Le développement de l’horticulture ornementale sous serre en climat nordique, est confronté à l’uniformisation de la qualité des plants produits et à une consommation élevée d’énergie pour le chauffage. L’étude porte sur trois potées fleuries produites sous serre au Québec, les poinsettias, les hydrangées et les pétunias. L’objectif du projet est la réduction de la consommation de gaz de chauffage des serres, en injectant du CO2 combiné à un différentiel de température jour-nuit positif (DIF+). Un DIF+ combiné à l’enrichissement carboné entre 900 et 950 ppm, est appliqué dans deux serres. Deux autres serres ont servi de témoin, où seul un DIF+ similaire à la production conventionnelle est appliqué. Les plants produits sous les deux régies climatiques, ont atteint les standards de commercialisation. Chez les poinsettias, la réduction de la consommation d’énergie a varié entre 15,8% et 21% et chez les hydrangées, cette réduction a varié de 4% à 5,2%.

La reproduction chez la reine de l’abeille domestique (Apis mellifera L.) se fait par copulation avec plusieurs faux-bourdons (polyandrique) lors d’un vol nuptial à l’extérieur de la colonie. Des problèmes de fertilité des reines abeilles sont rapportés et une défaillance de la production et la qualité du sperme des faux-bourdons est mise en cause. Ce projet vise à évaluer l’influence de la lignée génétique, de l’âge du faux-bourdon ainsi que du moment dans la saison sur la production et la qualité du sperme des faux-bourdons dans les colonies d’abeilles du Québec. Les résultats montrent que l’âge et le moment dans la saison influencent la maturité et la production de sperme. Une meilleure compréhension des facteurs influençant l’élevage des faux-bourdons au sein de la colonie d’abeille permettra d’optimiser la fécondation des reines en maximisant la qualité des mâles produits. / Honeybee (Apis mellifera L.) reproduction is polyandrous: the queen obtains millions of sperm by mating with several drones outside the colony. Since queen fertility problems have been reported, it is important to investigate the variations that exist in drone semen production and quality. The main objective of this project was to assess the influence of breeding line, drone age and breeding timing in the season on semen production and quality. Results showed that drone age and breeding timing are the most influential factors. A better understanding of factors influencing drone rearing within a honeybee colony will ensure optimum honeybee queen mating by maximising the quality of males.

Le principal objectif de ce projet de recherche était de déterminer si les champignons mycorhiziens à arbuscules pouvaient stimuler la synthèse des composés du métabolisme secondaire d’intérêt nutraceutique dans les végétaux. Deux plantes ont été utilisées au cours de ce projet de recherche, le basilic (Ocimum basilicum L.) et la carotte (Daucus carota L.). La mycorhize a favorisé la croissance des plants de basilic ayant reçu un ajout de superphosphate triple au cours de la deuxième expérience menée sur cette espèce. Elle a aussi favorisé à plusieurs reprises l’assimilation minérale de certains minéraux comme le potassium et le phosphore. Des teneurs plus élevées en caroténoïdes ont été observées dans les feuilles des plants de basilic ayant reçu une double dose d’inoculant. De plus, la capacité antioxydante liposoluble des extraits de plants de basilic inoculés avec la simple dose a été abaissée. Chez la carotte, la mycorhize a favorisé la croissance et l’assimilation minérale des plants dans les conditions sans ajout de superphosphate triple. La teneur en α-carotène a diminué chez les carottes mycorhizés au cours de la première expérience. L’association mycorhizienne a induit des effets à la fois indirects et directs sur la synthèse des composés nutraceutiques.

Drosophila melanogaster is a model organism to study innate immunity in invertebrates. Temperate and tropical D. melanogaster populations, being exposed to different environments, potentially face distinct parasites and parasite pressure. Indeed, there is experimental evidence suggesting that tropical D. melanogaster populations survive longer than temperate ones to infection by the fungal parasite Beauveria bassiana. In the present work we test the generality of this conclusion and investigate if host populations differ in their molecular response to infection. We first exposed to B. bassiana infection two tropical (from Africa and South-East Asia) and two temperate (from Europe and North America) D. melanogaster out-crossed populations. We consistently found a significant effect of B. bassiana on Drosophila mortality, but we were not able to identify a significant difference in survival to infection among populations. These results indicate that tropical populations may not always survive better than temperate ones, and suggest that other environmental factors, such as humidity or local species richness may be more accurate predictors of immune competence. Subsequently, we recorded transcriptional response to B. bassiana in all D. melanogaster populations, both by microarray and RNA sequencing. To our knowledge this is the first time that transcriptional response to fungal infection has been determined in multiple D. melanogaster out-crossed populations. We found few or no genes significantly induced 8 hours after infection. On the other hand, we identified between 200 and 1,300 genes induced 24 hours after infection depending on the population. This means that transcriptional response to B. bassiana begins between 8 and 24 hours after infection. We reveal here that host populations respond differently at the molecular level, as shown by the large variation in the number of induced genes. We report that gene ontology categories related to translation, biosynthesis and reproduction are enriched in genes down-regulated upon infection, suggesting a metabolic cost of mounting the defence response. Next, we wanted to assess the selective pressures acting on induced candidate genes. We compared the genes induced in all populations to the ones induced specifically in each population and computed population genetic statistics for a subset of genes in each category. We noticed higher conservation at non-synonymous sites for commonly induced genes compared to population specific ones. This hints that common genes are under stronger selective constraints. Another topic we addressed in the present work is the effect of endosymbionts and trans-generational immune priming on D. melanogaster survival to B. bassiana. We tested for a protective effect of the endosymbiont Wolbachia pipientis in two D. melanogaster inbred lines. We did not find an effect of Wolbachia on survival to infection in two independent experimental replicates. In absence of infection, flies bearing Wolbachia had a lower fitness than cured ones. Therefore W. pipientis appears to have a negative effect on Drosophila general vigour, but no effect on mortality upon infection. Finally, we tested if flies whose parents were exposed to B. bassiana were less susceptible when infected by the same parasite. This would imply a transfer of immune memory from parents to offspring, which is called trans-generational immune priming. However, no evidence of immune transfer for two D. melanogaster out-crossed populations could be found. Yet, as trans-generational immune priming depends on host and parasite genotype, more experiments are needed to determine its generality in the D. melanogaster – B. bassiana system.

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Selenocysteine (Sec) is the 21st amino acid. Unlike other amino acids incorporation of Sec into proteins is more complex by far as it is encoded by the opal stop codon UGA. A complex and highly sophisticated incorporation mechanism is required in order to assure the correct co-translational incorporation of Sec into the nascent polypeptide chain. Even after years of intensive research the question as to why selenoproteins are important for mammalian life has not been fully understood. This study aimed to provide answers to this question using gluthathione peroxidase 4 (GPx4) as a model enzyme. It has been shown that GPx4 is essential for early embryogenesis, neuro- and retina-protection and male fertility in mice. But the role of selenothiol- versus thiol-based GPx4 catalysis in cells and mice, as well as the role of the catalytic tetrad in GPx4 catalysis and the subcellular localisation of the different GPx4 isoforms and their impact on cell protection have remained unclear. Therefore, a series of mutant variants of GPx4 were generated by site-directed mutagenesis, stably expressed in tamoxifen-inducible GPx4 knockout cells (Seiler et al., Cell Metab 2008), and functionally analysed. GPx4 mutant variants included those of the peroxidatic Sec, the catalytic tetrad, the mitochondrial leader sequence (Mls) and the non-peroxidatic cysteines. These studies revealed that Cys can functionally replace Sec in the active centre of GPx4 to a large extent in cells, whereas some amino acids of the catalytic site are necessary for GPx4 function. None of the non-peroxidatic Cys were shown to be required for the cell-protective function of GPx4, ruling out a possible resolving Cys in the catalytic cycle of GPx4 unlike homologues in other organisms that use a resolving Cys. The fuction of a resolving Cys is to start a nucleophilic attack upon the intermolecular bond between the peroxidatic Cys and the substrate in order to create an intramolecular disulfidbride. Apparently subcellular localization of GPx4 in the extramitochondrial/cytosolic compartment is crucial for its cell death preventing qualities as overexpression of mitochondrial GPx4 in the knockout cells failed to rescue cell death induced by endogenous GPx4 disruption. / Bei Selenocystein (Sec) handelt es sich um die 21igste Aminosäure. Im Gegensatz zu anderen Aminosäuren ist der Einbau von Selenocystein in die entstehende Polypeptidkette sehr viel komplexer, da Sec von dem Opal Stopcodon UGA codiert wird. Eine komplexe und hochentwickelte Maschinerie ist erforderlich um den korrekten, ko-translationalen Einbau von Sec in Proteine zu gewährleisten. Auch nach Jahren intensiver Forschung ist es immer noch weitgehend unklar, warum Selenoproteine für das Säugerleben unverzichtbar sind. Diese Studie hatte deshalb zum Ziel, diese Frage etwas genauer zu beleuchten, wobei die Glutathion-Peroxidase 4 (GPx4) als Modellenzym verwendet wurde. Es ist bekannt, dass GPx4 sowohl für die Embryonalentwicklung, den Schutz von Neuronen und der Retina sowie für die männliche Fertilität von Mäusen unverzichtbar ist. Dennoch sind viele Fragen bezüglich der Funktionsweise und möglicher Unterschiede von Selenothiol- zu Thiolbasierter GPx4 Katalyse in Zellen und Mäusen ungeklärt. Ebenso wie die genaue Funktion der katalytischen Tetrade bei der GPx4 Katalyse, und die subzellulare Lokalisation der verschiedenen GPx4 Isoformen und deren Einfluß auf den zellulären Schutz bislang ungeklärt sind. Deswegen wurden in dieser Arbeit eine Reihe von GPx4 Mutanten durch zielgerichtete Mutagenese erzeugt. Diese wurden stabil in Tamoxifen-induzierbaren GPx4 knockout Zellen (Seiler et al., Cell Metab 2008) exprimiert und auf ihre Funktionalität analysiert. Die verschiedenen GPx4 Mutationen beinhalteten Mutanten des Sec im aktiven Zentrum, der katalytischen Tetrade, der mitochondrialen Signalsequenz (Mls) sowie der nicht peroxidativen Cysteine. Die hier vorgelegten Untersuchungen zeigen, dass Cys in der Lage ist das Sec im aktiven Zentrum, unter Aufrechterhaltung eines Großteils der Funktionalität, in der Zelle zu ersetzen, wohingegen einige der Aminosäuren der katalytischen Tetrade unentbehrlich für die Funktionalität von GPx4 sind. Keines der übrigen, in GPx4 vorhandenen, Cys wurde benötigt, um die zelluläre Schutzwirkung von GPx4 aufrecht zu erhalten. Dieses Ergebnis schließt die Existenz eines auflösenden Cys im katalytischen Kreislauf von GPx4 aus. Dies steht im Gegensatz zu den Cys tragenden Homologen in anderen Organismen, welche über ein auflösendes Cys verfügen. Die Funktion des auflösenden Cys besteht darin, einen nukleophilen Angriff auf die intermolekulare Bindung zwischen dem peroxidativen Cys und dem Substrat zu starten. Durch diesen Angriff wird die intermolekulare Bindung in eine intramulekulare Disulfidbrücke umgewandelt. Die Lokalisation von GPx4 im extramitochondrialen/cytosolischen Raum ist zudem entscheidend für den Schutz vor Zelltod, da eine Überexpression der mitochondrialen GPx4 nicht in der Lage war, den durch Ausschalten der endogenen GPx4 verursachten Zelltod zu verhindern.

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