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

Les glioblastomes sont des tumeurs du système nerveux central hautement létaux. Ils se caractérisent par leur grande infiltration dans les tissus avoisinants. Ils modifient les vaisseaux sanguins préexistants et ils migrent d’une façon perivasculaire. Cette cooption vasculaire est un processus entraînant l’expression d’Angiopoietine-2 (Angpt2) par des cellules endothéliales et sa liaison au récepteur Tie2. Le premier objectif de cette étude était d’examiner le potentiel thérapeutique de deux protéines qui pourraient interférer avec Angpt2, à savoir Angpt3 et la partie soluble extracellulaire du récepteur Tie2 (sTie2). Le deuxième objectif était de développer des vecteurs lentiviraux capables d’exprimer ces protéines, tout en offrant la possibilité d’identifier et détruire les cellules génétiquement modifiées. À cette fin, nous avons construit un vecteur contenant une cassette bicistronique qui exprime le marqueur amélioré de la protéine fluorescente verte (EGFP) fusionnée au gène suicide provenant du virus herpès simplex de type I-thymidine kinase (HSVtk). Les cellules du gliome GL261 transduites avec ce vecteur pourraient être suivies et tuées sur demande par l’administration de la prodrogue ganciclovir, soit in vitro, soit après l'implantation dans le cerveau des souris. Malgré l’expression des hauts niveaux d’Angpt3 et de sTie2 obtenus avec ce vecteur, nous avons observé qu’Angpt3 augmente la déstabilisation capillaire et la croissance de gliomes, alors que sTie2 n’exerce aucun effet. Globalement, cette étude a permis de comprendre l’importance de la voie de signalisation de Tie2 dans le développement des gliomes et le rôle d’Angpt3, mais suggère que ni cette molécule ni sTie2 soient des agents efficaces contre les gliomes malins. Cette étude fournit également le prototype d’un vecteur lentiviral pour la thérapie génique plus sécuritaire. / Glioblastomas are highly lethal tumors of the central nervous system characterized by large spread into the surrounding tissues. They modify and migrate along pre-existing blood vessels. This vascular cooption is a process involving the release of angiopoietin-2 (Angpt2) from endothelial cells and binding to the Tie2 receptor. The first goal of this study was to examine the therapeutic potential of two proteins that could interfere with Angpt2, namely Angpt3 and the soluble extracellular domain of Tie2 (sTie2). The second goal was to develop a lentiviral vector capable of delivering such proteins while offering the possibility to identify and destroy the genetically modified cells. To this end, we designed a bicistronic construct expressing the marker enhanced green fluorescent protein (EGFP) fused to the suicide gene herpes simplex virus 1-thymidine kinase (HSVtk). GL261 glioma cells transduced with this vector could be tracked and killed on command by the administration of the prodrug ganciclovir, either in vitro or after implantation into mouse brains. High levels of Angpt3 or sTie2 could be achieved with this vector; however, Angpt3 increased capillary destabilization and glioma growth, whereas sTie2 exerted no effect. Overall, this study helps to understand the importance of the Tie2 signaling pathway in glioma development and the role of Angpt3, but suggests that neither this molecule nor sTie2 are effective agents against malignant gliomas. This study also provides a lentiviral vector design for safer gene therapy.

L'identification de gènes responsables d'anomalies du développement passe par des approches de clonage positionnel parmi lesquelles la caractérisation moléculaire d'anomalies chromosomiques. La cartographie précise de réarrangements chromosomiques permet de mieux cerner des gènes candidats impliqués dans les maladies génétiques, grâce à l'utilisation d'outils de cytogénétique et de biologie moléculaire. L'array-CGH a ainsi conduit à identifier des microremaniements chromosomiques jusqu'alors inconnus et à préciser les gènes candidats dans les affections étudiées.Nous présentons dans une première partie, les résultats de la cartographie et de la caractérisation moléculaire de deux anomalies microcytogénétiques associées à un retard mental, une délétion 20q13.33 et une délétion 21q22. Ces données ont contribué à la sélection de gènes candidats et à améliorer la prise en charge clinique et le conseil génétique.Par ailleurs, la caractérisation moléculaire d'une translocation réciproque t(3;18)(p12.3;q23) de novo associée à une dystonie précoce généralisée avec retard de développement a été réalisée. Le gène ROBO1 impliqué dans le guidage axonal s'est révélé interrompu. Des explorations complémentaires ont été conduites (array-CGH, étude de l'ARN, étude protéique, migration cellulaire et séquençage du gène ROBO1 chez d'autres patients avec une dystonie syndromique) afin de mieux cerner les conséquences de cette anomalie sur la survenue de cette dystonie syndromique. Les résultats de ces études soulignent les difficultés d'interprétation liées à la découverte de tels réarrangements et la nécessité d'apporter la preuve de leur implication dans le phénotype observé par des moyens appropriés / Positional candidate gene approach and molecular characterization of chromosomal abnormalities can elucidate the genetic basis of many human developmental diseases. Mapping of such rearrangements allows the identification of disease candidate genes by using cytogenetic and molecular biology approaches. Array-CGH serves the critical need for identification of causal genes related to disease by detection of unknown chromosomal imbalances.We report here the results of mapping and molecular characterization of two unbalanced chromosomal rearrangements related to mental retardation : 20q13.33 and 21q21 deletions. This study led to candidate genes identification and contributed to improve clinical monitoring and genetic counseling.Moreover, the breakpoints characterization of a balanced de novo translocation t(3;18)(p12.3;q23) associated with an early-onset generalized dystonia and developmental delay revealed the disruption of ROBO1, a gene mediating axone guidance. Additional analysis including array-CGH, RNA and protein analysis, leukocyte chemotaxis and search for ROBO1 mutations in 20 independent patients with syndromic dystonia were performed in order to evaluate the correlation beetween ROBO1 disruption and dystonia. The results presented here underline the difficulties in elucidating the role of such rearrangements, and the need to provide further evidences in defining their involvment in the development of a genetic disease

Les techniques d'animation faciale sont devenues un sujet actif de recherche dans la communauté des télécommunications. Ce domaine a pour but de remplacer les systèmes traditionnels de communications par des solutions plus adaptées aux besoins humains, en utilisant, par exemple, la réalité virtuelle. Cette thèse doctorale se situe dans le cadre du développement d'un système d'analyse/synthèse qui étudie les expressions et la pose des visages sur des séquences vidéo monoculaires. Le mouvement analysé est utilisé pour animer le clone du visage associé à l'utilisateur, tout en générant des paramètres d'animation faciale. Le noyau central du système mentionné est l'algorithme de suivi du visage qui est capable de générer les paramètres qui déterminent la pose du visage. Le filtre de Kalman utilisé pendant le suivi prédit les angles de rotation et les valeurs de translation qui sont ensuite appliqués sur le clone du locuteur. Ces données nous permettent de profiter de l'image virtuelle de l'animation du clone obtenue pour rétro-alimenter l'analyse. Ce rapport expose minutieusement une nouvelle approche pour étudier les expressions faciales couplées avec le suivi du visage. Nous avons développé des méthodes d'analyse spécifiques pour chaque trait caractéristique du visage que nous avons considéré comme les éléments les plus importants pendant la communication: les yeux, les sourcils et la bouche. Nous avons conçu des algorithmes basés sur la physionomie du locuteur et qui utilisent des modèles de mouvement individuels pour chacun des traits. Les algorithmes font une double vérification de la cohérence des résultats en utilisant la corrélation existant entre les traits analysés. D'abord, ces algorithmes ont été développés et testés pour fonctionner sur des visages analysés depuis un point de vue frontal. Ensuite, ils ont été adaptés pour travailler avec n'importe quelle pose en utilisant des paramètres de la pose et des données 3D du clone. Cette solution permet une plus grande liberté de mouvement du locuteur face à la camera. L'adaptation est possible en redéfinissant les modèles d'analyse des traits sur le clone (le modèle 3D), et en réinterprétant l'information analysée en relation avec les paramètres 3D qui indiquent la pose du visage. Ce travail contient les résultats expérimentaux, les contributions principales et les références bibliographiques pertinentes sur l'ensemble des travaux de recherche.

La technologie et le progrès technologique occupent une place centrale dans l'histoire et dans l'imaginaire américain. En même temps que la Révolution Industrielle apparaissent aux États-Unis les premières réelles expressions d'un utopisme technologique loin de se confiner à la littérature ou à la seule fiction - la nation et le monde pourront bientôt être transformés pour le meilleur par la technologie américaine. La science-fiction s'emparera bientôt de l'idée, traduisant aujourd'hui encore un rêve et des valeurs étroitement associés à l'identité et au projet national et reposant au cœur de l'imaginaire du pays. Le techno-utopisme contemporain, s'il s'appuie sur la « convergence NBIC » (Nano-Bio-Info-Cogno), tend cependant à se focaliser sur les transformations du corps humain lui-même. Le mouvement transhumaniste, qui s'attend à une transformation radicale du monde (la Singularité) grâce notamment aux nanotechnologies et aux intelligences artificielles, met ainsi l'accent sur l'impact que pourraient avoir ces technologies, ainsi que les biotechnologies (ingénierie génétique, cellules souches, clonage), sur un corps et une conscience améliorés ou « augmentés », ainsi que sur l'organisation sociale de demain. Tant est si bien qu'on ne pourrait bientôt plus parler d'humanité mais bien de posthumanité. Le cinéma de science-fiction hollywoodien, en tant que mode d'expression culturel central à la culture américaine moderne, met lui-même en scène et réfléchit ces rêves de sublimation et ces cauchemars de déshumanisation. Les films du corpus (les Tron, RoboCop, Star Trek First Contact et Insurrection, Gattaca, la trilogie Matrix, The 6th Day, The Island, The Surrogates, Terminator IV, les deux Iron Man, Avatar, notamment) proposent leurs propres versions successives des dilemmes liés aux avancées de demain mais aussi à l'interdépendance qui lie déjà les humains à leurs machines. Les acteurs en sont les machines elles-mêmes, ceux qui les contrôlent (le gouvernement fédéral, l'armée, les multinationales), les techno-utopistes et leurs ennemis Luddites, les scientifiques, les ingénieurs et les hackers, mais aussi une humanité fascinée presque malgré elle par la promesse technologique. Si cette dernière est souvent caricaturée, à Hollywood même, en un conflit opposant « technophiles » et « technophobes », les choses sont, même au cinéma, loin d'être aussi simples, en particulier depuis les années 1980. Et si la libération de l'oppression technologique passait par la technologie elle-même ? / L'auteur n'a pas fourni de résumé en anglais.

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

Grâce aux progrès de la synthèse et de l’assemblage d’ADN, il est maintenant possible de créer des génomes complètement différents de ceux retrouvés dans la nature. Il sera bientôt possible de concevoir des bactéries ayant des génomes fait sur mesure pour pouvoir répondre à différentes problématiques qui touchent notre société. Par contre, le design rationnel de génome n’est pas encore possible, car les contraintes à respecter pour qu’un génome soit fonctionnel nous sont encore largement inconnues. De plus, le faible nombre d’organismes minimaux modèles ne permet pas encore de tirer de conclusions générales. J’ai donc cherché à améliorer ces deux aspects, en développant un nouveau modèle pour la génomique synthétique et en combinant plusieurs approches pour déterminer les éléments génétiques essentiels de son génome. Lors de mes travaux, j’ai dans un premier temps cloné le génome complet de la bactérie Mesoplasma florum L1 sous la forme d’un chromosome artificiel dans la levure Saccharomyces cerevisiae. J’ai fait une analyse transcriptionnelle ainsi qu’une analyse de croissance de cette souche de levure pour déterminer que le génome bactérien avait un impact limité sur son hôte. J’ai aussi observé de la transcription cryptique issue du génome cloné. J’ai ensuite pu découvrir que la transplantation du génome bactérien est une manipulation mutagène et que cet effet est amplifié par la distance phylogénétique entre le génome transplanté à partir de la levure et la bactérie réceptrice, Mycoplasma capricolum sous-espèce capricolum. Ces connaissances et la mise point de la boucle de clonage et transplantation permettent de mieux comprendre ce processus encore peu caractérisé et de positionner M. florum comme modèle pour la génomique synthétique. J’ai ensuite identifié les éléments importants du génome de M. florum en combinant une approche de génomique comparative sur 13 souches appartenant à cette espèce et la mutagénèse par transposons chez la souche L1. J’ai pu ainsi identifier des gènes plus ii propices à la délétion et à concevoir des plans de réduction du génome de cette souche. J’ai par la suite comparé ces plans au génome de la bactérie minimale Mycoplasma mycoides sous-espèce capri JCVI-syn3.0. J’ai finalement démontré que bien que ces bactéries soient phylogénétiquement proches, une bactérie minimale construite à partir de M. florum serait différente de la souche JCVI-syn3.0 et que la combinaison d’information sur la conservation et l’essentialité des gènes permet d’arriver à une bonne approximation de ce que serait génome minimal d’une bactérie.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le projet de séquençage du génome humain a incité les chercheurs à s'attaquer également aux génomes des bactéries. Considérées comme de véritables modèles pour la compréhension des mécanismes de la vie, plusieurs bactéries ont été étudiées. Le séquençage complet de leurs génomes a été proposé, nécessitant comme étape préparatoire la construction de plusieurs banques génomiques. Notre projet propose la construction d'une banque génomique de S. aureus, une bactérie pathogène très répandue, peu connue du point de vue de la génétique moléculaire et qui ne fait pas partie des micro-organismes pris comme modèles. Pour la construction de la banque génomique, l'ADN chromosomique de S. aureus a été digéré partiellement avec l'endonucléase de restriction Sau3AI. Les fragments plus grands de 9 kpb ont été séparés du reste du matériel par ultracentrifugation en gradient de sucrose. La fraction obtenue a été clonée dans des vecteurs plasmidiques tels que pUC18 et pBluescript II SK+ et ensuite électrotransformée dans des cellules DH5α. Les plasmides recombinants provenant de 3 000 clones ont été analysés, et nous avons retenu 800 clones porteurs de fragments chromosomiques d'au moins 9 kpb. Ils ont formé notre banque génomique, laquelle a été caractérisée et ensuite conservée à long terme. La taille moyenne des fragments insérés est de 9,85 kpb, et la probabilité de représentation du génome de S. aureus est de 94,2 %. La banque génomique construite a été utilisée pour localiser des clones contenant des fragments chromosomiques hybridant avec trois sondes disponibles. Il s'agit de sondes provenant de deux régions chromosomiques de S. aureus clonées et séquencées dans notre laboratoire. Les deux régions chromosomiques abritent des gènes respiratoires de la bactérie. Pour chaque sonde utilisée, nous avons trouvé dans la banque génomique un ou plusieurs clones hybridant avec la sonde. Les plasmides recombinants de cinq de ces clones ont été localisés par rapport à la carte de la région chromosomique respective et nous avons tracé leur carte de restriction. Ces plasmides contiennent des fragments qui élargissent la région chromosomique, déjà clonée dans notre laboratoire, de 2,6 à 6,3 kpb.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les cultivars modernes de canne à sont de hauts polyploïdes, aneuploïdes issus de croisements interspécifiques entre deux espèces polyploïdes, une espèce sucrée domestiquée Saccharum officinarum et une espèce sauvage Saccharum spontaneum. Le gène majeur de résistance durable à la rouille brune, Bru1 a été identifié chez le cultivar de canne à sucre R570. Une approche de clonage positionnel de ce gène a été entreprise et a permis de construire une première carte physique. Elle comprend sept haplotype hom(é)ologues dont un correspond à l'haplotype cible porteur du gène Bru1 qui comprend sept clones BAC qui ne se chevauchent que partiellement laissant deux espaces non couverts. Il a été montré que cette situation résulte de la présence d'une insertion dans l'haplotype porteur de Bru1. Pour combler les deux espaces présents sur l'haplotype cible, deux stratégies utilisant l'annotation des BAC ont été employées : (i) une se basant sur la conservation des gènes existante entre les différents haplotypes hom(é)ologues de la région de Bru1 et (ii) une en utilisant des marqueurs flanquants les deux espaces. Ces stratégies no us ont permis de combler un des deux espaces, de couvrir partiellement le deuxième espace et de montrer que le gène de résistance se situerait dans l'insertion. Nous avons identifié un gène candidat correspondant à une Sérine/Thréonine kinase située dans l'insertion. Des tests d'expression ont été effectués en condition normale afin de vérifier si ce gène est exprimé mais aucune amplification n'a été obtenue. Parallèlement, la recherche de l'origine de l'insertion présente sur l'haplotype cible a été entreprise en retraçant son origine dans la généalogie de notre cultivar d'étude R570 et en criblant une banque de clones de Saccharum contenant différentes espèces de canne à sucre. Les résultats sur la généalogie tendent à nous dire que cette insertion est ancienne et aurait été transmise à R570 via S. barberi. / Modern sugarcane cultivars are high polyploids, aneuploids derived interspecific crosses between two polyploid species, domesticated sugar species Saccharum officinarum and a wild species Saccharum spontaneum. The major gene for sustainable resistance to brown rust, Bru1 was identified in the modern cultivar R570. An map-based approach has been undertaken and has built a first physical map. It includes seven haplotype hom(e)ologous which one corresponds to the haplotype carrying Bru1 which includes seven BACs that overlap only partially, including two gaps. It was shown that this situation results from the presence of an insertion in the target haplotype. To fill the two gaps, two strategies using the annotation of BACs were used: (i) Based on the good genes conservation between haplotypes hom(e)ologous and (ii) by using markers flanking the two gaps. These strategies have enabled us to fill one of two gaps, partially cover the second and show that the resistance gene would be in the insertion. We identified a candidate gene corresponding to a serine/threonine kinase located in the insertion. Expression tests were performed in normal condition to see if this gene is expressed but no amplification was obtained. Meanwhile, the search for the origin of the insertion present on the target haplotype was undertaken by tracing its origin in the genealogy of R570 and analysing a library of clones of Saccharum spp containing different types of cane sugar. Results on the genealogy we tend to say that this insertion is old and were sent to R570 via S. barberi.