DNA damage in spermatozoa is a crucial contributor to spontaneous abortion, severe genetic disease in the offspring and infertility. The chromatin of spermatozoa is highly compacted, transcriptionally and translationally silent, hence lacking DNA damage response (DDR). DDR foci follow within seconds after a DNA double strand break (DSB) and correlate to an abortive topoisomerase-IIb activity during spermiogenesis. When comparing the DSB frequencies at the two most fragile genomic loci (fragile sites FRA3B, FRA16D) in human and murine spermatozoa with lymphocytes, significantly increased DSB levels were detected in spermatozoa in both species. This corroborates that spermatozoa are more prone to DSBs than somatic cells. When comparing the DSB frequencies at FRA3B/FRA16D in spermatozoa of smokers with non-smokers, two-fold increases were found, probably caused by cigarette smoke components triggering abortive topoisomerase-II¿ activity. The phosphorylated DDR proteins H2AX and ATM were identified in human spermatozoa and murine spermatids using multicolour immunostaining with laser-scanning confocal microscopy (LSCM) and Western blots. Based on significantly increased DDR foci in spermatozoa of smoking men, but lacking DDR foci in response to in vitro challenge with H2O2, an abortive topoisomerase-IIb activity is the likely cause of DDR foci in spermatozoa. As DDR foci are susceptible to cigarette smoke, they can potentially be used as a novel biomarker. When comparing paternal spermatozoa, and lymphocytes as well as maternal and cord lymphocytes from 39 families for DSBs (via high-throughput LSCM pH2AX detection) and DNA fragmentation (Comet assay), significant increases were found in newborns of mothers exposed to environmental tobacco smoke and smoking fathers. When challenging lymphocytes and spermatozoa to different genotoxicants, significantly increased DNA damage in newborns compared to adults was found. This confirms an exceptional vulnerability in newborns, believed to cause increased susceptibly to disease in later life, including cancer. / European Union¿s 6th Framework project Newborns and genotoxic exposure risk (NewGeneris), British Council¿s United Kingdom Indian Education Research Initiative (UKIER)

Il est crucial de garantir l'intégrité des cuves de réacteurs à eau pressurisée (REP) en cas de fonctionnement accidentel : dans ce contexte, la compréhension et la modélisation des mécanismes de rupture fragile des aciers constituent des éléments décisifs de l'évaluation complexe des durées de vie des cuves.<br /><br />Les modèles d'approche locale de la rupture par clivage constituent l'un des principaux outils de prédiction de la ténacité des aciers faiblement alliés. La dispersion des contraintes à rupture est interprétée comme un effet de la distribution des défauts dans la microstructure, mais l'effet des hétérogénéités mécaniques n'est pas pris en compte. Or, en dessous d'une température de transition de comportement Ta (de l'ordre de 25°C), les mécanismes de déformation sont grandement affectés par la température et la vitesse de déformation.<br /><br />Notre approche consiste à prendre en compte l'effet des hétérogénéités de contraintes dans un critère local d'amorçage du clivage. Les résultats de calculs de microstructure sont utilisés pour proposer une description statistique de l'évolution des distributions de contraintes locales. Cette approche statistique permet de proposer un modèle d'approche locale de la rupture dépendant à la fois des hétérogénéités mécaniques et des distributions de tailles de défauts.<br /><br />Le comportement du matériau et son évolution sont caractérisés aux échelles microscopique et macroscopique dans le domaine de température [25°C,-196°C]. Des essais de traction simple, de sauts de vitesse et de température, et de ténacité sont réalisés.<br /><br />Nous proposons un modèle de comportement micromécanique décrivant le comportement plastique en dessous de la température de transition Ta. La loi de comportement est basée sur les mécanismes de déformation décrits dans la bibliographie et identifiées par méthode inverse à partir des essais mécaniques. Les observations au MET et la caractérisation du comportement activé thermiquement permettent de fixer plusieurs paramètres du modèle.<br /><br />Des simulations sont réalisées afin de modéliser les distributions de contrainte principale Σ1 dans deux microstructures bainitiques correspondant au volume élémentaire de l'approche locale de la rupture. L'effet de la température et de la triaxialité sur l'évolution des hétérogénéités est caractérisé. Nous proposons une fonction de distribution décrivant la distribution des valeurs locales de Σ en fonction des contraintes principales et équivalente <Σ> et <Σmises> moyennes dans la microstructure.<br /><br />Cette fonction est utilisée pour formuler un modèle d'approche locale de la rupture intégrant la distribution des tailles de défauts critiques et les distributions de Σ1.. On montre que dans certains cas, la dispersion des contraintes locales suffit à expliquer les dispersions des contraintes à rupture à l'échelle du volume élémentaire. Les dispersions de contraintes à rupture sont en accord avec celles prédites par le modèle de Beremin. La prise en compte des hétérogénéités mécaniques permet d'introduire une dépendance de la probabilité de rupture en fonction de la température, de la déformation et de la triaxialité. Il reste à appliquer le modèle d'approche locale au calcul d'éprouvettes CT et de comparer les dispersions de ténacités simulées à celles mesurées expérimentalement.

Dans de nombreux assemblages de matériaux soumis à un chargement thermo-mécanique lors de l'élaboration ou en service, des contraintes résiduelles thermiques apparaissent, qui modifient les conditions d'amorçage des fissures. Si de plus l'un des composants a un comportement plastique, des déformations résiduelles plastiques peuvent à leur tour jouer un rôle. <br />En mécanique de la rupture fragile, une des difficultés majeures concerne la prédiction de l'amorçage de fissures en l'absence de défaut initial. Leguillon a proposé un critère d'amorçage combinant une condition énergétique de type Griffith et une condition de contrainte maximum. La mise en oeuvre du critère fait intervenir les développements asymptotiques raccordés et la théorie des singularités. La bonne corrélation du modèle avec des mesures expérimentales pour les matériaux homogènes isotropes sous chargement mécanique pur a conduit à envisager l'extension du critère afin de prendre en compte des contraintes résiduelles. <br />La comparaison du critère modifié avec des mesures expérimentales sur un assemblage aluminium/époxyde sous chargement thermo-mécanique se révèle satisfaisante quant à la prédiction de la rupture de l'interface entre les composants. Elle permet également de mettre en évidence, par inversion, une méthode d'identification des paramètres de rupture de cette interface. Le critère modifié est appliqué également à l'analyse de la décohésion tuile/structure dans les aiguilles formant le limiteur du tokamak Tore Supra. En effet, des contraintes résiduelles d'origine thermique et plastique apparaissent dans la partie métallique des tuiles de protection.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La conservation des zones fragiles est désormais considérée comme étant une mesure urgente à mettre en œuvre pour les stratégies nationales et intergouvernementales. Ce travail essaye d’entreprendre une approche progressive permettant de contempler une zone humide typique « Sebkhat El Kelbia ». Plusieurs lignes de recherches sont adoptées. La première se consacre à la délimitation des principaux déterminants naturels responsables de la construction paysagère de cette zone. La deuxième concerne des lectures paysagères permettant de révéler les éléments de réversibilité et d’irréversibilité des paysages. Alors que la troisième ligne de recherche met en évidence l’existence de véritables vestiges de centuriation qui couronnent la sebkha. Une recherche analytique basée sur plusieurs outils transdisciplinaires, notamment la carto-interprétation, les délimitations de zonages naturels et paysagers, la restitution archéo-paysagère démontre l’importance de la zone d’étude sur les plans écologiques, patrimonial et de ses véritables potentialités paysagères. La caractérisation des entités paysagères met en exergue la présence, dans la région du Sahel tunisien, des faciès plutôt du type « vase d’eau » et d’autres faciès du type « parcelle en mutation irréversible ». Le premier peut atteindre jusqu’à 80 % du territoire en année humide et seulement une occupation rétrécie à 10 % en année sèche. Notons, que le faciès agraire de la zone d’étude est typique comme le prouve sa traçabilité à partir de la centuriation, où des usages patrimoniaux laissent présager des savoirs faires antiques en termes de maitrise des sols, de l’eau et du végétal. L’analyse de ce territoire considéré à tort « marginal » montre que les différentes interventions (politique, forestière et agraire) interagissent entre elles et agissent d’une façon directe sur les formes de paysages et constituent un passage obligé pour toute planification et/ou une réorganisation territoriale. Des paramètres de géomédiation paysagiste sont aussi proposés, et qui s’articulent sur la densification de la végétalisation du type halophyte et fourragère en rapport avec les applications paysannes de la région. L’implication de la gestion différentielle du type hybride « arridiculture - agri-loisir d’une zone humide » sera une autre ressource pour la valorisation des territoires menacés. / Conservation of sensitive areas is now seen as an urgent measure to implement national strategies and intergovernmental organizations. This paper seeks to undertake a phased approach to contemplate a wetland typical “Sebkhat El Kelbia”. Several lines of research are adopted. The first is devoted to the delineation of the major determinants responsible for building natural landscape of this area. The second relates readings landscape to reveal elements of reversibility and irreversibility landscapes. While the third line of research highlights the existence of genuine remains of centuriation crowning the sabkha. Analytical research tools based on several transdisciplinary, including cartographic interpretation, zoning boundaries and natural landscape, restitution archaeological landscape demonstrates the importance of the study area in terms ecological heritage and its true potential landscape. Characterization of landscape entities highlights the presence in the Sahel region of Tunisia, facies rather like "water tank" and other facies type "plot irreversible change." The first can achieve up to 80% of the land in a wet year and only one occupation narrowed to 10% in a dry year. Note that the agrarian facies in the study area is typical as evidenced by its traceability from centuriation which uses proprietary suggest knowledge in terms of faires ancient masters of the soil, water and vegetation. The analysis of this territory wrongly considered "marginal" shows that different interventions (policy, forest and land) interact and act in a way direct forms of landscapes and are a must for any planning and / or a territorial reorganization. Geomediation landscape settings are also available, which are based on the densification of the halophyte vegetation type and feed applications in connection with farming in the region. The implication of the differential management of hybrid "arridiculture - agri-leisure of a wetland" is another resource for the recovery of threatened areas.

The prevalence of Autism Spectrum Disorder (ASD) and its defining features has been increasingly investigated in genetic syndromes associated with intellectual disability, with syndrome specific profiles reported. The experience of catatonia and other movement disorders in people with ASD has been increasing highlighted within both research and diagnostic guidelines. However, these issues have not typically been investigated alongside other features of ASD within research into genetic syndromes. The first paper in this thesis provides a review of the literature on movement disorders in genetic syndromes associated with ASD, which focuses on the prevalence of reported movement disorders, the methods of assessment used, and the quality of research to date. An empirical study is reported in Paper 2. Within a cohort of individuals with Cornelia de Lange and Fragile X syndromes the prevalence of attenuated behaviour [autistic catatonia] is examined, based on parent/carer report, and the extent to which features of ASD predict later attenuated behaviour is investigated. Paper 3 provides a critical reflection on the first two papers as well as some wider considerations on undertaking research in this area. The results of both the literature review and the empirical study indicated that across a number of genetic syndromes (Angelman syndrome, Cornelia de Lange syndrome, Fragile X syndrome and Rett syndrome) attenuated behaviour [autistic catatonia] and/or movement disorders affect a substantial proportion of individuals. Furthermore, repetitive behaviours, one of the characteristic features of ASD, appear to predict later attenuated behaviour in Cornelia de Lange and Fragile X syndromesThe results presented in this thesis have important implications for the way services support individuals with specific genetic syndromes. Paper 1 confirms the high prevalence of movement problems in Angelman and Rett syndromes, and Paper 2 provides a new insight into movement problems in Cornelia de Lange and Fragile X syndromes. Movement disorders are reported to impact negatively on wellbeing and quality of life in people with ASD, and are likely to have a similar impact on the lives of people with genetic syndromes. Greater awareness and recognition of movement problems in CdLS and FXS is required, and although specialist services may already be aware of some of the above issues, there should be an increased emphasis on ensuring that community services are aware of the needs of individuals with genetic syndromes, including the implications of movement problems for support needs and quality of life.

Angelman Syndrome (AS) is a severe neurodevelopmental disorder that affects 1:12000 newborns. It is characterized by mental retardation, delayed major motor and cognitive milestones, seizures, absence of speech and excessive laughter. The majority of AS cases arise from deletions or mutations of UBE3A gene located on the chromosome 15q11-13. UBE3A codes for E3-ubiquitin ligase that target specific proteins for degradation. To date, a wide variety of Ube3a substrates has been identified. The accumulation of Ube3a-dependent proteins and their effect on the multitude of signal transduction pathways are` considered the main cause of the AS pathology. While the majority of research has been directed towards target identifications, the overall role of Ube3a in activity-dependent synaptic plasticity has been greatly overlooked. The present work is designed to fill some of these knowledge gaps. Chapter 2 is focused on the activity-dependent aspect of Ube3a expression following neuronal stimulation in vivo and in vitro. We examined total Ube3a expression followed by KCl depolarization in neuronal primary culture. By utilizing a subcellular fractionation technique, we were able to determine which cellular pools are responsive to the depolarization. Next, a fear conditioning paradigm (FC) was used to activate neurons in the paternal Ube3a-YFP reporter mouse brain. This mouse model allowed us to resolve spatial and temporal alterations of the maternal and the paternal Ube3a in hippocampus and cortex followed by FC. In accordance to KCl depolarization results, we observed alterations in Ube3a protein but at later time points. Furthermore, we investigated if the absence of activity-dependent Ube3a changes has any effect on learning and memory kinase activation. We utilized KCl and FC to determine synaptic activity-induced ERK 1/2 phosphorylation in acute hippocampal slices and in CA1 area of hippocampus of wild type (Ube3a m+/p+) and Ube3a deficient mice (Ube3a m-/p+). We demonstrated that Ube3a loss leads to impaired activity-dependent ERK 1/2 phosphorylation. It has been established that Ube3a m-/p+ mice have a profound deficit in LTP, implying the importance of this ligase in excitatory synaptic transmission. The abnormal LTP could be partially explained by an aberrant CaMKII function, decreased activity-dependent ERK 1/2 phosphorylation and reduced phosphatase activity. These proteins have also been implicated in another form of synaptic plasticity such as long-term depression (LTD). Chapter 3, we investigated the contribution of Ube3a to NMDAR - dependent and - independent LTD. Our data showed that Ube3a m-/p+ P21-30 animals exhibit the impairments in both forms of LTD. Next, we focused on elucidating molecular mechanism underlying the reduced mGluR1/5-LTD. We discovered that mGluR1/5 kinase activation such as ERK, mTOR and p38 is not affected by Ube3a loss. In concordance with previous work, we detected increased Arc expression together with abnormal AMPAR distribution in the Ube3a m-/p+ hippocampus. Surprisingly, the mGluR1/5 induced GluR2 trafficking was normal. Our findings infer that elevated Arc levels together with the increased internalization of AMPAR may result in compromised basal state of the synapses leading to a more depression-like state in Ube3a m-/p+ mice. Evidence points that loss of Ube3a produces alterations in a variety of activity-dependent signal transduction cascades that may ultimately result in impaired synaptic plasticity and cognition. Similar to AS, abnormal molecular and behavioral phenotypes have already been observed in other mouse models of human mental retardation such as Fragile X Mental Retardation Syndrome (FXS). Chapter 4 is set to explore if any correlation can be found in between these neurodevelopmental disorders. Analysis of crude synaptoneurosomes of adult Fmr1 KO mice revealed a significant reduction in Ube3a protein. Additionally, a blunted translation of Ube3a in response to mGluR1/5 stimulation was observed. However, we didn't find any evidence of direct interaction between Ube3a mRNA and Fragile X Mental Retardation Protein (FMRP). To examine if some of the pathology seen in Fmr1 KO mice is due to Ube3a downregulation, we performed a rescue experiment by increasing overall levels of Ube3a in hippocampus of FRMP deficient mice. An exhaustive battery of behavioral testing indicated that alterations of Ube3a expression impacted only associative fear conditioning. In summary, the present work has attempted to answer some of the fundamental questions about Ube3a and its role in synaptic plasticity. We have demonstrated that Ube3a expression is modulated by synaptic activation and its activity-dependent alterations are essential for normal brain functioning. Additionally, our data suggest that Ube3a is not only significant for the synaptic excitation but also crucial for the synaptic depression. Finally, our findings indicate that the alteration of Ube3a expression may contribute to the cognitive phenotypes in other neurodevelopmental disorders such as FXS suggesting an advantage of exploring Ube3a function outside the AS research.

Raising a child with a pervasive developmental disorder (PDD), particularly that of Fragile X Syndrome (FXS), is challenging, as it comes with parental stressors for both mothers and fathers. Research on these stressors has been limited to only the stressors that mothers of children with a PDD experience and has failed to thoroughly examine the experiences and stressors of fathers of children with a PDD, particularly that of FXS. Using Hill's ABC-X family stress theory, this quantitative research study investigated the effects of marital satisfaction due to the amount of shared childcare responsibilities and parental stress among the mothers and fathers of children diagnosed with FXS. This study also examined whether significant differences exist among these parents, who were recruited through the use of flyers, notices, and handouts that were randomly passed out to parents at the FXS Alliance of Texas located in the southwest region of Texas. Participants for this study were 128 parents of children with FXS, each of whom completed a demographic questionnaire, the Kansas Marital Satisfaction Scale, and The Sharing of Childcare Responsibilities Scale and Parental Stress Level Scale. An independent samples t test and multiple linear regression statistical analysis was employed. The results of the study indicated that parental stress associated with the amount of shared childcare responsibilities accounted for a significant degree of the variance in marital satisfaction. Yet the study did not find a significant mean difference in the level of parental stress that was experienced uniquely across gender. Potential social changes may include future development and improvements in treatment, therapeutic approaches, and predicted outcomes in efforts to enhance parental stress interventions so as to improve stress-related outcomes for parents of children with FXS.

Le syndrome de l'X fragile est la cause la plus fréquente de retard mental héréditaire. Ce syndrome est du à l'absence de la protéine FMRP (Fragile X Mental Retardation Protein). FMRPest exprimée dans de nombreux tissus, et surtout dans les neurones et dans les spermatogonies. Elle possède un signal de localisation nucléaire (NLS), et un signal d'export nucléaire (NES), des motifs de liaison à l'ARN (deux domaines KH et une boîte RGG). La présence d'un NLS et d'un NES suggère que FMRP fasse la navette entre le noyau et le cytoplasme pour le transport de l'ARNm. Bien que la sublocalisation et le rôle de FMRP dans le noyau ne soient pas encore connus, dans le cytoplasme FMRP est associée aux polyribosomes faisant partie d'un complexe ribonucléoprotéique où elle interagit avec ses deux homologues FXR1P et FXR2P. Deux structures de liaison pour FMRP ont été identifiées et caractérisées: le "purine-quartet" et le « kissing complex». Plusieurs ARN ont été identifiés comme cibles potentielles de FMRP. Ces ARN sont derégulés chez les souris Fmr1 nulles, mais la signification fonctionnelle de l'interaction FMRP/ARN reste toujours partiellement connue. <br />L'objectif principal de ma thèse étant la compréhension du mécanisme d'action de FMRP sur ces ARN cibles, ce projet a été abordé en deux points principaux :<br />-Recherche de l'influence des protéines qui interagissent avec FMRP sur sa capacité (affinité) à se lier à l'ARN<br />-Recherche de nouvelles séquences/structures cibles de FMRP et analyse du rôle de l'interaction FMRP/ARN.<br />Nous avons pu montrer une interaction spécifique uniquement entre l'isoforme musculaire de FXR1P avec la structure de G-quartet. Cela nous a permis d'établir un rôle synergique et non compensatoire de FXR1P sur FMRP. <br />D'un autre côté, nous avons démontré l'interaction spécifique de FMRP avec une nouvelle structure présente dans l'ARNm de la Sod1 que nous avons appelé SSLIP (Sod1 Stem Loops Interacting with FMRP). La distribution de SSLIP sur les polyribosomes est altérée en absence de FMRP ce qui conduit à une faible expression de la protéine Sod1. En utilisant un système de gène rapporteur, nous avons montré que l'interaction FMRP/SSLIP favorise la traduction de la Sod1 ce qui nous a permis d'établir un nouveau mécanisme d'action de la protéine FMRP sur ces cibles ARN.

La résistance à la rupture des polymères semi-cristallins est considérablement améliorée par l'incorporation de particules (sub)microniques qui cavitent et induisent une déformation plastique étendue de la matrice plutôt que sa rupture fragile. Nous nous sommes intéressés à plusieurs aspects de ce phénomène au travers de l'étude de systèmes de polyamide renforcé. Nous montrons que des particules nanostructurées de copolymères à blocs génèrent des renforcements remarquables sans la perte en rigidité obtenue avec des particules d'élastomère. Par ailleurs, la structuration de ces copolymères semble contrôler la coalescence et la fragmentation des particules lors de la dispersion. Plus généralement, des observations microscopiques et l'application de divers traitements thermomécaniques montrent que l'organisation cristalline de la matrice est déterminante pour le renforcement. A partir de ces résultats, nous proposons un modèle s'appuyant sur les approches physiques de la fracture des milieux hétérogènes qui explique l'origine physique d'un confinement critique de la matrice nécessaire pour obtenir la ductilité. La théorie proposée prévoit comment cette grandeur dépend de l'organisation cristalline, de la taille des particules ou de la température pour les systèmes de polyamide-12 étudiés et pour plusieurs autres systèmes de la littérature.