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

Les bactéries se prêtent très bien aux analyses phylogénétiques en raison du fait que plusieurs génomes ont été entièrement séquencés -et leur nombre continue d'augmenter -et leurs génomes sont petits et ne contiennent que peu d'ADN répétitif en contraste avec les génomes des eucaryotes. La molécule d'ARNr 16S, l'ARN composant de la petite sous-unité du ribosome, a été établie comme la macromolécule de choix pour les analyses phylogénétiques et l'identification des espèces bactériennes. En dépit de sa position centrale, l'utilisation de l'ARNr 16S n'est pas sans inconvénients. En effet, l'évolution d'un seul gène n'est pas nécessairement représentative de l'évolution d'un génome entier, des hétérogénéités entre des copies du gène d'ARNr 16S -des allèles -ne sont pas exceptionnelles, et des copies paralogues peuvent suggérer des phylogénies différentes. De plus, au cours des dernières années, des analyses phylogénétiques basées sur des séquences codant pour des protéines conservées -telles des gènes de ménage (house-keeping genes) -ont donné des résultats discordants. Parmi les bactéries, les y-protéobactéries avec 33 génomes entièrement séquencés sont les plus étudiées, certainement en raison de leurs importances cliniques et biologiques. L'objectif de mon travail a été, d'une part d'étudier l'hétérogénéité des séquences des allèles de l'ARNr 16S chez 33 y-protéobactéries et de déterminer si un seul allèle par bactérie est suffisant pour établir une phylogénie, d'autre part de construire les arbres phylogénétiques de ces 33 y-protéobactéries à partir de l'analyse comparée des séquences de certains gènes de ménage à savoir: l'adénylate kinase (adk), la shikimate déshydrogénase (aroE), la glucose-6-phosphate déshydrogénase (gdh) et de leurs séquences concaténées. Ces phylogénies seront comparées entre elles et aussi à celle établie à partir du gène de l'ARNr 16S. Les analyses phylogénétiques ont démontré que la plupart des séquences alléliques d'une même souche sont identiques ou quasi identiques et sont regroupées à l'intérieur d'un même genre et d'une même espèce. À cause de leurs homogénéités, un seul allèle du gène de l'ARNr 16S est suffisant pour construire la phylogénie des y-protéobactéries au niveau du genre et de l'espèce. Les arbres phylogénétiques construits à partir de chacun des trois gènes de ménage -adk, aroE et gdh -et des séquences concaténées des trois gènes sont, en général, similaires à l'arbre construit à partir du gène de l'ARNr 16S, aux niveaux de la famille, du genre, de l'espèce et de la souche, avec certaines exceptions. Les gènes de ménage, cependant, montrent un plus haut taux de substitutions nucléotidiques que le gène de l'ARNr 16S. De plus, parce que les trois gènes de ménage ont chacun un pourcentage plus bas de similarité de séquences que le gène de l'ARNr 16S, ils ont montré une meilleure différenciation des neuf souches de bactéries entériques Escherichia-Shigella-Salmonella. Ils peuvent potentiellement révéler des relations sur des branches plus profondes d'un arbre phylogénétique que ne le peut le gène de l'ARNr 16S. De plus, puisque ces gènes de ménage sont utilisés dans les typages de séquence multi-locus "multilocus sequence typing (MLST)", nous pouvons nous attendre à ce que le nombre de séquences disponibles dans le domaine public pour ces trois gènes de ménage augmente rapidement les rendant ainsi d'autant plus utiles pour complémenter le gène de l'ARNr 16S dans des études phylogénétiques, ou pour certaines autres analyses phylogénétiques très ciblées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : y-protéobactéries, Gènes de ménage, Phylogénie, ARNr 16S.

Les composés fluorés ont montré une importance croissante dans le développement d'agents pharmaceutiques en raison des propriétés exceptionnelles de l'atome de fluor. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur la synthèse des composés énantiopurs contenant de l'azote.A partir de l'aldimine trifluorométhylée, une réaction d’aza-Baylis-Hillman asymétrique a été réalisée et a permis d’obtenir un nouvel acide (R)-α-méthylène-β-CF3-β-aminé avec un bon rendement et une excellente diastéréosélectivité. Puis, en utilisant une réaction d’allylation dans les conditions de Barbier, de nouveaux acides aminés trifluorométhylés cycliques à cinq ou six chaînons ont été obtenus avec de bons rendements et d’excellents diastéréosélectivités. En particulier des acides γ et β-aminés, comme la CF3-β-proline, qui est très intéressante dans la synthèse peptidique.Enfin, grâce à l'addition d'éther de vinyle sur l’aldimine trifluorométhylée, différentes amines trifluorométhylées ont été obtenues. Parmi ces composés, les amino-alcools CF3 qui sont très utiles pour la conception de médicaments et dans la synthèse asymétrique, et les amines cycliques trifluorométhylées qui peuvent servir de bon substrat pour synthétiser des composés CF3-cycliques plus fonctionnalisés. / Fluorinated compounds have shown a growing importance in the development of pharmaceutical agents owing to the outstanding properties of the fluorine atom. In this thesis, we focused on the synthesis of enantiopure trifluoromethyl nitrogen-containing compounds.Starting from the trifluoromethyl aldimine, firstly, an asymmetric aza-Baylis–Hillman reaction was realized with high reaction rates, and diastereoselectivities, and the previously unknown enantiomerically pure (R)-α-methylene β-CF3 β-amino acid was obtained in good yield. Then, through aza-Barbier reaction, the five-membered and six-membered trifluoromethyl cyclic amino acids were obtained, including β-amino acid and γ-amino acid, especially CF3-β-proline, which is very interesting in the further peptide synthesis.Finally, through the addition of vinyl ether to imine, different novel trifluoromethylated amines were afforded. Among these compounds, CF3-amino alcohols are very useful in drug design and asymmetric synthesis, and enantiopure CF3-cyclic amine is a very good substrate to synthesize more functionalized CF3-cyclic compounds.

Québec Université Laval, Bibliothèque 2018

Before 1935, amino acids were studied mainly because they constituted part of the protein molecules. Later they were found to be important nutritive agents. Investigations on nutritional requirements of young rats showed that tryptophane, lysine, histidine, phenylalanine, leucine, isoleuclne, threonine, methionine, valine and arginine are Indispensable components of a diet. The removal of any one of these amino adds, except arginine, from the diet leads to a nutritive deficiency, accompanied by rapid deoline in weight, loss of appetite and eventual death. More recently, it haB been pointed out that a tryptophane deficiency In the diet of rats gives rise to profound disturbances; and it Is now known that the presence of arginine Is essential for fertility and the absence of valine causes muscular tension (Rose, W.C. and Eppstein, S.A. J. Biol. Chem. 127 : 677-684· 1939.)· This ohange of view has shifted interest to large scale preparation of amino acids either by hydrolysis of proteins or by total synthesis. One of the two main objects of the present investigations was the synthesis of amino acids. The other object was the synthesis of pyrazolones and the determination of their ultraviolet and infrared absorption spectra. Aminopyrazolones have a strong antipyretic action (Valyashko, N.A. and Bliznyukow, V.I. J. Gen. Chem. U.S.S.R. II : 23-40, 1941.) and are also useful for colour photography (British patent 478,990.). They are closely related to amino acids because they can be obtained from the same starting materials and have some similar properties. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2018

Le cancer est une des principales causes de décès à l'échelle mondiale, suscitant un besoin constant de développer de nouveaux traitements efficaces et ayant peu d'effets secondaires. Dans cette perspective, le groupe de recherche du Dr Sébastien Fortin travaille depuis plusieurs années au développement de nouveaux agents anticancéreux nommés phényl 4-(2-oxo-3-imidazolidin-1-yl)benzène sulfonates (PIB-SOs). Bien que ces composés soient très prometteurs et actifs à des concentrations nanomolaires sur plusieurs lignées cellulaires cancéreuses, un défi important pour leur étude chez les animaux est leur faible hydrosolubilité et leur faible sélectivité envers les cellules cancéreuses. Dans ce contexte, l'utilisation d'acides aminés pour former des promédicaments de PIB-SOs et leurs sels qui seront transportés par les transporteurs d'acides aminés (AATs) tels que LAT1 est une stratégie attrayante pour à la fois améliorer leur hydrosolubilité et leur sélectivité envers les cellules cancéreuses surexprimant ces transporteurs. L'objectif de ce projet est donc de concevoir, préparer, purifier et caractériser de nouveaux promédicaments d'acides aminés de PIB-SOs (AA-PIB-SOs) et leurs sels. À cet effet, 40 nouveaux AA-PIB-SOs et leurs sels ont été préparés, caractérisés, purifiés et évalués pour leur hydrosolubilité et leur activité antiproliférative sur les lignées cellulaires humaines cancéreuses mammaires surexprimantLAT1 (MCF7, MDA-MB-231 et MDA-MB-468) et ne l'exprimant que faiblement (HCC1806 et ZR-75-30). Nos résultats montrent que les sels d'AA-PIB-SOs présentent une hydrosolubilité 2-55 fois plus élevée que leurs PIB-SOs correspondants. De plus, ils montrent une activité antiproliférative dans le nanomolaire jusqu'au bas micromolaire. Néanmoins, l'activité antiproliférative ne corrèle pas parfaitement avec l'expression de LAT1 dans les lignées cellulaires. Des expériences seront réalisées afin de déterminer l'implication des AATs dont LAT1 dans l'internalisation des AA-PIB-SOs menant à leur activité cytotoxique envers les cellules cancéreuses. Globalement, mes travaux montrent que les AA-PIB-SOs sont une nouvelle famille de promédicaments anticancéreux prometteurs pour le développement d'une thérapie innovante. / Cancer remains one of the leading causes of death worldwide, prompting a constant need to develop new effective and low side-effect treatments. In this regard, Dr. Sébastien Fortin's research group has been working for several years on the development of new anticancer agents known as phenyl 4-(2-oxo-3-imidazolidin-1-yl) benzenesulfonates (PIB-SOs). These compounds exhibit antiproliferative activity in the nanomolar range against numerous cancer cell lines. Although these compounds are very promising, a significant challenge for their studies in animal models is their low hydrosolubility and their poor selectivity towards cancer cells. In this context, the use of amino acids to form PIB-SO prodrugs and their salts, which may be transported by amino acid transporters (AATs) such as LAT1, is an appealing strategy to both improve their hydrosolubility and their selectivity towards cancer cells over expressing these transporters. The objective of this project is therefore to design, prepare and characterize new amino acid prodrugs of PIB-SOs (AA-PIB-SOs) and their salts. To this end, 40 new AA-PIB-SOs and their salts were prepared, characterized and evaluated for their hydrosolubility as well as their antiproliferative activity against human breast cancer cell lines over expressing LAT1 (MCF7, MDA-MB-231 and MDA- MB-468) and expressing it weakly (HCC 1806 and ZR-75-30). Our results show that the salts of AA-PIB-SOs exhibit 2-55 times higher water solubility than their PIB-SO counter parts. They also demonstrate antiproliferative activity in the nanomolar to low micromolar range. However, antiproliferative activity results do not fully correlate withLAT1 expression in cell lines. Further experiments are therefore needed to determine the involvement of AATs in the transport of AA-PIB-SOs into cancer cells and their cytotoxicactivity. Overall, my work demonstrates that AA-PIB-SOs are a new family of anticancer prodrugs promising for the development of innovative therapy.

Contrairement aux adultes, l’association entre les concentrations plasmatiques de certains métabolites (acides aminés à chaîne branchée [valine, leucine, isoleucine], acylcarnitines à chaîne courte [C3, C5], acides aminés aromatiques [phénylalanine, tyrosine], glutamate) et l’obésité chez les jeunes n’est pas bien établie et les études ont montré des résultats controversés. Par ce projet, nous visons à comprendre l’association entre ces marqueurs et le statut pondéral chez les adolescents. Nous avons mené une étude transversale auprès de 91 adolescents (12-17 ans) de la Polynésie française. Les concentrations d’acides aminés et d’acylcarnitines ont été mesurées dans le plasma par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en temps de vol. Les valeurs seuils de l’International Obesity Task Force ont été utilisées pour définir les catégories du statut pondéral des adolescents. La population d’étude a été répartie en deux groupes en fonction de l’âge médian (< 15 ans et ≥ 15 ans). Les prévalences de surpoids et d’obésité étaient respectivement de 37,4% et 16,5%. Les concentrations de valine, de leucine, de phénylalanine, d’acide glutamique et de carnitine étaient significativement associées au statut pondéral (P <0,05). Ces associations étaient surtout présentes chez le groupe d’âge < 15 ans. Chez les adolescents d’âge ≥ 15 ans, seulement l’acide glutamique et la carnitine étaient associés au statut pondéral (Ptendance <0,05). Des changements du métabolisme de base liés aux changements hormonaux durant les phases pubertaires, notamment l’augmentation de l’anabolisme et la croissance, pourraient expliquer la disparité des résultats selon l’âge. / In contrast to adults, associations between plasma concentrations of some metabolites (branched-chain amino acids [valine, leucine, isoleucine], short-chain acylcarnitines [C3, C5], aromatic amino acids [phenylalanine, tyrosine], glutamate) and obesity in youth are not well established and studies showed controversial results. This project investigates the relationship between weight status and metabolic biomarkers in adolescents. This crosssectional study includes 91 adolescents (12-17 years) from French Polynesia. Concentrations of metabolic biomarkers were quantified in plasma and considered as dependent variables. International Obesity Task Force cut-off values were used to define weight status of adolescents. Participants were stratified for median age (<15 years and ≥ 15 years). Prevalence of overweight was 37.4% and obesity 16.5%. Concentrations of valine, leucine, phenylalanine, glutamic acid and carnitine were statistically significantly higher (all P <0.05) among obese children as compared to lean or overweight. These associations were mainly present in participants <15 years. Among those ≥15 years, only glutamic acid and carnitine were associated to weight status (P for trend <0.05). Changes in metabolism related to hormonal changes during stages of puberty, especially increased anabolism and growth, might explain the disparity of results according to age.

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Contexte : Les acides aminés à chaîne ramifiée (AAcr) et aromatiques (AAar) constituent des marqueurs métaboliques précoces de l’obésité et de l’insulino-résistance (IR). À ce jour, aucune étude n’a analysé les changements (Δ) métaboliques en lien avec des changements corporels spécifiques chez les adolescents, soit l’analyse concomitante de la masse grasse (MG) et la masse maigre (MM). Nous profitons d’une intervention ayant eu lieu en Polynésie française chez des adolescents pour combler ces évidences. Objectifs : Mesurer les changements dans les concentrations d’AAcr et d’AAar et des marqueurs cardiométaboliques (CMB) chez des adolescents polynésiens en fonction du statut pondéral, de l’IR et de changement de composition corporelle après une intervention de 5 mois. Méthodologie : 226 adolescents ont participé à RASA (Ressources Alimentaires et Santé aux Australes), une intervention d’une durée de 5 mois sur l’activité physique et l’alimentation. Quatre catégories de changement de composition corporelle ont été constituées en combinant la perte (-) ou le gain (+) du type de masse (MG+/MM-, MG+/MM+, MG-/MM-, MG-/MM+). À l’aide de l’analyse de covariance, nous avons analysé les changements d’AAcr, d’AAar selon le statut pondéral initial, les tertiles d’HOMA-IR2 (homeostasis model assessment of insulin resistance) et les catégories de changement de composition corporelle. Résultats : Au point de départ, les concentrations d’AAcr et d’AAar étaient positivement associées au statut pondéral et tertiles d’HOMA-IR2. Pour les quatre catégories de Δ corporels après 5 mois d’intervention, le ΔHOMA-IR2 (IC95%) était de 0,24 (0,05; 0,43) pour MG+/MM, 0,23 (0,06 ; 0,40) pour MG+/MM+, -0,41 (-0,78; -0,04) pour MG-/MM- et -0,40 (-0,63; -0,16) pour MG-/MM+. Le ΔAAcr n’était pas significatif pour MG+/MM- [-0,86 (-3,68; 1,97)], alors qu’il a diminué pour MG-/MM- [-4,95 (-9,04; -0,87)]. Le ΔAAar de -0,86 (-3,68; 1,97) n’était pas significatif pour MG+/MM-, alors qu’il a diminué significativement de -1,48 (-2,65; -0,31) pour MG+/MM+, de -2.51 (-4,40; -0,63) MG-/MM -, et de -3,38 (-4,50; -2,25) pour MG-/MM+. Conclusion : Une perte de MG entraine une diminution des marqueurs métaboliques et de l’HOMA-IR2. Un gain de MM accompagnant la perte de MG aurait un effet additif sur l’amélioration des marqueurs métaboliques. Nos résultats montrent la pertinence de la prise en compte des changements concomitants de la MG et MM dans les études examinant l’impact d’interventions contre l’obésité sur le métabolisme. / Background: Branched-chain amino acids (BCAA) and aromatic amino acids (AAA) are perceived as early metabolic markers of obesity and insulin resistance (IR). No study has examined the changes (Δ) in the early metabolic markers after to specific body composition changes in adolescents, i.e. concomitant analysis of fat mass (FM) and fat free mass (FFM). We assessed data of a school-based intervention carried out in French Polynesia to bring out those evidences. Objectives: To assess changes in BCAA, AAA and cardiometabolic (CMB) markers in French polynesian adolescents according to weight status and IR , and changes in FM and FFM after a 5-month intervention. Methods : 226 adolescents participated in a school-based intervention on diet and physical activity (RASA). Four categories of body composition changes were formed (FM+/FFM-, FM+/FFM+, FM- /FFM-, FM-/FFM+) for the concomitant analysis. Analysis of covariance was used to obtain mean Δ of BCAA, AAA and CMB markers concentrations according to weight status and HOMA-IR2 (homeostasis model assessment of insulin resistance) tertiles at baseline, and according to the categories of body composition changes. Results : At baseline, BCAA and AAA concentrations were positively associated with weight status and HOMA-IR2 tertiles. For categories of body composition changes after the 5-month intervention, ΔHOMA-IR2 (95% IC) was 0.24 (0.05; 0.43) for FM+/FFM-, 0.23 (0.06; 0.40) for FM+/FFM+, -0.41 (-0.78; -0.04) for FM-/FFM-, and -0.40 (-0.63; -0.16) for FM-/FFM+. ΔBCAA was not significant for FM+/ FFM- [-0.86 (-3.68; 1.97)], but descreased signicantly for FM-/ FFM- [-4.95 (-9.04; -0.87)]. ΔAAA of -0.86 (-3.68; 1.97) was not signicative for FM+/FFM-, but decreased significantly by -1.48 (-2.65; -0.31) for FM+/FFM +, -2.51 (-4.40; -0.63) for FM-/FFM-, and -3.38 (-4.50; -2.25) for FM-/FFM+. Conclusion: FM loss was associated with a reduced concentration of metabolic markers of obesity and HOMA-IR2. A FM loss concomitant to FFM gain has an additive effect on improvement of metabolic markers. Our findings indicate the relevance of taking into account changes in both FM and FFM when investigating metabolic changes induced by obesity interventions.

Les phytates et les polysaccharides non amylacés (PNA) sont des facteurs antinutritionnels abondants dans l’alimentation des porcs et des poulets. Même si les phytates constituent un réservoir de phosphore (P), ce P est peu disponible pour le porc et le poulet à cause de la faible présence de phytases endogènes chez ces animaux. Pour cette raison la phytase microbienne a été incorporée dans les régimes alimentaires, ce qui a permis de mettre en évidence l’impact négatif des phytates sur la digestibilité des acides aminés (AA). De même, les PNA sont indigestibles et résistants à la digestion chez le porc et le poulet. De plus, ils limitent la digestibilité des constituants intracellulaires des graines diminuant ainsi la digestibilité des AA et de l’énergie d’où l’utilité du recours à des carbohydrases. La xylanase, une carbohydrase, pourrait améliorer la digestibilité des PNA menant possiblement à l’augmentation de la digestibilité des AA et du contenu en énergie métabolisable apparente (EMA). À cet égard, il est d’une grande importance de connaître les mécanismes et de quantifier l’action de ces deux enzymes dans l’élimination des facteurs antinutritionnels et l’amélioration de la digestibilité des AA, ainsi que de l’EMA. Une approche par méta-analyse a permis d’établir des modèles de prédiction de la digestibilité des AA sous l’effet de l’ajout de la phytase chez le porc et le poulet à partir de la teneur de la ration en AA alimentaires, la phytase incorporée, en plus de la fibre alimentaire NDF (Neutral Detergent Fibre) dans le cas du porc et du P phytique (PP) dans le cas du poulet. Des modèles de prédiction ont aussi été établis pour prédire la digestibilité des AA chez le poulet à partir de la xylanase incorporée et la fibre alimentaire (NDF et PNA). La xylanase incorporée, la fibre alimentaire (NDF et PNA) et l’énergie brute (EB) se sont révélé comme les meilleurs prédicteurs du contenu en EMA chez le poulet. Les modèles actuels établis dans cette étude permettent de quantifier l'effet de la phytase sur la digestibilité des AA chez le porc et le poulet ainsi que l’effet de la xylanase sur la digestibilité des AA et du contenu en EMA chez le poulet assurant l’utilisation précise de ces enzymes au moment de la formulation des régimes alimentaires. / Phytates and non-starch polysaccharides (NSP) are abundant antinutritional factors in pig and broiler diets. Although phytates constitute a phosphorus (P) reservoir, this P is not available because monogastric animals produce a small amount of endogenous phytase. Microbial phytases have been incorporated into diets and has revealed the negative effect of phytates on the digestibility of amino acids (AA). In addition to phytates, NSPs are also indigestible and resistant to the digestion process in monogastric animals. The NSPs encapsulate also nutrients, which decrease AA and energy digestibility. It is important to know the mechanisms of action of phytase and xylanase in the degradation of antinutritional factors and improving the digestibility of AA, as well as apparent metabolizable energy content (AME). A meta-analysis approach allowed to establish models for predicting the digestibility of AA from dietary AA, phytase and NDF (Neutral Detergent Fiber) concentrations in pigs, and from dietary AA, phytase and phytic phosphorus (PP) concentrations in broilers. A predictive model of AA digestibility in broilers has also been established from xylanase supplementation and dietary NDF/NSP concentrations. Finally, xylanase activity, gross dietary energy (GE) and NDF/NSP concentrations were the best predictors of AME. The current models allow quantifying the effect of phytase on AA in pigs and broilers and the effect of xylanase on AA and AME in broilers, which is important to use these enzymes accurately in diet formulation.