Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Chez la majorité des organismes vivants, depuis certaines bactéries, jusqu'aux mammifères, de nombreux processus biologiques sont rythmés, comme par exemple l'alternance veille sommeil, ou encore le cycle d'hibernation. Le contrôle de ces rythmes biologiques est effectué grâce à des horloges biologiques, qui sont dans certains cas des oscillateurs auto-entretenus programmés génétiquement. Les oscillateurs biologiques dont la période est de proche de 24h sont dits circadiens. La cyanobactérie Synechoccocus elongatus sp. PCC7942 est l'un des plus simples organismes possédant cette horloge circadienne. Malgré la division cellulaire (jusqu'à 3 divisions par cycle), l'oscillation circadienne persiste au sein d'une population. De plus, des mesures faites sur cellules individuelles montrent la persistance de l'oscillateur circadien avec un temps de corrélation de plusieurs mois. Nous nous intéressons ainsi à l'origine de la robustesse de l'oscillateur : comment conserver une oscillation aussi stable malgré les sources de bruits (fluctuations internes et environnementales) auxquelles est soumis le réseau génétique ? Une telle stabilité pourrait être intrinsèque à l'oscillateur, ou alors être due à une interaction entre oscillateurs. Notre étude s'intéresse à la 2ème hypothèse ; ainsi, nous avons cherché l'existence potentielle d'un couplage entre 2 populations d'oscillateurs circadiens. Pour accéder à l'oscillation de l'horloge circadienne, nous avons utilisé une souche sauvage dans laquelle a été introduit le gène rapporteur de la luciférase. La souche mutée ainsi obtenue va présenter une luminescence oscillante, traduisant l'expression de la luciférase sous le contrôle du promoteur correspondant. Les souches mutées et non mutées ont une activité génétique régulée par l'horloge circadienne. L'interaction est étudiée en réalisant des mélanges de deux populations -souche mutante +souche sauvage- de cyanobactéries ayant initialement des phases d'oscillation différentes, avec un rapport de concentration 1:20. L'évolution temporelle de la bioluminescence donne ainsi accès à l'oscillation circadienne de la population minoritaire. Les éventuels effets du couplage sont analysés en étudiant la phase d'oscillation de la population minoritaire. Notre étude a montré qu'après une quarantaine de jours d'interaction potentielle, la phase d'oscillation des minoritaires n'est pas affectée de façon significative par la présence d'oscillateurs ayant une autre phase initiale. Au vu de ces résultats, nous avons établi un modèle théorique de couplage afin de majorer l'éventuel couplage entre oscillateurs cyanobactériens. Notre modèle est principalement décrit par le modèle de Kuramoto, qui donne une description pertinente de nombreux oscillateurs biologiques. Des simulations numériques ont montré qu'il était possible de faire des hypothèses simplificatrices concernant la forme des distributions de phase au sein de chacune des populations en interaction. Ainsi, nous avons établi une relation simple entre le changement de phase, et la constante de couplage. En tenant compte des incertitudes sur la phase calculée expérimentalement, nous estimons une borne supérieure de la constante de couplage entre oscillateurs cyanobactériens.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Bien que l'étiologie de la fibromyalgie (FM) soit inconnue, de l'allodynie, de l'hyperalgésie et un déficit des contrôles inhibiteurs diffus nociceptifs (CIDN) sont rapportés. Une dysfonction de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HHS) est soupçonnée expliquant la douleur, la fatigue et les troubles du sommeil. La réponse au stress des patients semble inadéquate due à une perte du cycle nycthéméral du cortisol (CORT) et une corrélation CORT/douleur au réveil a déjà été observée. Pourtant, aucune étude n'a investigué le lien entre l'axe HHS et les CIDN. Objectifs: Étudier les CIDN en relation avec les niveaux d'adrénocorticotropine (ACTH) et de CORT, dans la perception et la modulation de la douleur chez des sujets en santé (SS) ou souffrant de FM. Objectifs spécifiques: 1) Étudier et comparer la perception de la douleur des deux groupes (seuils, intensité et aspect désagréable de la douleur, CIDN); 2) Comparer leur cycle circadien du CORT; 3) Comparer la réactivité de l'axe HHS (ACTH plasmatique, CORT salivaire et sérique) des deux groupes en douleur expérimentale; 4) Vérifier la relation entre l'axe HHS, la perception de la douleur et les CIDN. Méthodologie: Devis descriptif corrélationnel entre un groupe de femmes en santé (n=17) et des patientes souffrant de FM (n=19). Leurs cycles circadiens du CORT respectifs ont été comparés par prélèvements salivaires (3 jours consécutifs, 5 fois par jour). Lors de la séance expérimentale, nous avons utilisé le protocole de Tousignant-Laflamme, Y et al. , 2008, pouvant ainsi évaluer les seuils de douleur (SD), seuils de tolérance (ST), intensité (ID) et aspect désagréable (ADD) de la douleur et efficacité des CIDN des deux groupes. Pendant cette même visite, les taux plasmatiques d'ACTH, les niveaux sériques et salivaires du CORT ont été analysés, avant, 5 minutes et 30 minutes après le stimulus douloureux pour étudier la réactivité de l'axe HHS. Des questionnaires ont été administrés pour bien décrire les deux groupes. Résultats: Les résultats sur la perception de la douleur confirment ceux de la littérature : les patientes atteintes de FM ont des SD et des ST plus bas que les SS (allodynie) et leurs CIDN sont inefficaces avec présence d'hyperalgésie, suggérant une anomalie de la composante nociceptive de la douleur. L'ID du stimulus douloureux est identique dans les deux groupes. Pourtant, l'ADD de ce stimulus est supérieur chez les patientes et celles-ci supportent moins longtemps ce stimulus, suggérant l'importance de la composante motivo-affective dans cette pathologie. Les niveaux de base et les cycles circadiens du CORT sont normaux dans les deux groupes. Face à un stimulus douloureux, l'axe HHS des SS est fonctionnel contrairement aux patientes atteintes de FM. Conclusion: il semble que l'axe HHS soit hyporéactif chez les patientes FM, malgré un état basal normal. Il semble y avoir un lien entre l'activité de cet axe, l'efficacité des CIDN et la perception de la douleur.

L'infection au virus de l'hépatite B (VHB) est étroitement liée au métabolisme énergétique hépatique. La réplication du virus est contrôlée en principal par des facteurs de transcription et récepteurs nucléaires tels que PPARa, HNF4a et Foxül, impliqués dans ce métabolisme. Ainsi, la réplication du virus est augmentée par la privation de nutriments et le stress énergétique en modèles cellulaires, et par le jeûne, en modèles murins. PGC-la, un régulateur majeur de la réponse métabolique adaptative au jeûne, est impliqué dans l'augmentation de la transcription du VHB par son interaction avec plusieurs facteurs de transcription. Il est connu que le récepteur des acides biliaires, FXRa, qui est capable d'activer le promoteur de Core du VHB, est co-activaté par PGC-la. Un autre acteur important dans l'adaptation métabolique à la privation d'énergie est la protéine déacétylase SIRTl. Lorsqu'il est activé, SIRTl hépatique est capable de désacétyler et activer autant PGC-la que FXRa. Ces données nous ont amenés à émettre l'hypothèse que SIRTl pourrait coopérer avec FXRa et PGC-la pour augmenter la transcription du VHB. Dans un premier travail, nous avons donc étudié le rôle de la coopération de ces trois facteurs métaboliques dans la réplication du virus. Ça nous a permis de décrire un nouveau réseau métabolique, composé de FXRa, PGC-la et SIRTl, qui régule l'activité transcriptionnelle du VHB. Nous avons montré que SIRTl augmente l'activité du promoteur de Core par l'intermède d'autre facteurs, parmi lesquels, FXRa. Nous avons en outre observé que la fonction de déacétylase de SIRTl était nécessaire pour l'amplification de l'effet de FXRa sur VHB promoteur de Core. Une autre cible de SIRTl, connue pour son activité co-activatrice sur FXRa, est PGC-la. Grâce à une série d'expériences de surexpression et suppression, nous avons montré que non seulement la co-activation de FXRa par PGC-la est potentialisée par SIRTl, mais la présence de PGC-la est nécessaire pour l'effet de SIRTl sur l'activation du promoteur de Core VHB induite par FXRa. Ces données suggèrent que FXRa, PGC-la et SIRTl coopèrent dans la modulation de l'activité transcriptionnelle du promoteur de Core. Nous avons ensuite confirmé nos observations initiales et avons montré que l'activation de l'axe SIRTl/PGC-la/FXRa induit la transcription de l'ARN de VHB dans des lignées cellulaires d'origine hépatique et non-hépatique. Ces résultats renforcent l'idée que la réplication du VHB peut être modulée en fonction de l'état nutritionnel. Les rapports des études précédentes menées in vitro et sur des modèles animaux suggèrent que la transcription du VHB est contrôlée de la même manière que les gènes de la néoglucogenèse. Notre hypothèse a été que chez l'homme, la réplication du VHB montrerait des fluctuations diurnes, selon les périodes de la journée de jeûne et de réalimentation. Le but de la deuxième étude a été donc de déterminer si la charge viral du VHB plasmatique montre des variations importantes tout au long du nichthemeron chez les patients chroniquement infectés par VHB, avec une réplication virale active [etc...] / Hepatitis B virus (HBV) infection is tightly linked with hepatic fuel metabolism. HBV replication depends on the activity of several liver-enriched nuclear receptors and transcription factors, such as PPARa, HNF4a, and Fox01, involved in the metabolic adaptive response to fasting. In the first part of our work, we identified a metabolic subnetwork that enhances the activity of HBV core promoter. FXRa (NR1H4), PPAR gamma coactivator 1a and SIRT1, the members of this regulatory axis, cooperate to increase HBV transcription. The three molecules are themselves key factors of liver metabolism, linking HBV replication to complex metabolic cues, such as energy status and nutrient availability during the fasting-refeeding cycles. We then observed the existence of a circadian cycle of HBV replication in humans, underlining the role of nutrient availability in the modulation of HBV replication, previously predicted by experimental models. The second part of the work focused on the plasma cell-free nucleic acids as potential biomarkers in chronic viral hepatitis. Due to the multiple links between HBV replication and cellular factors involved in fuel metabolism, we hypothesized that plasma mRNAs corresponding to these factors may constitute potential biomarkers for chronic hepatitis B. We successfully detected more than 30 plasma mRNA sequences corresponding to enzymes, transporters, nuclear receptors and transcription factors involved in fatty acids synthesis and oxidation, cholesterol synthesis, transport and excretion, and energy sensing and expenditure. The circadian variation and the multiple correlations in the expression patterns of these plasma transcripts are similar to those previously described in cells both in vitro and in vivo. This suggests that cell- free mRNAs may provide a "virtual biopsy" of the transcriptional status of the organism. Moreover, we found significant differences in the plasma mRNA profiles of HBV carriers compared with healthy controls, similar to those found in experimental models of infection, suggesting that these transcripts may also serve as biomarkers of liver disease. Further research is warranted to shed new light on the complex relationship between HBV life cycle and host lipid-carbohydrate-fuel metabolism and may lead to the identification of both actionable targets in antiviral therapy, and putative biomarkers in chronic hepatitis B