Au cours des dernières décennies, l'industrie laitière a fait face à une forte pression de sélection, poussant ainsi les éleveurs à collecter les spermatozoïdes des jeunes taureaux, ce qui peut réduire considérablement l'intervalle générationnel. On suppose que le génome contenu dans les spermatozoïdes n'est pas affecté par l'âge mais qu'en est-il de l'épigénome? On peut supposer que le spermatozoïde porte plusieurs niveaux de modifications épigénétiques, qui jouent à la fois un rôle indispensable dans le développement de l'embryon et peuvent transférer la mémoire environnementale paternelle aux générations suivantes. Au cours du développement pubertaire, l'état physiologique change radicalement, notamment le poids corporel, les niveaux d'hormones sexuelles, favorisant ainsi le développement du système reproducteur masculin. Donc, bien que l'information génétique reste relativement stable tout au long du stade pubertaire, les schémas épigénétiques des spermatozoïdes du taurillon, qui sont sensibles aux changements environnementaux, peuvent être distincts des spermatozoïdes du taureau adulte. Par conséquent, nous émettons l'hypothèse dans cette thèse que l'âge du taureau plus jeune peut influencer le développement précoce de l'embryon via un épigénome altéré dans les spermatozoïdes. Nous avons prélevé trois fois la semence des mêmes taureaux à 10 mois, 12 mois et 16 mois, qui représentent respectivement les stades pré-, péri- et post-pubertaires. Ensuite, les spermatozoïdes des mêmes taureaux sont fécondés *in vitro* avec des ovocytes de mêmes vaches pour produire des blastocystes. Dans cette thèse, nous avons d'abord constaté que le sperme collecté à l'âge de 10 mois avait des caractéristiques comparables, notamment la concentration en spermatozoïdes, la motilité totale et la motilité progressive après décongélation, à celles des adultes. Cependant, à l'aide de micropuces de transcriptome et de méthylation de l'ADN, nous avons identifié des gènes exprimés de manière différentielle (DEG) ou méthylés (DMR) dans les blastocystes produits à partir de taureaux à différents âges pubertaires. L'analyse fonctionnelle a révélé que les voies liées au métabolisme étaient les principales fonctions affectées par le jeune âge paternel. Notre groupe avait exploré les DMR liées à l'âge dans l'ADN des spermatozoïdes. Pour découvrir si d'autres facteurs épigénétiques sont impliqués dans l'influence de l'âge paternel, nous avons en outre extrait de petits ARN non codants des groupes de spermatozoïdes susmentionnés et préparé des bibliothèques pour le séquençage. Au total, dix miARN transmis par les spermatozoïdes ont été exprimés de manière différentielle dans les spermatozoïdes de taureaux à différents âges pubertaires. Les cibles de ces miARN, qui étaient exprimées dans des embryons à deux cellules ou régulaient le transcriptome du blastocyste, ont démontré que le jeune âge paternel avait le potentiel de créer un impact sur la compétence embryonnaire au stade de deux cellules et, en outre, sur le métabolisme et la synthèse des protéines dans le blastocyste via les miARN véhiculés par les spermatozoïdes. L'enveloppement de l'ADN par la protamine et la condensation de la chromatine des spermatozoïdes protège le matériel génétique paternel des agents nocifs. Pour déterminer si ce processus était affecté par l'âge péribubère, nous avons évalué l'accessibilité de la chromatine dans les spermatozoïdes bovins avec l'ATAC-seq pour extraire les régions accessibles à l'échelle du génome dans les spermatozoïdes de taureaux âgés de 10 et 16 mois. En utilisant les données ATAC-seq du groupe de 16 mois, nous avons constaté que les régions accessibles étaient enrichies en régions géniques, avec un pic dans les sites de départ de la transcription. L'analyse ontologique a révélé que les gènes paternels accessibles étaient principalement impliqués dans la régulation de la transcription et des voies de développement. De plus, des gènes liés à l'âge, dont l'accessibilité varie selon les stades pubertaires, sont impliqués dans l'ubiquitination des protéines et la régulation de la transcription. Dans le dernier chapitre, nous avons passé en revue les articles publiés portant sur les effets épigénétiques parentaux liés à l'âge ou le statut métabolique des parents pour conclure que les embryons générés par des parents jeunes ou ayant un déficit métabolique se mettent en mode « économie » ce qui pourrait expliquer leur survie diminuée en association avec ces conditions. En résumé, l'épigénome des spermatozoïdes de taureau change dynamiquement pendant la puberté, ces variations épigénétiques pourraient influencer les voies liées au métabolisme dans les embryons précoces produits à partir de taureaux prépubères. Cette thèse donne des pistes pour améliorer les impacts épigénétiques potentiels des spermatozoïdes prélevés sur les jeunes taureaux. / In the last few decades, the dairy industry is facing high selection pressure, pushing forward the breeders to collect spermatozoa from young bull, thereby significantly reducing the generation interval (Doormaal and Kistemaker, 2003; Schaeffer, 2006; de Roos et al., 2011; Schefers and Weigel, 2012; Hutchison et al., 2014; Thomasen et al., 2014). Current assisted reproductive technologies (ART) also improve the reproductive success rate of using young bulls even with sub-optimal semen quality. It is assumed that the genome content is not affected by age but what about the epigenome? It is possible the spermatozoa carry multiple levels of epigenetic modifications, which play an indispensable role in embryo development and can transfer paternal environmental memories to the next generations. During pubertal development, the physiological status changes dramatically, including body weight, sex hormone levels, thereby promoting the development of male reproductive system. Although the genetic information stays relatively stable across the pubertal stage, epigenetic patterns in spermatozoa from young bulls, which are sensitive to environmental changes, and may be distinct from spermatozoa of the adult bull. Hence, we hypothesize in this thesis that younger bull age can influence early embryo development via altered epigenome in spermatozoa. We collected semen three times from same bulls at 10-months, 12-months, and 16-months old, which represent pre-, peri-, and post-pubertal stages, respectively. Then, spermatozoa from same bulls were *in vitro* fertilized with oocytes from matched cows to produce blastocysts. In this thesis, we first found that semen collected at 10-months of age had comparable performance, including sperm concentration; total motility; post-thaw progressive motility, under the microscope as adults. However, using transcriptome and DNA methylation microarrays, we identified genes that were differentially expressed (DEGs) or methylated (DMRs) in blastocysts produced from bulls at different pubertal ages. Functional analysis revealed that metabolism-related pathways were the primary affected functions by paternal younger age. Our group explored age-related DMRs in spermatozoa. To discover if other epigenetic factors are involved in the influence of paternal age, we further extracted small non-coding RNAs from the spermatozoa in different ages groups and prepared libraries for sequencing. A total of ten sperm-borne miRNAs were differentially expressed in spermatozoa from bulls at different pubertal ages. We identified the targets of these miRNAs, which are present in two-cell embryos and regulate the transcriptome of blastocysts. Our findings demonstrated that paternal younger age could impact on the two-cell competence and further on metabolism and protein synthesis in blastocysts via miRNAs conveyed by spermatozoa. Sperm chromatin condensation induced by protamine's replacement of histones protects paternal genetic material from damaging agents. To assess the chromatin accessibility pattern in bovine spermatozoa that is indicative of histone retention and to identify paternal younger age effects on the accessible regions, we used ATAC-seq to extract genome-wide accessible regions in spermatozoa from bulls at 10- and 16-months of age. Using the ATAC-seq data of 16-months group, we found that accessible regions were enriched in gene regions, with peaks in transcription starting sites. Gene ontology analysis revealed that paternal accessible genes were mainly involved in the regulation of transcription and developmental pathways. Moreover, age-related genes, which have varied accessibility between different pubertal stages, were involved in protein ubiquitination and transcription regulation. In the last chapter, we reviewed several published papers focusing on parental epigenetic effects and identified a common metabolic programming pattern which was named "economy" mode. This pattern seems to be initiated in early embryos by parental environmental changes. In summary, the epigenome of bull spermatozoa changed dynamically during puberty, these epigenetic variations could further influence the metabolism-related pathways in early embryos produced from prepubertal bulls. This thesis provided functional information to improve the potential epigenetic impacts of spermatozoa collected from young bulls.

Dans les troupeaux laitiers, le succès de l'insémination artificielle dépend, en grande partie, de la qualité de la semence. D est important de disposer de techniques analytiques fiables permettant d'évaluer la qualité de la semence. Actuellement, aucun paramètre pris isolément n'est corrélé de façon satisfaisante à la fertilité. L'évaluation multiparamétrique de la semence est une option intéressante pour améliorer l'efficacité des tests de fertilité. Ce mémoire porte sur la caractérisation, via la cytometric en flux, des spermatozoïdes bovins cryopréservés. Différents paramètres ont été étudiés tels que la viabilité, l'activité mitochondriale, l'intégrité de la membrane acrosomale, le pH intracellulaire, le Ca2+ intracellulaire et celui emmagasiné dans la cellule. Ces paramètres ont été évalués postdécongélation et suite à cinq heures d'incubation en présence ou non d'héparine comme inducteur de la capacitation. Pour chacune des conditions, on a étudié les effets et les interactions de chacun des paramètres et leur relation avec la fertilité in vivo.

Dissertation--Institut für Anthropologie--Mainz--Johannes Gutenberg-Universität. / Bibliogr. p.183-202.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine vétérinaire : Toulouse 3 : 2008. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. f. 82-95.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine vétérinaire : Toulouse 3 : 2008. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 99-106.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine vétérinaire : Toulouse 3 : 2009. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 85-90.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine vétérinaire : Toulouse 3 : 2009. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p.120-126.

Thèse (Ph.D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph.D.)--Université Laval, 2002. / Titre de l'écran-titre (visionné le 19 mars 2004). Bibliogr.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.