L’épidermolyse bulleuse simplex (EBS) fait partie d’un regroupement de maladies héréditaires dont le tissu cible est la peau. Cette maladie dermatologique est causée par une mutation dans les gènes KRT5 ou KRT14, laquelle entraîne un problème au niveau de la formation des filaments intermédiaires de la kératine qui composent la peau. Un mésappariement au niveau des kératines 5 et 14 est responsable de l’apparition des symptômes de la maladie incluant la formation de cloques suite au trauma mécanique que subit la peau. Ces cloques entraînent d’importantes douleurs chez le patient, et de l’inflammation et de l’irritation. Actuellement, aucun traitement curatif n’est disponible pour soulager les patients atteints de la maladie. Depuis quelques années, les chercheurs utilisent des technologies pour modifier directement l’ADN des patients afin de réparer la mutation responsable de l’apparition des symptômes. Des technologies d’édition du génome telles que CRISPR/Cas9 constituent donc une avenue prometteuse pour le traitement de maladies héréditaires monogéniques comme l’EBS. Cette technologie permet de cibler un endroit précis dans le génome par la combinaison d’un ARN guide simple brin et d’une protéine Cas9. La réparation de l’ADN se fait par l’induction d’une coupure double brin de l’ADN par la protéine Cas9 et sa réparation par un fragment d’ADN donneur double ou simple brin. Ce projet a pour objectif principal de corriger les mutations causant l’EBS chez deux patients possédant des mutations hétérozygotes. Plus spécifiquement, ce projet de maîtrise a pour objectif d’optimiser la méthode permettant l’utilisation de CRISPR/Cas9 dans un contexte d’EBS. La technologie CRISPR/Cas9 a été utilisée sur des cellules HEK293T, permettant de démontrer que la Cas9 est en mesure d’induire une coupure double brin de l’ADN au site ciblé dans l’ADN. Ensuite, il a été démontré que la coupure de la Cas9 jumelée à l’utilisation d’un ADN double ou simple brin permet de réparer la coupure en réalisant de la recombinaison homologue. Le séquençage a permis de confirmer ces résultats. À ce jour, les résultats dans les cellules HEK293T se sont montrés concluants et ont permis d’initier les travaux dans les fibroblastes de patients.

La maladie cardiovasculaire (MCV) représente une cause de mortalité majeure au Canada. La présence de LDL petites et denses constitue un facteur de risque important dans le développement de MCV. La taille des particules LDL, ainsi que sa composition sont très hétérogènes et sont sous l'influence de facteurs génétiques et environnementaux. Cette thèse s'articule autour de l'identification de nouveaux déterminants génétiques exerçant un effet sur la variation du diamètre principal des particules LDL (LDL-PPD). Dans ce but, deux méthodes de screening génétique à large échelle ont été utilisées: l'analyse de données issues d'un criblage génomique, et l'étude d'association pangénomique (GWAS). Le criblage génomique a permis d'identifier le gène PCTP, localisé dans la région du pic de liaison 17q21. Le polymorphisme rsl2941739 du gène PCTP a été associé à une augmentation du LDL-PPD et à un risque plus élevé d'exhiber des LDL petites et denses. Dans la même région, les variations génétiques rs3760158 et rs6503770 du gène DGKE étaient associées à des niveaux de triglycérides plus élevés. Cette augmentation des niveaux de TG était accompagnée par une diminution du LDL-PPD selon les génotypes du polymorphisme rs3760158. L'analyse de la région lp31 a révélé le gène LRP8. Le polymorphisme rs5174 localisé dans ce gène a été associé à des valeurs de LDL-PPD plus élevées, à une diminution de la proportion relative de LDL de petite taille ainsi qu'à des concentrations plus faibles de cholestérol-LDL (C-LDL) contenues dans cette fraction petite et dense. Le GWAS n'a pas permis de découvrir de nouveaux gènes impliqués dans l'hétérogénéité des particules LDL. Suite à l'ajustement pour les tests multiples, aucune association ne s'est révélée significative. Finalement, des effets d'interaction entre les candidats positionnels identifiés dans la région 17q21 et la consommation de matières grasses ont été évalués. Dans un contexte de consommation élevée de matières grasses, la variation de séquence rs4246444 du gène FASN a été associée à un LDL-PPD plus faible et à une augmentation de la proportion de LDL de petite taille, ainsi que de leur contenu en cholestérol. Ces résultats mettent en avant de nouveaux gènes impliqués dans l'hétérogénéité des particules LDL. Ils pointent ainsi de nouvelles avenues de recherches qui devront être confirmées dans d'autres études.

La poly(ADP-ribosyl)ation implique principalement deux enzymes, la poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) et la poly(ADP-ribose) glycohydrolase (PARG). PARP-1 catalyse la formation de poly(ADP-ribose) à partir du NAD+ lors de bris à l'ADN. Le poly(ADP-ribose) est attaché de façon covalente à certaines protéines cibles ce qui en modifie les fonctions par modification post-traductionnelle transitoire. Les protéines modifiées regagnent rapidement leur état d'origine quand l'enzyme PARG hydrolyse le polymère. Des travaux réalisés par notre laboratoire ont permis de démontrer que la transcription du gèneparp-1 était en partie assurée par Spl etNFI. Comme le gène parp-1, le gène parg est de type housekeeping. Il est probable que ces facteurs soient aussi impliqués dans la transcription de parg. La poly(ADP-ribosyl)ation est débalancée dans les lignées de mélanomes uvéal agressives (T97 et T98) et non-agressives (T108 et Tl 15). Ce projet consiste à caractériser le promoteur du gène humain parg, à étudier son expression et à mieux comprendre le débalancement de la poly(ADP-ribosyl)ation chez ces lignées. Le débalancement de l'expression des enzymes de la poly(ADP-ribosyl)ation a été étudié par puces à ADN, immunobuvardage et par mesure de l'activité enzymatique. L'analyse fonctionnelle du promoteur parg humain a été réalisée par transfection de plasmides recombinants. La liaison de facteurs de transcription à la région assurant l'activité basale du promoteur de parg a été démontrée par retards sur gels. Un test de clonogénicité a été réalisé afin de mesurer la survie des cellules cancéreuses après irradiations ionisantes avec et sans inactivation de la PARG. Nous avons confirmé une variation de l'expression des enzymes de la poly(ADP-ribosyl)ation entre les lignées non-agressives versus agressives du mélanome uvéal. Un débalancement favorisant l'activité glycohydrolase de PARG semble conférer au mélanome uvéal une agressivité accrue. De plus, la région du promoteur de parg comprise entre -47 et -85 pb en amont du site d'initiation de la transcription assure la transcription basale du gène. Les facteurs de transcription Spl et ERM s'y attache. Ainsi, l'étude démontre un débalancement de l'expression des enzymes de la poly(ADP-ribosyl)ation chez le mélanome uvéal. L'emplacement de la région assurant l'activité basale du promoteur de parg et le recrutement de facteurs de transcription y est démontré.

Une étude précédente visant à mieux comprendre le rôle et le contexte cellulaire dans lequel la ribonucléase Dicer (Dcrl) évolue nous a permis d'identifier des protéines pouvant être régulées par un mécanisme post-transcriptionnel impliquant Dcrl et la voie de l'interférence à l'ARN (iARN) chez Schizosaccharomyces pombe. Parmi ces protéines se trouvaient trois enzymes impliquées dans la voie de la glycolyse. Nous avons tenté de caractériser le mécanisme et l'implication fonctionnelle de leur régulation en effectuant des expériences de FACS combinées à l'utilisation d'un système de gène rapporteur basé sur la « Green fluorescent protein » et en effectuant des tests de croissance, respectivement. La régulation de la voie de la glycolyse ne semble pas nécessaire à la croissance des levures, ce qui suggère la présence de mécanismes compensatoires. L'étude précédente nous avait également permis d'identifier la protéine ribosomale L12 comme interacteur potentiel de Dcrl pouvant être impliqué dans sa régulation. Nous avons tenté de comprendre le rôle de L12 dans cette régulation en confirmant son interaction avec Dcrl et en caractérisant l'aspect fonctionnel de cette interaction en produisant des lignées délétionnelles de L12. La localisation intracellulaire de la protéine L12 nous permet de croire qu'elle pourrait amener Dcrl dans des structures spécifiques du cytosol, où elle pourrait jouer un rôle dans la régulation génique post-transcriptionnelle. Ce rôle demande toutefois à être confirmé.

Le syndrome de Werner est caractérisé par un vieillissement prématuré. Au niveau cellulaire, nous observons une instabilité chromosomique importante et une sénescence accélérée comparé à des cellules normales. Le gène muté (WRN) responsable de ce syndrome code pour une protéine possédant un domaine exonuclease et hélicase à ADN impliqués dans la replication de l'ADN, la réparation et la transcription. Toutefois, nous ne savons toujours pas laquelle de ses fonctions est responsable du vieillissement prématuré. Nous pensons que l'identification de nouvelles protéines interagissant directement avec la protéine WRN pourrait nous donner des réponses. Des analyses par spectrométrie de masse sur 1'immunoprecipitation de la protéine WRN ont permis d'identifier la protéine ribosomale RPS3 et plusieurs autres comme nouveaux partenaires potentiels. Plusieurs approches biochimiques furent utilisées afin de confirmer l'interaction directe entre WRN et RPS3. Nous avons démontré que RPS3 interagit directement avec la protéine WRN in vitro. Des études additionnelles sont requises pour comprendre la fonction de ce complexe in vivo.

Il est de plus en plus reconnu que la neurobiologie de la récompense et du renforcement joue un rôle important dans le développement de l'obésité. Parmi les gènes candidats entourant ces processus, DRD2 est l'un des plus étudié. Récemment, sa mutation la plus connue (TaqIA, rsl800497) a été relocalisée dans le gène adjacent ANKK1. Ce dernier n'ayant pas été directement étudié en lien avec l'obésité, l'objectif de cette étude était de répliquer les résultats précédents sur DRD2 en plus de tester l'association de polymorphismes du gène ANKK1 avec l'obésité. Trois mutations du gène DRD2 et cinq de ANKK1 ont été génotypées chez 946 sujets de l'Étude des familles du Québec. Ces derniers ont été phénotypés pour plusieurs indices d'adiposité, leurs comportements alimentaires ont été mesurés par questionnaire et leur diète par journal alimentaire. Les associations les plus fortes ont été observées avec ANKK1 rsl7115439 et DRD2 rs6277. Chez les femmes, le polymorphisme ANKK1 rsl 7115439 était associé à des valeurs plus élevées d'adiposité alors que chez les hommes, cet allele était associé à une consommation plus élevée de lipides. Le polymorphisme DRD2 rs6277 était également associé à des valeurs d'adiposité plus élevées chez les femmes et à une diète plus riche en gras chez les hommes. Aucune association n'a été observée avec les comportements alimentaires du TFEQ . Ces résultats indiquent que des variations génétiques communes des gènes DRD2 et ANKK1 pourraient être impliquées dans la prédisposition à l'obésité.

Les microARN (miARN) sont des ARN endogènes d'environ 21 à 24 nucleotides (nt) produits lors du clivage d'une structure d'ARN en forme de tige-boucle par la ribonucléase Dicer III (ARNase III). Il a été rapporté que certains vims peuvent être ciblés par les composantes protéiques de la voie des miARN et représenter une source exogène de miARN. Les génomes d'ARN des vims de l'hépatite C (VHC) et de Timmunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) possèdent des structures secondaires d'ARN en tige-boucle pouvant représenter des substrats potentiels pour Dicer. Les résultats rapportés ici suggèrent que la région fortement structurée en 5' du génome du VHC, nommée "Internai ribosome entry site" (1RES), est réfractaire au clivage par Dicer in vivo. Cependant, nous montrons que TARN "Transactivating response" (TAR) du VIH-1 qui est situé en 5' de tous les transcrits viraux, est clivé par Dicer in vivo et représente une source de deux miARN fonctionnels nommés miR-TAR-5p et miR-TAR-3p. La caractérisation de ces miARN a permis de constater qu'un clivage asymétrique de TARN TAR par Dicer permet le relarguage préférentiel de miR-TAR-3p, dont les effets régulatoires sur un ARN messager (ARNm) rapporteur sont plus prononcés. Enfin, la protéine B23/Nucléophosmine (NPM) a été identifiée par analyse protéomique et son ARN caractérisé pour être ciblé par les miARN viraux dans des cellules exprimant Télément TAR du VIH-1. Certaines données préliminaires concernant la fonction de B23/NPM dans la pathogenèse du VIH-1 sont discutées. Ces travaux portant sur l'identification de miARN dérivant de la région TAR du VIH-1 et d'un ARNm cible de la cellule hôte permettent une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires associés à l'infection par le VIH-1 et mettent en lumière la complexité des interactions hôte-virus.

La schizophrénie et le trouble bipolaire sont les troubles psychiatriques majeurs pesant colossalement en termes économique, social ainsi qu’humain, menant généralement à une marginalisation de la population affectée, notamment en absence d’intervention psychosociale et familiale. Ce mémoire se consacre à l’étude et prédiction de ces troubles à partir des trajectoires neuro-développementales et des déterminants génétiques, du sexe et du trauma chez les enfants génétiquement à risque étant nés d’un parent affecté par ces maladies. Il s’inscrit dans le cadre de développer un outil prédictif impliquant des scores de risque génétique et des indicateurs de risque, pouvant être utile spécifiquement dans le cadre des cliniques de soins primaires en permettant essentiellement de distinguer la progéniture la plus à risque de celle à faible risque de transition ultérieure vers les troubles en question. Le recours aux modèles mixtes linéaires à classes latentes (JLCM) a permis la modélisation conjointe multivariée de l’évolution dans le temps des indicateurs de quatre domaines cognitifs, à savoir mémoire épisodique, mémoire de travail, vitesse de traitement et fonction exécutive ainsi que de l’événement clinique du diagnostic de la schizophrénie ou du trouble bipolaire pour l’étude d’un échantillon de 67 enfants de la population de l’Est du Québec à stratifier et ce, après avoir présenté leur fondement mathématique théoriquement et examiné leur identifiabilité empiriquement. / Schizophrenia and bipolar disorder are major psychiatric disorders weighing colossally in economic, social and human terms, generally leading to the marginalization of the affected population, mainly in the absence of psychosocial and family therapies. This thesis is devoted to study and predict the development of these psychiatric disorders using neuro-developmental trajectories and genetic determinants for children at genetic risk of schizophrenia (SZ) and bipolar disorder (BP), i.e. those who are born to a parent affected by these illnesses. The main aim is to develop a predictive tool involving genetic risk scores and risk indicators, which may be useful in the intervention in the primary care clinic to distinguish the most offspring at risk of later transition to these disorders among the high-risk children born to a parent affected. The use of joint latent class mixed modeling (JLCM) of time-to-event and the evolution over time of several longitudinal outcomes, while taking into account the confounding variables effects was necessary for the study of a sample of 67 children from the population of Eastern Quebec to be stratified, after having presented theoretically their mathematical basis and examined empirically their identifiability.

Les compétences uniques que possède l'ovocyte sont assurées par les facteurs maternels, synthétisés et stockés dans l'ovocyte au cours de sa croissance. Ces derniers sont nécessaires à la reprise de la méiose, au déclenchement des premières mitoses et à l'activation du génome embryonnaire. Ce projet de recherche vise à identifier les gènes spécifiques à l'ovocyte conservés au cours de l'évolution qui sont impliqués dans les mécanismes moléculaires responsables du potentiel de développement unique à l'ovocyte. La première étape de ce projet consiste en l'identification des gènes spécifiques à l'ovocyte chez la souris, le bovin et Xenopus laevis. Afin de répondre à cet objectif, la technique des librairies soustractives et la technologie des microarrays d'ADNc ont été utilisés. Par la suite, une analyse comparative du transcriptome ovocytaire du bovin, de la souris et de Xenopus laevis a permis d'identifier les gènes spécifiques à l'ovocyte et conservés au cours de l'évolution. En premier lieu, une lame de microarray d'ADNc multi-espèces spécifique à l'ovocyte a été construite à partir de transcrits dérivés de librairies soustractives enrichies de gènes spécifiques à l'ovocyte. Par la suite, une lame de microarray d'oligonucléotides contenant plus de 20 000 transcrits dérivés de librairies d'ovocytes, d'embryons et de cellules souches de souris a été utilisée afin d'effectuer des hybridations inter-espèces avec des ovocytes de bovin et de Xenopus laevis. Les résultats de ces expériences ont permis de démontrer qu'il existe un degré de conservation très élevé parmi les gènes exprimés dans les ovocytes des trois espèces. Finalement, l'analyse globale du profil d'expression des gènes exprimés au cours du développement embryonnaire in vivo chez le bovin a été effectuée. Cette étude a permis de comparer les gènes d'origine maternelle à ceux du génome embryonnaire afin de déterminer l'importance des ARNm présents à ces stades. Les résultats présentés dans le cadre de cette thèse démontrent que l'étude du transcriptome ovocytaire et embryonnaire ainsi que les analyses comparatives permettent l'identification de gènes spécifiques à l'ovocyte conservés au cours de l'évolution. La caractérisation éventuelle de ces gènes permettra ainsi l'avancement de nos connaissances concernant les mécanismes moléculaires uniques à l'ovocyte.

Pendant l'ovogenèse, l'ovocyte synthétise et emmagasine de nombreux ARNm maternels dans un état de traduction inactive. Ils sont traduits pendant la maturation et le développement embryonnaire grâce à la polyadénylation cytoplasmique, qui est régulée par des éléments spécifiques localisés dans leur 3' UTR. Les expériences présentées dans cette thèse ont été menées chez l'ovocyte bovin afin de mieux comprendre la régulation de la traduction par la polyadénylation cytoplasmique d'ARNm maternels. En étudiant l'ARNm de la cycline Bl, nous avons démontré que la polyadénylation cytoplasmique et l'initiation de la traduction peut survenir avant la maturation in vitro de l'ovocyte. Nous avons ensuite identifié et caractérisé un nouveau gène de l'ovocyte bovin nommé OOSPI (oocyte-secreted protein 1), qui est exprimé sous deux variants d'épissage : OOSPI vl (variant 1); et OOSPI_v2 (variant 2). Les transcrits de ce gène sont présents en grande quantité dans les ovocytes immatures (GV) et sont dégradés graduellement pendant la maturation et le développement, sans être exprimés à nouveau suite à l'activation du génome embryonnaire. Nous avons démontré que le gène OOSPI est un marqueur ovocyte-spécifique et que l'ARNm OOSPI vl est un marqueur de compétence au développement. L'étude de l'état de polyadénylation de l'ARNm OOSPI vl a permis de découvrir que sa queue poly(A) est longue dans les ovocytes en GV, allongée dans le zygote et raccourcie dans l'embryon au stade 8 cellules. Ce profil de polyadénylation est similaire à celui d'autres ARNm maternels ovocytaires possédant un CPE de type embryonnaire (eCPE) dans leur 3' UTR, comme celui de l'ARNm OOSP1 vl. Nous n'avons pu étudier l'initiation de la traduction de l'ARNm OOSPI vl puisque la protéine OOSPI vl est déjà présente dans les ovocytes immatures et matures (Mil), sous trois masses moléculaires différentes. La forme protéique de faible masse moléculaire disparaît complètement en fonction du temps après 18 h de fécondation in vitro. Seule la forme protéique de masse moyenne est encore présente dans les blastocystes. Nous avons montré que l'ARNm OOSPI vl et la protéine qu'il code sont finement régulés lors de la fécondation et du développement embryonnaire. / During oogenesis, the oocyte synthesizes and stores numerous maternal mRNA in a translational inactive state. Their translation is linked to cytoplasmic polyadenylation during maturation and embryo development and is driven by specific elements in their 3' UTR. The experiments presented in this thesis were conducted in the bovine oocyte to better understand translation regulation of maternal mRNA by cytoplasmic polyadenylation. With the study of cyclin Bl mRNA, we demonstrated that cytoplasmic polyadenylation and translation initiation can occur before in vitro maturation of the oocyte. We then identified and characterized a novel bovine oocyte gene named OOSP1 (oocyte-secreted protein 1), that is expressed under two splicing variants : OOSP1 vl (variant 1); and OOSPlv2 (variant 2). These transcripts are highly present in immature (GV) oocytes and are gradually depleted during maturation and development, without being reexpressed following embryonic genome activation. We showed that the OOSP1 gene is an oocyte-specific marker and that OOSPlvJ mRNA is a marker for developmental competence. The study of OOSPlvl mRNA polyadenylation status showed that its poly(A) tail is long in GV stage oocytes, elongated in zygotes and shortened in 8-cell embryos. This polyadenylation pattern is similar to the ones of other oocyte maternal mRNA bearing an embryonic type CPE (eCPE) in their 3' UTR, as the one present in OOSPlvl mRNA. We were not able to study OOSPlvl mRNA translation initiation since OOSPljvl protein was already present, in three different molecular masses, in immature and mature (Mil) oocytes. The low molecular mass protein form disappears in a time-dependant manner after 18 h of in vitro fertilization and only the medium molecular mass protein form is still present in blastocysts. We demonstrated that OOSP1 vl mRNA and its encoded protein are finely regulated during fertilization and embryo development.