Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'abeille mellifère (Apis mellifera, L.) est divisée en quatre lignées évolutives (M : Ouest-Méditerranéenne, A : Africaine, C : Nord-Méditerranéenne et O : Orientale), elles-mêmes divisées en au moins 26 sous-espèces. Ces lignées et sous-espèces Sont caractérisées par une très forte structuration géographique. Cette structure est le fruit de milliers d'années d'évolution (depuis les dernières glaciations jusqu'à nos jours).Parmi les différentes sous-espèces, on distingue notamment Apis mellifera mellifera (A. m. mellifera), également connue sous le nom de " Abeille noire ". Cette sous-espèce est naturellement présente en France et en Europe du Nord.Pour diverses raisons, des sous-espèces non locales, appartenant en particulier à la lignée C sont importées depuis les années 60 en France.Ces importations, souvent massives, ont tendance à déstructurer la répartition géographique de l'espèce et pourraient mener à une perte de la sous-espèce locale et de ses caractéristiques spécifiques.Des conservatoires d'A. m. mellifera, gérés par des associations d'apiculteurs, ont progressivement vu le jour en Europe, pour limiter les effets des importations. Toutefois, aucun " cahier des charges ", couplant l'aspect scientifique de la conservation avec l'apiculture, n'a encore été émis.La présente thèse a donc permis, par l'étude de congrégation de mâles d'abeilles, de caractériser et valider des conservatoires Européens.Un protocole, quant à la mise en place et au suivi scientifique ainsi qu'apicole de ces conservatoires a été proposé.Enfin, une étude préliminaire du fonctionnement reproducteur d'une population d'abeilles a été menée en Ile-de-France. Cette étude a été entreprise dans le but d'apporter de nouvelles informations pour les programmes de conservation de l'espèce et de l'Abeille noire.Il ressort de cette thèse que la majorité des conservatoires étudiés présentent un niveau d'introgression (par la lignée Nord-Méditerranéenne) suffisamment faible et une diversité génétique suffisante pour être acceptés comme conservatoires. Il faut cependant maintenir le faible niveau d'introgression, d'une part, et, d'autre part, la diversité génétique suffisante, ces critères étant indispensable pour tout conservatoire d'A. m. mellifera.Il apparait également que l'isolement géographique n'est pas obligatoire, voire même non recommandé, pour l'établissement d'un conservatoire. Mais, il est important de caractériser l'ensemble des populations situées autour des zones conservatoires. Cette caractérisation a, en effet, pour but d'estimer et de limiter les risques d'introgression par des colonies non locales.Plusieurs hypothèses émises au cours de cette analyse réfuteraient les conclusions proposées dans des études précédemment réalisées sur l'espèce A. mellifera.En effet, il semblerait que les " faux bourdons " ne se rendent pas à la congrégation de mâles la plus proche. Toutefois, une étude plus approfondie du comportement reproducteur doit être réalisée afin de valider ou d'infirmer cette hypothèse.Enfin, des essaims naturels pourraient être présents dans la région Ile-de-France. Ces essaims étaient considérer comme complètement disparus, à cause de l'invasion du parasite Varroa destructor en Europe. Cette nouvelle hypothèse doit cependant être confirmée par d'autres analyses plus approfondie. La présence de ces essaims naturels serait très encourageante pour la conservation d'A. m. mellifera, mais également de l'espèce en générale.

Les mitochondries sont des organites essentiels pour la production d'énergie cellulaire grâce à la synthèse d'ATP au cours des étapes de phosphorylations oxydatives (OXPHOS). Les complexes de la chaine respiratoire sont en partie codés par le génome mitochondrial (ADNmt), dont la structure est très sensible aux facteurs exogènes ou endogènes. De nombreuses mutations de l'ADNmt sont associées à des dysfonctionnements de la chaine respiratoire conduisant à des pathologies. La production d'Espèces Oxygénées Réactives (EOR) mitochondriale est la principale source de dommages à l'ADNmt. Une voie de réparation particulière, le système de réparation par excision de bases (BER) est mis en oeuvre dans ce cas. Nous avons, au cours de notre étude, analysé le système BER mitochondrial chez la drosophile. Dans une première approche, nous avons caractérisé de manière globale par une technologie de puces à ADN un ensemble de glycosylases et endonucléases impliquées dans la voie BER mitochondriale et comparé leur variation au cours du vieillissement. Cette étude a été complétée par une analyse transcriptionnelle sur des modèles de drosophiles mutantes pour des enzymes spécifiques de la voie BER, ceci afin de déterminer les éventuelles interactions transcriptionnelles entre les acteurs de cette voie. L'ARNm de Parp présentait de fortes variations dans les différents contextes mutants testés. C'est une molécule essentielle de la réparation BER. Elle a fait l'objet dans un deuxième temps, d'une étude plus approfondie. Dans le modèle des cellules S2, PARP bien que majoritairement nucléaire est également présent dans la mitochondrie. Le comportement différentiel des deux variants ARNm de Parp a pu être mis en évidence lors de stress cellulaires. Les isoformes protéiques de PARP observées dans nos études apparaissent différentes de celles habituellement décrites dans la littérature. Cet aspect a été discuté.

Les mitochondries sont des organites essentiels pour la production d'énergie cellulaire grâce à la synthèse d'ATP au cours des étapes de phosphorylations oxydatives (OXPHOS). Les complexes de la chaine respiratoire sont en partie codés par le génome mitochondrial (ADNmt), dont la structure est très sensible aux facteurs exogènes ou endogènes. De nombreuses mutations de l'ADNmt sont associées à des dysfonctionnements de la chaine respiratoire conduisant à des pathologies. La production d’Espèces Oxygénées Réactives (EOR) mitochondriale est la principale source de dommages à l’ADNmt. Une voie de réparation particulière, le système de réparation par excision de bases (BER) est mis en oeuvre dans ce cas. Nous avons, au cours de notre étude, analysé le système BER mitochondrial chez la drosophile. Dans une première approche, nous avons caractérisé de manière globale par une technologie de puces à ADN un ensemble de glycosylases et endonucléases impliquées dans la voie BER mitochondriale et comparé leur variation au cours du vieillissement. Cette étude a été complétée par une analyse transcriptionnelle sur des modèles de drosophiles mutantes pour des enzymes spécifiques de la voie BER, ceci afin de déterminer les éventuelles interactions transcriptionnelles entre les acteurs de cette voie. L’ARNm de Parp présentait de fortes variations dans les différents contextes mutants testés. C’est une molécule essentielle de la réparation BER. Elle a fait l’objet dans un deuxième temps, d’une étude plus approfondie. Dans le modèle des cellules S2, PARP bien que majoritairement nucléaire est également présent dans la mitochondrie. Le comportement différentiel des deux variants ARNm de Parp a pu être mis en évidence lors de stress cellulaires. Les isoformes protéiques de PARP observées dans nos études apparaissent différentes de celles habituellement décrites dans la littérature. Cet aspect a été discuté. / Mitochondria are key organelles mainly devoted to energy production through ATP synthesis. Such a function is permitted by oxidative phosphorylation (OXPHOS) within mitochondria inner membrane. Key components of the OXPHOS processes are encoded by mitochondrial DNA (mtDNA) that is particularly sensitive to exogenous or endogenous insults. As a result, mtDNA mutations are often correlated with OXPHOS dysfunction leading to diseases. ROS production in mitochondria is the main source of mtDNA damage. Such DNA damages are mainly taken over by BER systems within mitochondria. In this study, we focused on this peculiar mitochondrial DNA repair system in Drosophila. In a first step, we analysed in a comprehensive manner through microarray, most glycosylases and endonucleases involved in mitochondrial BER and compared their evolution during aging. Using mutant flies for specific BER enzymes, we started to decipher some of the transcriptional interactions between key BER actors. In a second step, Parp molecule was further studied due its changes in all mutant contexts and for its importance in several cellular processes. We described its nuclear but also its mitochondrial location in S2 cells. Interestingly, two Parp mRNA variants were observed showing distinct regulations following stress induction. However, PARP protein isoforms observed in this study were different compared to what was described in literature. This discrepancy is discussed.

Les Cévennes sont depuis des siècles connues pour être des « terres de miel ». L'apiculture y est caractérisée par lo brusc, une ruche traditionnelle construite avec un tronc de châtaignier évidé, couvert d'une lauze de schiste. Les ruchers-troncs constituent une forme d'apiculture très ancienne et rustique, qui a contribué à l'histoire de l'occupation humaine et à la dynamique des paysages en Cévennes. Les ruches étaient à l'origine exclusivement sédentaires et peuplées d'abeilles noires (Apis mellifera mellifera), présentes en Cévennes bien avant l'arrivée des humains. Aujourd'hui, l'apiculture cévenole se fait principalement en ruches à cadres. Les pratiques apicoles actuelles — achat d'abeilles, transhumance, sélection, etc.— ont conduit à la diminution des populations de sous-espèces d'abeilles locales et à leur homogénéisation génétique. Afin de mieux connaître et de préserver ce patrimoine apicole naturel et culturel exceptionnel, le Parc national des Cévennes a initié cette étude pluridisciplinaire à travers le financement d'une thèse CIFRE. Ce travail est composé de trois parties.(I) L'objet de la première partie est l'habitat, la ruche. Les documents d'archives permettent d'affirmer que les ruches-troncs sont apparues en Cévennes à la fin du Moyen Âge, puis se sont développées et maintenues jusqu'à la première moitié du XXe siècle. Le passage de la ruche-tronc à la ruche à cadres moderne s'est réalisé progressivement au cours du siècle dernier. Les témoignages des anciens Cévenols ont permis d'appréhender les pratiques, les savoirs et les savoir-faire associés à ces ruchers traditionnels. Enfin, le micro-environnement des ruchers a été caractérisé grâce à des analyses spatiales qui viennent corroborer le discours local sur l'emplacement idéal d'un rucher.(II) L'abeille noire est au cœur de la deuxième partie. De l'abeille commune à l'abeille « noire agressive », les considérations du milieu apicole sur l'abeille locale ont évolué au cours du siècle écoulé. Un état des lieux de la population d'abeilles a été réalisé en utilisant la morphométrie géométrique, puis l'ADN mitochondrial. La morphométrie permet de dire que les 2/3 de la population d'abeilles des Causses et des Cévennes sont constitués d'abeilles noires. L'étude de l'ADN mitochondrial nous alerte néanmoins sur le taux élevé d'introgression dans ces populations. Cette introgression touche autant les populations d'abeilles élevées en ruches à cadres que celles maintenues en ruches-troncs. Ces populations ne se démarquent pas génétiquement l'une de l'autre.(III) La dernière partie de ce travail concerne la conservation du patrimoine apicole par l'établissement public du Parc national des Cévennes. Elle détaille les moyens et actions passés, présents, ainsi que les difficultés et les perspectives de conservation pour la ruche-tronc et l'abeille noire en contexte d'aire protégée. Cette partie met en exergue l'impérieuse nécessité d'une concertation multi-acteurs, axée sur une intégration de plusieurs types de savoirs — local, scientifique, d'expert — qui tienne compte des changements sociaux, économiques et écologiques auxquels la région des Cévennes est soumise. / For several centuries, the Cévennes region in Southern France has been renowned as a “land of honey”. Beekeeping in Cévennes is characterized by lo brusc, a traditional hive that is made of a hollowed chestnuts log which is covered with a schistous stone slab called “lauze”. Log hive apiaries are a very old and rustic form of beekeeping, which was a major driver of human occupation history and landscape dynamics throughout the Cévennes. From their origins, log hives were home most exclusively to black bees (Apis mellifera mellifera) that were settled in the region far before the rise of humankind. Nowadays, beekeeping in Cévennes is mainly carried out in frame hives. Current beekeeping practices — purchase of bees, transhumance, queen selection… — have led to a drastic decrease in populations of local bee subspecies, and to their genetic homogenization. In order to better understand and preserve this remarkable natural and cultural beekeeping heritage, the Cévennes National Park implemented a multidisciplinary study, through the funding of a CIFRE (Industrial contract for training through research) doctoral research.1- The first part of the study is dedicated to the hive. Archive documents strongly support the assertion that the very first log hives that were established in Cévennes date back to the end of the Middle Age. Afterwards they expanded and were maintained until the middle of the 20th century. The shift from log hive to frame hive occurred progressively throughout the past century. Testimonies by old Cévennes inhabitants helped assessing local practices, knowledge and know-how related to these traditional apiaries. Furthermore, spatial analyses were undertaken to characterize the micro-environment surrounding apiaries. These analyses corroborate local discourses about where an apiary should ideally be set up.2- The black bee is the epicenter of the second part of the study. From the common bee to the “black and aggressive” bee, views by the beekeeping community concerning the local bee in Cévennes have evolved over the past century. Genetic analyses using geometrical morphometry and mitochondrial DNA were successively implemented to establish a state of the art of local bee populations. Morphometric data tell us that nearly 2/3rd of the bee populations of Causses and Cévennes are composed of black bees. However, mitochondrial DNA data alert us on the high level of introgression within these populations. Such introgression equally affects bees kept in frame hives and those kept in log hives.3- The third part of the study addresses the sensitive issue of a conservation strategy of local beekeeping patrimony that is carried out by the public development agency of the Cévennes National Park. Past conservationist resources and actions are described and so are the perspectives and obstacles to a valuable conservation strategy of black bees and log hives in a context of protected area. In conclusion, the study advocates for an indispensable multi-stakeholder conciliation and a necessary integration of several types of knowledge — local ecological knowledge, knowledge from learned experts, scientific knowledge — that takes into consideration the social, economical and ecological changes affecting the overall Cévennes region.

Des prospections réalisées en Equateur (Amazonie et côte pacifique) ont permis la collecte d'un matériel entomologique abondant et diversifié, notamment chez les Psychodopygina. Nos travaux ont permis de réaliser plusieurs travaux de systématique, essentiellement moléculaire. Afin de tester les hypothèses phylogénétiques développées par Galati (2010), nous avons conduit une étude de phylogénie moléculaire chez les Psychodopygina. Basée sur les séquences des domaines D1, C2 et D2 de l'ADNr 28S et sur celles d'une partie du cytochrome b de l'ADNmt, elle inclut 49 espèces représentant les sept genres de la sous tribu et la majorité des sous-genres et séries. Les marqueurs ribosomiques sont mieux adaptés à la problématique que le marqueur mitochondrial. Le genre Psychodopygus est monophylétique. En raison du positionnement de Ny. richardwardi parmi les Trichophoromyia, nous concluons à la paraphylie des genres Nyssomyia et Trichophoromyia. Le genre Psathyromyia est également paraphylétique, tout comme le genre Martinsmyia. Le genre Bichromomyia serait le groupe frère du genre Psychodopygus et la validité du genre Vianniamyia, inclus dans le genre Psathyromyia doit être discutée. Des phylogénies moléculaires plus terminales ont été réalisées par comparaison de séquences de l'ITS2, de l'EF-1α et du cytochrome b.Chez les Psychodopygus de la série Guyanensis, une étude moléculaire couplée à une étude morphologique et morphométrique de morphotypes différents chez Ps. geniculatus, en sympatrie avec Ps. corossoniensis et Ps. luisleoni nous a conduit à décrire une espèce nouvelle pour la science : Ps. francoisleponti.Chez Pa. aragaoi, notre étude pilote basée sur l'analyse de morphotypes différents allopatriques et sympatriques renforce l'hypothèse de l'existence probable d'un complexe d'espèces chez ce taxon. Chez Ny. trapidoi, les analyses moléculaires et enzymatiques conduites sur des exemplaires clairs et foncés ne supportent pas la mise en évidence de deux populations comme cela avait été auparavant démontré. Nos approches épidémiologiques ont permis de mettre en évidence l'ADN d'Endotrypanum monterogeii chez plusieurs exemplaires de Ny. trapidoi. Si aucun phlebovirus n'a été détecté dans les échantillons étudiés, nous rapportons la présence d'un flavivirus chez Pa. abonnenci. Mots-clés: Psychodopygina, Equateur, ADN ribosomique, ADN mitochondrial, phylogénie, Endotrypanum. / Most Ecuadorian sand flies studied so far belong to Psychodopygina sub tribe and the present research uses morphometric and modern molecular techniques to answer many some questions regarding this taxon in Ecuador. We present phenetic and phylogenetic analyses based on the sequences of the domains D1, C2 and D2 of the 28S rDNA and cytochrome b mtDNA were used to test the classification of Psychodopygina sub tribe proposed by Galati (2010). Our study includes 49 species representing the seven genera included in the sub tribe and its main subgenera and series. The results support the monophyly of the genus Psychodopygus. The genera Psathyromyia, Nyssomyia and Trichophoromyia are paraphyletic. Bichromomyia is the sister group of Psychodopygus and the validity of the genus Viannamyia is doubtful because it is included inside the Psathyromyia genus. Our data strongly suggest the presence of two populations within Ps. geniculatus and the lack of intermediate forms between these two morphotypes incited us to describe a new sympatric species, Psychodopygus francoisleponti.We also carried out a pilot study based on the analysis of different allopatric and sympatric morphotypes of Pa. aragaoi which suggested the existence of a possible complex of species in this taxa.Finally, we analyzed of mitochondrial gene sequences and isoenzymes from Ny. trapidoi collecte from Ecuador and our result did not support the existence of two sibling species within as previously reported in the literature. From an epidemiological point of view, we emphasize the probable vectorial role of Nyssomyia trapidoi for Endotrypanum monterogeii. Moreover, no phlebovirus was detected in the processed sand flies whereas a flavivirus has been found in a pool of Psathyromyia. abonnenci females.Key words: Psychodopygina, Ecuador, ribosomal DNA, mitochondrial DNA, phylogeny, Endotrypanum.

Les îles du Sud-Ouest de l'océan Indien (SOOI) abritent une faune et une flore exceptionnelle et constituent l'un des cinq hotspot de biodiversité les plus importants au monde. L'abeille domestique Apis mellifera occupe divers habitats dans la majorité de ces îles et interagit avec une flore indigène et endémique. Elle est également exploitée par l'Homme pour l'apiculture. A. mellifera a divergé en plusieurs lignées évolutives et sous-espèces dans son aire d'origine. Parmi-elles, A. m. unicolor a été décrite comme endémique de Madagascar et appartient à la lignée africaine A. Les objectifs de cette thèse étaient de caractériser l'abeille dans les archipels des Mascareignes, Comores et Seychelles en identifiant les lignées évolutives et sous-espèces présentes avec des marqueurs mitochondriaux (région intergénique COI-COII, gène ND2). Dans un second temps, une étude de la diversité et de la structure génétique a été réalisée sur ces mêmes populations insulaires (15 microsatellites). Un total de 4095 colonies ont été échantillonnées dans le SOOI et 238 dans l'aire naturelle continentale. Trois des quatre lignées évolutives (A, C et M) ont été détectées dans les 10 îles étudiées et ce en différentes proportions. La lignée africaine A et A. m. unicolor sont prépondérantes dans le SOOI excepté à Rodrigues (100% lignée européenne C). Dans toutes les îles de l'archipel des Comores et des Seychelles, 100% des colonies échantillonnées appartiennent à la lignée A, 95,2% à La Réunion et seulement 54,2% à Maurice. Les îles de l'archipel des Comores constitueraient une zone de contact entre la lignée africaine continentale et les populations d'A. m. unicolor. La diversité génétique nucléaire est forte dans les archipels du SOOI et est structurée par îles et archipels. En outre, les populations du SOOI se différencient fortement des populations continentales africaines et européennes. La combinaison des différents marqueurs privilégie l'hypothèse d'une colonisation ancienne et naturelle d'A. m. unicolor depuis Madagascar à La Réunion, Maurice et aux Seychelles. / The South West Indian Ocean (SWIO) islands are home to an exceptional flora and fauna and are considered as one the five most important biodiversity hotspots in the world. In most islands of this region, the honeybee Apis mellifera occupies diverse habitats. Regarding its ability as a generalist pollinator, honeybee interacts with native and highly endemic flora. Furthermore, this species is used by human for beekeeping as it is able to produce honey, pollen and other hive products. Within the large group of bees (Apidae), A. mellifera is a model of diversity that has diverged into several lineages and subspecies in its native range. Among the 28 recognized subspecies, A. m. unicolor has been described as endemic to Madagascar and belongs to the African A lineage. The Mascarenes, Comoros and Seychelles archipelagos surround this continental island but the A. mellifera populations present have been little or never studied. The aims of this thesis were to characterize the honeybee from the Mascarenes (La Réunion, Mauritius, Rodrigues), Comoros (Anjouan, Mohéli, Grande Comore, Mayotte) and Seychelles (Mahé, Praslin, La Digue) archipelagos by determining the evolutionary lineages and subspecies present. Secondly, a study of genetic diversity and structure were conducted on these same insular populations. For that, a large sampling was carried (n = 4095 colonies from the SWIO, and 238 from native continental areas) and was combined to molecular analyzes using mitochondrial markers (sequencing of the COI-COII intergenic region and ND2 gene) and nuclear markers (15 microsatellite loci). Three of the four evolutionary lineages (A, C and M) were detected in different proportions in the 10 studied islands. The African A lineage and A. m. unicolor subspecies were predominant in the SWIO excepted for Rodrigues exclusively from the European C lineage. All sampled colonies from the Seychelles and Comoros archipelagos belong to the African lineage while in La Réunion the proportion reach 95.2% and only 54.2% in Mauritius. The presence of the Z African sub-lineage has been described for the first time out of Africa in two Seychelles islands. Moreover, Comoros islands may constitute a contact area between the continental African lineage and A. m. unicolor populations (insular African lineage). The SWIO populations show high levels of nuclear genetic diversity and a structuration by island and archipelago. In addition, SWIO populations strongly differentiated from African and European continental populations. The combined results from different molecular markers favor the hypothesis of an ancient and natural colonization from Madagascar to La Réunion, Mauritius and Seychelles islands. Therefore, the previous referenced interactions between the honeybee and the endemic fauna and flora in the SWIO might be explained by a long cohabitation in addition to its generalist pollinator ability.

Il est estimé aujourd’hui que plus de 350 médicaments peuvent induire des lésions hépatiques entraînant différentes manifestations cliniques telles qu’une hépatite cytolytique, une stéatose voire une cirrhose. Bon nombre de médicaments hépatotoxiques induisent un dysfonctionnement mitochondrial. Cependant, les mécanismes induisant de tels effets délétères ne sont pas tous élucidés, en particulier ceux concernant l’ADN mitochondrial (ADNmt) et son homéostasie, qui ne sont pas souvent explorés. De plus, il existe peu d’informations concernant l’hépatotoxicité médicamenteuse dans un contexte de stéatose induite par l’obésité. Ainsi, l’objectif de ce travail a été tout d’abord de mettre au point un modèle de stéatose dans les cellules de la lignée hépatocytaire humaine HepaRG afin d’étudier ensuite, les effets de neuf médicaments hépatotoxiques et vraisemblablement mitochondriotoxiques – l’amiodarone, l’atorvastatine, la carbamazépine, l’imipramine, la lovastatine, la perhexiline, le ritonavir, la terbinafine et la troglitazone – sur l’homéostasie de l’ADNmt dans un contexte ou non de stéatose. En utilisant des concentrations peu ou non cytotoxiques, nous avons trouvé que parmi les neuf médicaments étudiés, le ritonavir et l’imipramine ont induit des effets mitochondriaux suggérant une altération de la traduction mitochondriale. De façon notable, la toxicité du ritonavir était plus importante dans les cellules non-stéatosées. De plus, aucun des neuf médicaments n’a induit de diminution des quantités d’ADNmt. Cependant, les quantités accrues d’ADNmt ont été retrouvées avec six des neuf médicaments, et notamment dans les cellules non-stéatosées. Cela était par ailleurs accompagné d’une modulation de l’expression des différents facteurs impliqués dans la biogenèse mitochondriale (PGC-1α, PGC-1β, AMPK, etc.). Ainsi, ces données laissent supposer qu’une altération de la traduction mitochondriale peut ne pas être une événement rare et que l’augmentation des quantités d’ADNmt et la modulation de la biogenèse mitochondriale pourraient être une réponse adaptative fréquente à des altérations mitochondriales pouvant être amoindrie par la stéatose. / It is currently estimated that more than 350 drugs can induce liver injury with different clinical presentations such as hepatic cytolysis, steatosis, even cirrhosis. Many hepatotoxic drugs can induce mitochondrial damage and dysfunction. However, not all mechanisms that lead to such deleterious effects are clarified, especially those concerning mitochondrial DNA (mtDNA) and its homeostasis, which are not often investigated. Moreover, there is little information regarding the impact of non alcoholic fatty liver disease (NAFLD) on drug-induced liver injury. Thus, the aim of this work was, first of all, to develop a model of NAFLD in the hepatic cell line HepaRG in order to study further effects of nine hepatotoxic and presumably mitochondriotoxic drugs – amiodarone, atorvastatin, carbamazepine, imipramine, lovastatin, perhexiline, ritonavir, terbinafine and troglitazone –, on mtDNA homeostasis in the context of NAFLD or not. By using drug concentrations that did not induce major cytotoxicity, we found that, among the nine drugs, studied, ritonavir and imipramine induced mitochondrial effects suggesting alteration of mtDNA translation. Notably, ritonavir toxicity was stronger in non-steatotic cells. Furthermore, none of the nine drugs decreased mtDNA levels. However, increased mtDNA was observed with six drugs, especially in non-steatotic cells. This result was also accompanied by a modulation of the expression of various factors involved in mitochondrial biogenesis (e.g. PGC-1α, PGC-1β, AMPK).Therefore, this data suggests that drug-induced impairment of mtDNA translation may not be a rare event and increased mtDNA levels and modulation of mitochondrial biogenesis could be a frequent adaptive response to mitochondrial impairments, which could be dampened by steatosis.

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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative caractérisée par la détérioration progressive et irréversible de toutes les facultés intellectuelles. Les récents développements scientifiques, et en particulier les apports de la génétique moléculaire, ont permis des avancées considérables dans la compréhension de l'étiologie de cette maladie. En fait, il s'agit d'une maladie dont les causes, tant environnementales que génétiques, sont nombreuses. Malgré ces progrès remarquables, les causes précises de la majorité des cas de MA demeurent en cette année 1999, inconnues. Il faut en déduire que d'autres facteurs restent à être identifiés. Plusieurs indices biochimiques et génétiques suggèrent qu'une anomalie mitochondriale pourrait être impliquée dans le développement de la MA. Ainsi, on rapporte que l'activité de l'un des maillons de la chaîne respiratoire mitochondriale (complexe cytochrome oxydase) est diminuée en comparaison d'individus normaux du même âge. La littérature scientifique suggère très fréquemment que le génome mitochondrial pourrait être la cause de ce déficit enzymatique. Cependant, aucune publication n'a pu jusqu'à ce jour lever le voile sur le rôle exact que joue ce génome dans la MA. Pour cette raison, nous avons amorcé un programme de recherche ayant pour but premier d'étudier la séquence de l'ADN mitochondrial (ADNmt) d'un nombre important de patients et de témoins provenant, pour la grande majorité, de la population fondatrice du Saguenay-Lac-St-Jean. Notre objectif était de déterminer si le déficit de l'activité cytochrome oxydase (CO) était associé à des variations de l'ADNmt situées dans les gènes pouvant affecter directement l'activité de cette enzyme (gènes COI, COII, COIII et les 22 ARN de transfert mitochondriaux). Avant de débuter l'analyse du génome mitochondrial, nous avons mesuré l'activité CO dans différentes régions du cortex cérébral de patients décèdes de la MA et comparé l'activité mesurée à celle d'individus normaux ou décèdes suite au développement d'une autre maladie neurodégénérative (démence à corps de Lewy, maladie de Parkinson ou démence cérébrovasculaire). Ainsi, nous avons démontré que l'activité CO était significativement diminuée dans le cortex frontal et pariétal des patients Alzheimer. Par contre, nous ignorons pourquoi certaines régions cérébrales, comme l'hippocampe qui est une structure très affectée par la MA, présentent une activité CO comparable à celle des témoins. D'autres part, nous avons observé que les patients Alzheimer de type sénile ayant une durée de maladie très courte ont une activité CO dans le cortex frontal et pariétal encore plus faible que ceux qui sun/ivent plus de dix ans à la maladie. Comme le niveau d'activité CO est un reflet de l'activité neuronale, on ne peut dire si cette diminution de fonction du complexe CO est réellement impliquée dans le développement de la MA ou si elle n'en est qu'une conséquence. Pour pouvoir incriminer ce déficit enzymatique, il faudrait pouvoir l'associer à une ou plusieurs anomalies génétiques, comme c'est le cas dans les cytopathies mitochondriales. Puisque le complexe CO est composé d'unités codées par le génome nucléaire et mitochondrial, la cause du déficit enzymatique pourrait se situer à l'intérieur de l'un de ces deux génomes. Pour notre étude, nous avons analysé toutes les régions du génome mitochondrial pouvant influencer le niveau d'activité de cette enzyme. C'est-à-dire les trois gènes indispensables à la formation du complexe CO (CO l, II et III) ainsi que les 22 ARN de transfert mitochondriaux (ARNt) qui servent à leur traduction. Au total, nous avons détecté la présence de 95 variations différentes à l'intérieur du génome mitochondrial de 69 patients Alzheimer et de 83 individus témoins. Ce qui ressort essentiellement de cette analyse génétique, c'est qu'il n'y a pas de différence majeure dans la séquence de l'ADNmt (gènes CO l, II, III et les 22 ARNt) entre les patients et les témoins. Nous pouvons donc affirmer que la baisse d'activité CO observée dans le cortex cérébral de la majorité des patients Alzheimer n'est pas causée directement par une anomalie de ces gènes mitochondriaux. En conséquence, l'hypothèse voulant que le génome mitochondrial soit la cause de ce déficit enzymatique et qu'il ait un rôle dans la MA est rejetée. Il existe seulement deux autres possibilités principales qui pourraient expliquer l'origine de ce déficit enzymatique. Soit que l'un des gènes nucléaires impliqués dans la formation ou le fonctionnement du complexe CO est défectueux ou finalement soit que cette diminution d'activité CO ne résulte que d'une adaptation de la chaîne respiratoire à une diminution importante de l'activité synaptique et du métabolisme cellulaire dans le cortex des patients Alzheimer. Néanmoins, nous ne pouvons pas totalement exclure la possibilité que l'ADNmt soit impliqué dans l'étiologie de la MA. En effet, nous avons observé qu'un nombre restreint de sujets sont porteurs de variations que l'on retrouve uniquement chez les individus qui ont développé la MA. Cependant, puisque ces variations sont relativement rares, elles ne sont certainement pas la cause du déficit CO présent chez la majorité des patients. Une de ces variations est un haplotype composé des polymorphismes situés aux positions 5633 (ARNtA'a), 7476 (ARNtSer) et 15812 (cytochrome b) que l'on a détecté chez 4,7% des patients mais chez aucun des 83 témoins. Étant donné que l'une de ces variations (15812) est déjà associée à une autre maladie neurodégénérative, que ces trois modifications sont modérément conservées et que leur fréquence dans différentes populations a été établie à environ 0,1%, nous pensons que la présence de cet haptotype pourrait représenter un risque de développer la MA. Il est donc possible que cette anomalie de l'ADNmt explique un faible pourcentage des cas de MA. Cependant, cette affirmation n'est pour l'instant que spéculative et ne serrait vérifiée que lorsque d'autres groupes de recherche auront confirmé ou infirmé cette association. D'autres résultats ont également été obtenus concernant, entre autres, 2 modifications de l'ADNmt qui avaient déjà été associées à la MA dans des études antérieures. Nous avons détecté ces deux variations (4336/ARNtQ et 5460/ND2) aussi bien chez les patients que chez les témoins; elles ne sont donc pas associées à la MA, du moins pas dans notre population. Par ailleurs, le troisième article (Chagnon étal., 1999) de la section résultat de cette thèse, rapporte que nous avons observé une différence significative (p Dans la dernière portion de notre étude, nous avons mesuré le taux de mutations somatiques (mutations ponctuelles qui s'accumulent au cours de la vie d'un individu) de plusieurs sujets et démontré qu'il n'y a pas plus de mutagenèse dans le gène COIII de l'ADNmt chez les patients que chez les témoins. Ce mécanisme, souvent cité dans la littérature pour sa participation au phénomène du vieillissement cellulaire, ne serait pas la cause du déficit CO et ne jouerait aucun rôle dans l'étiologie de la MA. En conclusion, cette étude du génome mitochondrial a nécessité l'analyse de la séquence de près de 10 kb d'ADN chez plus de 150 individus (au total, plus de 1 million de nucléotides analysés). Malgré l'ampleur de cette tâche, nous savions dès le départ que cette étude complète des trois gènes CO et des 22 ARNt mitochondriaux était, en quelque sorte, préliminaire. En effet, comme la MA est une maladie complexe et que les gènes connus faisant partie de son étiologie n'expliquent qu'un faible pourcentage de cas Alzheimer, il était peu probable de trouver un gène muté pouvant expliquer une majorité de cas. Le mieux que nous pouvions espérer était d'identifier des variations présentes chez certains patients mais pas chez les témoins. Le problème avec ce type de résultats, c'est qu'il est pratiquement impossible d'arriver à des conclusions fermes. Ainsi, pour l'haplotype que nous avons détecté chez un certain nombre de patients, il faudra attendre la confirmation de d'autres études ultérieures pour conclure définitivement de son implication dans la MA. -2- Quoi qu'il en soit, cette étude a déjà atteint un objectif très important puisque nous savons maintenant que les trois gènes CO et les 22 ARNt mitochondriaux, qui étaient des gènes candidats importants, ne sont pas la cause du déficit CO qui est observé chez la majorité des patients Alzheimer.