.We assumed the epigenetic signatures carried by blood cells, could reflect overall health and could be modified in response to intrinsic factors (parity, stages …) and to environmental changes. These signatures were researched in a particular blood cells subpopulation: the monocytes. These cells, obtained by blood sampling and purification with a specific antibody, are the first line of defense against acute infections participating in health status deterioration of postpartum cows.To test the monocyte epigenetic signatures hypothesis, monocyte methylome were analyzed by « Reduced Representation Bisulfite Sequencing » (RRBS), in various breeding conditions. Using genomic DNA form cows included in several protocols, 22 libraries were constructed and sequenced. Their analyses were accomplished using a « homemade » pipeline which integrates bioinformatics and biostatistics analyses. On average, 1 250 000 CpGs were analyzed in order to identify differentially methylated cytosines (DMCs): i) 27143 DMC by comparison between different cells types (monocytes versus fibroblasts and PBMC) ii) 4788 DMCs in response to nutritional challenge based on the dietary supplement, GENIAL®, produced and distributed in breeding by our partner PILARDIERE and XR-Repro (in collaboration with Marion Boutinaud, INRA, Rennes). iii) 2615 and 4616 DMCs in response to infectious challenge with LipoPolySaccharide injection for control cows group fed normal diet and for dietary restriction cows group, respectively (collaboration with Christine Leroux and José Pires, RUMINFLAME, INRA, Theix; and Gilles Foucras (ENVT, Toulouse)). iv) 4420 DMCs from the comparison between constant genomic cow (Somatic cell nuclear transfer, clones) and variable genomic cows but with the same age and raised in the same conditions than clones.From DMCs, we identified differentially methylated regions (DMRs) defined as region with at least 3 DMCs inside 100 bp. For some DMRs targeting gene promoter, the methylation status was validated by bisulfite conversion and pyrosequencing. Gene associated expression were also investigated. A significant negative correlation has been observed between methylation and expression, highlighting the functional relevance of these DMRs in gene transcription control.By comparing the 11 monocyte methylomes, 21% of CpGs present a remarkable constant methylation level with weak variability between samples (20%).Taking together, these data can provide a list of relevant DMCs for an epigenetic tool conception. In the future, it would be possible to use this tool for a routine analysis in order to grasp monocyte methylome variations in different breeding management.

Le neuroblastome pédiatrique est un des cancers extra-crâniens des plus fréquents chez les enfants. Malgré une amélioration du taux de survie avec les thérapies actuellement disponibles, les stades avancés de neuroblastome ou en rechute présentent un très mauvais pronostic. De nouvelles approches thérapeutiques doivent donc être développées afin d'augmenter la survie des patients. Une de ces approches est la thérapie épigénétique. Le neuroblastome, comme plusieurs autres cancers pédiatriques, contient plusieurs altérations épigénétiques au niveau de la méthylation de l'ADN et des modifications des histones. Lors d'un criblage de médicaments déjà approuvés par la FDA, nous avons découvert quelques molécules ayant des caractéristiques de médicaments épigénétiques jusqu’alors jamais découvertes. Notre étude cherche donc à démontrer l'efficacité de ces molécules dans le traitement de lignées cellulaires de neuroblastome. Suite à des tests préliminaires, une des molécules approuvées par la FDA s'est démarquée : le disulfirame, un médicament approuvé pour le traitement de l’alcoolisme chronique. Nous avons donc traité des lignées cellulaires de neuroblastomes (IMR-32, N91, SK-N-DZ, SK-N-SH et SK-N-AS ) pendant 48 heures avec du disulfirame à des concentrations pertinentes sur le plan clinique (10nM à 50 µM). Nos résultats démontrent une inhibition de croissance de 50 % (IC50) d'environ 80 nM pour les lignées cellulaires testées. De plus, après analyse par cytométrie de flux, on observe un blocage du cycle cellulaire en G2/M. Nous avons également observé une diminution du facteur de transcription MYCN ainsi qu’une baisse d’acétylation de plusieurs marques d’histones (H3K9ac, H3K14ac, H3K27ac). Une analyse par séquençage d'ARN a confirmé le bloc en G2/M par une baisse d'expression de gènes associés à cette phase ainsi que la diminution de MYCN par une baisse de gènes cible de MYC. Des travaux sont en cours afin de déterminer le mécanisme d’action du disulfirame. Cette recherche permettra d’évaluer l’efficacité du disulfirame dans le traitement du neuroblastome / Pediatric neuroblastoma is one of the most common extracranial cancer in children. Despite an improvement in survival with the currently available therapies, neuroblastoma with an amplification of the transcription factor MYCN has a very poor prognosis. New therapeutic approaches must be developed to increase the survival of patients. One such approach is epigenetic drug therapy. Neuroblastoma, like many other pediatric cancers, contains several epigenetic alterations at the level of DNA methylation and histone modifications. In a screening of FDA-approved drugs, we discovered some molecules having characteristics of epigenetic drugs that were unknown until now. Our study seeks to demonstrate the efficacy of these molecules in the treatment of neuroblastoma cell lines. Following preliminary tests, one of the molecules approved by the FDA stood out: disulfiram, a medication approved for the treatment of chronic alcoholism. We treated neuroblastoma cell lines (MYCN amplified: IMR-32, N91 and SK-N-DZ; MYCN non-amplified: SK-N-AS and SK-N-SH) for 48 hours with disulfiram at clinically relevant concentrations (from 10 nM to 20 µM). Our results demonstrate a 50% growth inhibition (IC50) of 80nM for the cell lines tested. In addition, after analysis by flow cytometry, we found a cell cycle block in G2/M. RNA sequencing also revealed that disulfiram affects a many genes (downregulated n=508, upregulated n=207). We also observed a decrease in the transcription factor MYCN and a reduction in acetylation of several histone marks by Western blot’s analysis. Further studies are underway to determine the mechanism of action of disulfiram. This study shows the potential of disulfiram in the treatment of neuroblastoma.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'acétylation des histones module la structure de la chromatine et joue un rôle critique dans les processus liés à l'ADN, notamment l'expression génique. Dans la levure bourgeonnante *Saccharomyces cerevisiae*, le complexe NuA4 acétyle les histones H4 et H2A, ainsi que la variante d'histone Htz1, pour réguler la transcription. La formation de ribosomes fonctionnels nécessite la transcription coordonnée de 138 gènes de protéines ribosomiques (RP) et de plus de 200 gènes de biogenèse des ribosomes (RiBi). NuA4 est recruté aux promoteurs de ces gènes et acétyle les nucléosomes proches du promoteur. Cette thèse de doctorat examine les fonctions biologiques de NuA4 en tant que coactivateur dans la régulation de l'expression des gènes RP et RiBi en réponse à divers signaux environnementaux. Nous explorons l'interaction fonctionnelle entre NuA4 et Sfp1, un facteur de transcription sensible aux nutriments et au stress, et détaillons les implications de l'acétylation des lysines dépendante de NuA4 sur Sfp1. Le **Chapitre I** présente la méthode Anchor Away (AA), un outil de déplétion conditionnelle des protéines. Nous décrivons des procédures expérimentales détaillées pour réaliser la déplétion des protéines nucléaires, accompagnées de conseils pratiques. En utilisant AA, nous démontrons la déplétion rapide de Sfp1 et d'Esa1 (la sous-unité catalytique de NuA4) du noyau, comme en témoigne la diminution de la liaison de Sfp1 aux promoteurs des gènes RP et la perte de l'acétylation des histones dépendante de NuA4. Le **Chapitre II** présente nos principales conclusions concernant les rôles de Sfp1 et NuA4 dans l'expression des gènes RP et RiBi. À l'aide d'approches biochimiques et génomiques, nous révélons que NuA4 interagit avec Sfp1 pour faciliter la transcription des gènes RiBi et RP par des mécanismes distincts. De plus, nous examinons les conséquences fonctionnelles de l'acétylation de Sfp1 dépendante de NuA4 dans diverses conditions de croissance. Cette thèse enrichit notre compréhension des mécanismes moléculaires par lesquels l'acétylation dépendante de NuA4 influence la transcription génique. / Histone acetylation modulates chromatin structure and plays a critical role in DNA-templated processes, including gene expression. In the budding yeast *Saccharomyces cerevisiae*, the NuA4 complex acetylates histones H4 and H2A, as well as the histone variant Htz1, to regulate transcription. The formation of functional ribosomes requires the coordinated transcription of 138 ribosomal protein (RP) genes and over 200 ribosome biogenesis (RiBi) genes. NuA4 is recruited to the promoter of these genes and acetylates the promoter-proximal nucleosomes. This doctoral thesis investigates the biological functions of NuA4 as a coactivator in regulating RP and RiBi gene expression in response to various environmental cues. We explore the functional interaction between NuA4 and Sfp1, a transcription factor sensitive to nutrients and stress, and detail NuA4-dependent lysine acetylation of Sfp1 and its implications. **Chapter I** introduces the Anchor Away (AA) method, a conditional protein depletion tool. We describe detailed experimental procedures to complete nuclear protein depletion in a step-by-step fashion, accompanied by troubleshooting tips. Using AA, we demonstrate rapid depletion of Sfp1 and Esa1 (the NuA4 catalytic subunit) from the nucleus, evidenced by reduced Sfp1 binding at RP gene promoters and loss of NuA4-dependent histone acetylation. **Chapter II** presents the main findings regarding the roles of Sfp1 and NuA4 in RP and RiBI gene expression. Using biochemical and genomic approaches, we reveal that NuA4 interacts with Sfp1 to facilitate transcription of RiBi and RP genes via distinct mechanisms. Additionally, we explore the functional consequences of NuA4-dependent acetylation of Sfp1 under various growth conditions. This thesis extends our understanding of the molecular mechanisms of NuA4-dependent acetylation on gene transcription.

La mammite est une inflammation de la glande mammaire. Cette maladie est fréquente et coûteuse chez les vaches laitières. Dans l'industrie laitière canadienne, sa forme subclinique représente plus de 50% des pertes économiques associées à la mammite. L'étude simultanée des altérations génétiques et épigénétiques permettrait de mieux comprendre les mécanismes de régulation à la mammite subclinique. Cela conduirait à une meilleure gestion de la maladie. Cette étude examine les altérations de la méthylation de l'ADN et les transcriptomes des cellules somatiques du lait de vaches en lactation provenant de cinq fermes commerciales présentant une mammite subclinique d'apparition naturelle (comprenant respectivement seize, quatre et trois vaches positives uniquement pour *Staphylococcus aureus* (SA), *Staphylococcus chromogenes* (SC) et *Streptococcus uberis* (SU)), ainsi que dix vaches témoins en bonne santé (HC). Les profils de méthylation de l'ADN et de transcriptome du génome entier ont été établis à l'aide des technologies de séquençage. Les résultats des altérations de l'expression génique en réponse à la mammite subclinique due à SA révèlent 4077 gènes différentiellement exprimés (DEG). De plus, le réseau de co- expression génique des DEG identifie des modules ou des groupes de DEG avec des fonctions régulatrices spécifiques pendant la mammite subclinique due à SA. Par exemple, les DEG du module le plus important (module Turquoise, corrélé positivement avec SA) sont significativement enrichis en voies liées aux maladies et au système immunitaire, soutenant leur rôle important dans la régulation de la défense de la glande mammaire contre la mammite subclinique due à SA. Quatre modules (Jaune, Brun, Bleu et Rouge) corrélés négativement avec SA sont enrichis en annotations fonctionnelles liées à la régulation de la migration cellulaire, de la communication cellulaire, du processus métabolique et du développement du système circulatoire sanguin, suggérant leur implication dans la régulation de l'homéostasie de la glande mammaire endommagée lors de la mammite subclinique due à SA. Ensuite, l'exploration de la méthylation de l'ADN liée à SA révèle de nombreuses altérations dont 3356456 cytosines méthylées différemment (DMCs) et 153783 blocs d'haplotype de méthylation différentielle (dMHBs). L'intégration entre le méthylome et le transcriptome démontre des corrélations négatives significatives entre la méthylation de l'ADN dans les régions régulatrices (promoteurs, premiers exons et premiers introns) et l'expression génique des gènes correspondants. Un total de 6435 dMHBs situés dans les régions régulatrices des DEG présentent une corrélation significative avec leurs gènes correspondants, révélant leurs effets potentiels sur les activités transcriptionnelles. Les gènes présentant des altérations de méthylation de l'ADN sont significativement enrichis dans de multiples voies liées à l'immunité et aux maladies, suggérant l'implication de la méthylation dans la régulation des réponses de l'hôte à la mammite subclinique due à SA. Cette étude identifie de nombreuses altérations de méthylation de l'ADN et DEGs en relation avec la mammite subclinique due à SC et SU. Les associations négatives globales entre la méthylation de l'ADN dans les régions régulatrices et l'expression génique s'observent chez les vaches atteintes de SC. De nombreux gènes présentent des changements significatifs de la méthylation dans les régions régulatrices et leur expression génique correspondante, montrant un important enrichissement dans les processus biologiques et les voies liées aux fonctions immunitaires. Cela suggère que la méthylation de l'ADN joue un rôle crucial dans la régulation des réponses de l'hôte à la mammite subclinique. Cette étude identifie des listes de signatures génétiques et épigénétiques candidates distinctives (différenciant les vaches atteintes de SA ou SC des HC) pour la mammite subclinique. Neuf dMHBs ont été validés chez 200 vaches. Cela indique une stabilité des altérations de méthylation de l'ADN et une association significative avec la santé de la glande mammaire et les performances de production de lait. En conclusion, cette étude approfondit la compréhension des altérations génétiques et épigénétiques dans les cellules somatiques du lait qui impliqueraient la régulation de la défense de la glande mammaire contre la mammite subclinique. De plus, elle identifie des signatures épigénétiques et d'expression de gènes discriminantes pour la mammite subclinique. Cela a le potentiel de distinguer les vaches atteintes de mammite subclinique des vaches en bonne santé. Les résultats indiquent que les altérations de méthylation de l'ADN pourraient fournir un nouveau niveau d'information sur les mécanismes de régulation de la mammite subclinique, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour le développement de mesures de contrôle. / Mastitis, an inflammation of the mammary gland, is a widespread and costly disease of dairy cows globally. It causes considerable economic losses through decreased milk yield/quality, increased cost of veterinary treatment, high cow culling/replacement rate, negative impacts on animal welfare, increased susceptibility to other diseases and negative impacts on animal reproduction. The subclinical form of mastitis accounts for over 50% of the economic losses associated to mastitis in the Canadian dairy industry. Traditional measures including improved farm environment, milking practices, antibiotic therapy and genetic selection have led to decreased mastitis incidence on dairy farms, but have not eradicated the disease. Recent developments of sequencing technologies have promoted the exploration of genomic breeding and in particular, post-transcriptional and epigenetic regulatory mechanisms underlying diseases, including mastitis. Investigating both the genetic and epigenetic alterations with these technologies could elongate understanding of the regulatory mechanisms underlying subclinical mastitis and their potential contribution to improve mastitis management. Therefore, this study investigated the DNA methylation alterations and transcriptomes of milk somatic cells from lactating cows from five commercial farms with naturally occurring subclinical mastitis (including sixteen, four and three cows positive only to *Staphylococcus aureus* (SA), *Staphylococcus chromogenes* (SC), and *Streptococcus uberis* (SU), respectively) and ten healthy control cows (HC). The whole-genome DNA methylation and transcriptome pattens were profiled using whole genome DNA methylation sequencing and RNA sequencing technologies and bioinformatics investigation. Results of the gene expression alterations in response to SA subclinical mastitis revealed 4077 differentially expressed genes (DEGs). Furthermore, gene co-expression network of DEGs identified modules or clusters of DEGs with specific regulatory functions during SA subclinical mastitis. For instance, DEGs of the most important module (Turquoise module, correlated positively with SA group) were significantly enriched for disease- and immune- related pathways, supporting important roles for this module in regulating the mammary gland defense against SA subclinical mastitis. Four modules (Yellow, Brown, Blue and Red) which correlated negatively with SA group were enriched in functional annotations related to the regulation of cell migration, cell communication, metabolic process and blood circulatory system development, respectively, suggesting their involvement in the regulation of damaged mammary gland homeostasis during SA subclinical mastitis. Then, exploration of the DNA methylation alterations related to SA subclinical mastitis revealed abundant DNA methylation alterations at multiple layers, including 3,356,456 differentially methylated cytosines (DMCs) and 153,783 differential methylation haplotype blocks (dMHBs). Integration between methylome and transcriptome demonstrated significant negative correlations between DNA methylation in regulatory regions (promoters, first exons and first introns), and the gene expression of corresponding genes. A total of 6435 dMHBs located at regulatory regions of DEGs had significant correlation with their corresponding genes, revealing their potential effects on transcriptional activities. Genes harboring DNA methylation alterations were significantly enriched in multiple immune- and disease-related pathways, suggesting the involvement of DNA methylation in regulating host responses to SA subclinical mastitis. In addition, this study also identified abundant DNA methylation alterations and DEGs in relation to SC and SU subclinical mastitis. The global negative associations between DNA methylation at regulatory regions and gene expression were also observed in SC positive cows. Moreover, numerous genes with significant changes in methylation levels at their regulatory regions and corresponding gene expression were identified, which showed significant enrichment in biological processes and pathways related to immune functions. This further suggests that DNA methylation play crucial roles in regulating host responses to subclinical mastitis. This study also identified lists of candidate genetic and epigenetic discriminant signatures (differentiates SA or SC or SU positive cows from healthy cows) for subclinical mastitis. Nine dMHBs were further validated in 200 cows, which indicated the stability of DNA methylation alterations detected in this study as well as revealed their significant associations with mammary gland health and milk production performance. In conclusion, this study has furthered understanding of genetic and epigenetic signatures in milk somatic cells that may be involved in regulating mammary gland defense against subclinical mastitis. Candidate discriminant genetic (DEGs) and epigenetic signatures V(dMHBs) were identified with potential of distinguishing cows with subclinical mastitis from healthy cows. The results of this study indicate that DNA methylation alterations could provide a new layer of information on the regulatory mechanisms of bovine subclinical mastitis and further avenues to develop control measures.

L'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie rare caractérisée par une obstruction progressive et un remodelage vasculaire des artères pulmonaires distales, conduisant à une pression artérielle pulmonaire moyenne supérieure à 20mmHg. L'augmentation de la pression aboutit à une dysfonction du ventricule droit et la mort. À l'heure actuelle, il n'existe pas de traitement curatif pour l'HTAP. Il est donc primordial d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Comme dans le cancer, les cellules musculaires lisses de l'artère pulmonaire des patients atteints d'HTAP présentent un phénotype hyper-prolifératif et résistant à l'apoptose, entraînant un remodelage vasculaire pulmonaire. Ainsi, plusieurs stratégies thérapeutiques anti cancéreuses pourraient être utiles pour le traitement de l'HTAP. Compte tenu de l'expression altérée des récepteurs tyrosines kinases dans l'HTAP ainsi que dans le cancer, les inhibiteurs de tyrosine-kinases (ITK) ont été mise sur le marché pour le traitement de différents types de cancers et ont été envisagées dans le cadre de l'HTAP. Ainsi, l'ITK, Imatinib, a été capable de régresser l'HTAP induite dans des modèles expérimentaux, tandis que l'administration d'un autre inhibiteur, le Dasatinib, était associée au développement de l'HTAP. Récemment, plusieurs études observationnelles ont démontré le développement de l'HTAP chez des patients atteints d'un cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) présentant des réarrangements de la kinase lymphocytaire anaplasique (ALK) et qui ont reçu des ITK ALK/cMET, notamment Xalkori (R-Crizotinib), Ceritinib, Brigatinib et Lorlatinib. Étant donné que l'hypertension pulmonaire peut être associée à plusieurs maladies, y compris le cancer du poumon, la question demeure de savoir si le développement de l'HTAP chez les patients atteints d'un cancer du poumon recevant l'ITK ALK/c-MET représente un événement indésirable du médicament ou un résultat de la propagation de la maladie. Ainsi, l'objectif principal de chapitre 1 est de déterminer si le R-Crizotinib (connu sous le nom de Xalkori et qui est une première ligne de traitement des patients ayant un CPNPC-ALK positif) exacerbe l'HTAP et/ou prédispose à l'HTAP dans des modèles animaux. In vivo, le traitement par R-Crizotinib a entraîné une élévation marquée de la pression systolique du ventricule droit et de la pression artérielle pulmonaire moyenne associée à une augmentation de l'épaisseur de la paroi médiale des artères pulmonaires distales. De plus, R-Crizotinib, administré avant l'exposition à une faible dose de monocrotaline (MCT), induit une réponse hypertensive pulmonaire exagérée, comme en témoigne une augmentation de la pression systolique du ventricule droit et de la pression artérielle pulmonaire moyenne, de l'épaisseur de la paroi médiale et une diminution du débit cardiaque. In vitro, nous avons démontré que le traitement avec R-Crizotinib réduit la prolifération des cellules endothéliales contrôles de l'artère pulmonaire, effet associé à la formation de cellules multinucléées, ce qui est généralement observée dans les cellules qui meurent d'une une catastrophe mitotique. En conclusion, nous avons démontré que l'agent anticancéreux R-Crizotinib favorise le dysfonctionnement des cellules endothéliales, conduisant à la prédisposition et à l'exacerbation de l'HTAP dans des modèles animaux. Les dernières années de recherche ont approuvé l'importance des marques épigénétiques dans le développement de l'HTAP. En effet, nous nous sommes intéressés, dans le deuxième volet de la thèse, au facteur épigénétique « G9a », qui s'est révélé surexprimé dans différents types de cancers, favorisant la survie et la prolifération des cellules. Compte tenu de l'analogie cancer/HTAP, G9a fut un candidat idéal pour l'étude de son potentiel rôle dans le développement de l'HTAP. Ainsi, l'objectif principal du chapitre 2 est de déterminer si G9a est impliqué dans la progression et la pathogenèse de l'HTAP et de déterminer si son inhibition est bénéfique dans les modèles animaux. Nous avons démontré que G9a est surexprimé dans les artères pulmonaires de patients HTAP et dans les modèles expérimentaux. In vitro, l'inhibition pharmacologique de G9a à l'aide de BIX01294 diminue drastiquement la capacité d'hyper prolifération et la résistance à l'apoptose des cellules musculaires lisses HTAP. Grâce au séquençage d'ARN, nous avons démontré que l'inhibition de G9a s'accompagnait d'une altération du flux d'autophagie et d'une accumulation de lipides. Enfin, le traitement thérapeutique avec BIX01294 a réduit le remodelage vasculaire pulmonaire et la pression artérielle pulmonaire moyenne dans un modèle expérimentale de rat et a également amélioré l'hémodynamique pulmonaire et la fonction ventriculaire droite dans un autre modèle de souris. Ces résultats suggèrent que l'inhibition de G9a pourrait représenter une nouvelle approche thérapeutique dans l'HTAP. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare and fatal disease characterized by "a progressive loss and obstructive remodeling of pulmonary arteries (PAs) leading to a mean pulmonary arterial pressure (mPAP) greater than 20mmHg. The persistent elevation of pulmonary pressures leads to right ventricular dysfunction and death. Currently, there is no cure for patients with PAH, which increases the need to develop new and effective therapeutic strategies. Pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs) from PAH patients exhibit a "cancer-like" hyperproliferative and apoptosis-resistant phenotype leading to pulmonary vascular remodeling. Therefore, several anti-cancer therapies could be useful for the treatment of PAH. Given the altered expression of receptor tyrosine kinases and their ligands in PAH as well as in cancer, tyrosine kinase inhibitors (TKIs) have been marketed for the treatment of different types of cancers and have been in the spotlight for anti-PAH drug research. Indeed, the tyrosine kinase inhibitor, Imatinib, was able to regress established PAH in experimental models, while the administration of another inhibitor, Dasatinib, was associated with the development of PAH. Recently, several observational studies have highlighted the development of PAH in patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) with anaplastic lymphocyte kinase (ALK) rearrangements who received ALK/cMET TKIs, including Xalkori (R-crizotinib), Ceritinib, Brigatinib, and Lorlatinib. Since pulmonary hypertension can be associated with several diseases, including lung cancer, the question remains whether the development of PAH in lung cancer patients receiving cMET/ALK TKIs represents an adverse drug event or a result of disease spread. Thus, the main objective of Chapter 1 is to determine whether R-Crizotinib (known as Xalkori and which is the first-line treatment for patients with advanced ALK-positive NSCLC) exacerbates PAH and/or predisposes to PAH in experimental animal models. In vivo, R-Crizotinib treatment resulted in a marked elevation of the right ventricular systolic pressure (RVSP) and mPAP which was associated with an increased medial wall thickness of the distal PAs. Additionally, we found that pretreatment of rats with R-Crizotinib, induced an exaggerated pulmonary hypertensive response, as evidenced by the increased RVSP, mPAP, medial wall thickness, and decreased cardiac output. In vitro, we have demonstrated that treatment with R-Crizotinib reduces the proliferation of control pulmonary artery endothelial cells, which was accompanied by the appearance of multinucleated cells, a feature commonly seen in cells dying from mitotic catastrophe. In conclusion, we have demonstrated for the first time that the anticancer agent R-Crizotinib promotes endothelial cell dysfunction, leading to susceptibility and exacerbation of PAH in animal models. Previous studies have demonstrated the importance of epigenetic marks in the development and progression of PAH. Indeed, we were interested in the second part of the thesis, in the epigenetic factor "G9a", which was found to be overexpressed in different types of cancers, promoting cell survival and proliferation. Given the similarities between PAH and cancer, G9a was the ideal candidate to study in PAH. Thus, the main objective of Chapter 2 is to determine if G9a is involved in the progression and pathogenesis of PAH and to determine if its inhibition is beneficial in PAH animal models. We demonstrated that G9a is overexpressed in PAs of PAH patients and in experimental models. In vitro, we found that pharmacological inhibition of G9a using BIX01294 drastically reduces the PAH-PASMC proliferation and survival. Through RNA sequencing analysis, we demonstrated that G9a inhibition is accompanied by an impaired autophagy flux and lipid accumulation. Finally, therapeutic treatment with BIX01294 reduced pulmonary vascular remodeling as well as mPAP in an experimental rat model and also improved pulmonary hemodynamics and right ventricular function in another PAH mouse model. These results suggest that G9a inhibition could represent a new therapeutic approach in PAH.

Les déficits cognitifs représentent un obstacle majeur du fonctionnement occupationnel chez les personnes en début d'évolution d'un trouble psychotique. L'étude des mécanismes épigénétiques dans les déficits cognitifs pourrait mener à une compréhension plus exhaustive du fonctionnement occupationnel. Le premier objectif est d'évaluer le rôle de la méthylation de l'ADN du gène BDNF dans la cognition. Il est prédit que plus les taux de méthylation du BDNF seront élevés, plus les performances cognitives seront faibles. Le deuxième objectif consiste à identifier un modèle explicatif du statut occupationnel à partir des taux de méthylation de l'ADN du gène BDNF et des fonctions cognitives. Il est prédit que la méthylation de l'ADN du gène BDNF et les mesures d'apprentissage seront les déterminants du statut occupationnel. Pour ce faire, 27 participants en début d'évolution d'un trouble psychotique sont recrutés. Pour le premier objectif, des corrélations de Spearman sont réalisées entre les taux de méthylation de l'ADN du gène BDNF (exon 1, promoteur IV et rs6265) et les performances cognitives issues de la MATRICS Consensus Cognitive Battery et d'une tâche évaluant la théorie de l'esprit. Concernant le premier objectif, une association en sens inverse par rapport à ce qui était attendu entre l'apprentissage visuel et le taux de méthylation de l'ADN à l'exon 1 est observée ainsi qu'une association non attendue entre la théorie de l'esprit et le taux de méthylation de l'ADN au rs6265 pour le génotype Val66Val. Pour le deuxième objectif, une régression multinomiale a permis d'établir un modèle explicatif du statut occupationnel, lequel indique que le taux de méthylation de l'ADN à l'exon 1 et la cognition globale explique 47,3% de la variance du statut occupationnel six mois plus tard. Ces résultats suggèrent un rôle possible de la méthylation de l'ADN dans la cognition et le statut occupationnel dans les troubles psychotiques.

Depuis plus de 40 ans, il est connu que les fœtus de mammifères sont sensibles aux conditions métaboliques de la mère durant la gestation. On commence à comprendre aujourd’hui les principes moléculaires de ces observations épidémiologiques. L’épigénétique définit cette nouvelle réalité et semble être la voie par laquelle l’environnement influence l’expression des gènes à plus ou moins long terme. Cette réalité est aussi présente en production laitière où les vaches en plus de montrer une production de lait accrue doivent soutenir le développement d’un fœtus. La forte mobilisation des réserves graisseuses associées à cette condition peut venir modifier la composition du milieu ovarien ainsi qu’utérin, et par le fait même, créer une dysfonction du métabolisme mitochondriale qui provoquera une augmentation du stress oxydatif. Cette modification peut pousser l’ovule ou l’embryon à modifier considérablement sa programmation épigénétique dans le but de s’adapter à ce signe de déficit métabolique. Dans cette étude, nous avons fait subir un stress métabolique à des embryons bovins in vitro afin de valider l’impact d’une telle perturbation sur l’épigénome embryonnaire. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence une tendance à l’hypométhylation dans les régions télomériques de la majorité des chromosomes ainsi que des modifications sur des gènes reliés au métabolisme énergétique. Il devient donc important d’étudier ces modifications sur le développement et les performances futures de l’embryon et ce afin de mieux comprendre les impacts que certains types de rations ou habitudes de régie peuvent avoir sur le potentiel productif et reproductif des animaux de relève. Ces connaissances nous permettront d’adapter notre régie afin de maximiser le potentiel productif des animaux de l’industrie laitière québécoise et de conserver notre place parmi les leaders mondiaux de ce secteur de production.

Avec l'arrivée des techniques de reproduction assistée et de la génomique, le progrès génétique chez les bovins laitiers est plus rapide que jamais, favorisant maintenant l'utilisation d'animaux de plus en plus jeunes pour la reproduction. Cette situation aurait possiblement un impact sur la qualité des embryons, affectant potentiellement la génisse de la génération suivante. Ce projet vise à documenter l'effet de l'âge sur la qualité de l'embryon et, en l'occurence, à identifier des pistes pour corriger la situation. Dix jeunes femelles Holstein ont subi trois cycles de stimulation ovarienne (8, 11, 14 mois). Les ovules ont ensuite été fécondés in vitro (semence d'un même taureau adulte), générant trois lots d’embryons par animal. Grâce à la plateforme EmbryoGENE, il fut possible de mesurer l'expression génique ainsi que l'état de méthylation de l'ADN au stade blastocyste. En premier lieu, l'analyse transcriptomique des contrastes selon l'âge (8 vs 14 mois et 11 vs 14 mois) a permis de dénombrer 242 gènes différentiellement exprimés pour le premier contraste et 296 pour le deuxième. Parmi les voies géniques affectées par l'âge, on retrouve notamment les voies mTOR et PPAR, ainsi que la voie de réponse au stress oxydatif médiée par NRF2. Pour sa part, l'analyse épigénétique a permis d'identifier 5787 régions différentiellement méthylées pour le premier contraste et 3658 pour le deuxième. Il est possible d'observer une tendance à l'hyperméthylation chez les embryons obtenus à partir de donneuses de 8 mois, alors qu'une hypométhylation du génome plus marquée est notée chez les embryons provenant des donneuses de 11 mois. Le premier constat est que les embryons sont marginalement affectés par l'âge de la donneuse et que la qualité s’avère très bonne dès 8 mois. Les résultats suggèrent une causemétabolique pour expliquer les différences observées, trahissant un impact plus grand des conditions in vitrosur les embryons produits par les plus jeunes donneuses.