L’asthme est une maladie fréquente dans la population générale. La prévalence de l’asthme chez les athlètes d’endurance de haut niveau est cependant encore plus élevée que dans la population générale. Depuis quelques années, l’asthme est reconnu comme une maladie hétérogène. Une façon d’optimiser la prise en charge de la maladie est de former des sous-groupes de patients plus homogènes basés sur les caractéristiques cliniques afin de mieux cibler la thérapie. Ces sous-groupes sont appelés des phénotypes. Ceux-ci sont souvent déterminés à partir d’analyses statistiques appelées « analyses de clusters ». Cinq principaux phénotypes d’asthme sont présentement décrits et acceptés dans la population générale. Cependant, les caractéristiques de l’asthme des athlètes sont très différentes de celles de la population générale. Ainsi, les phénotypes ont très peu de chances d’être les mêmes dans les deux populations. Une seule étude a présentement été faite chez cette population et a montré deux principaux phénotypes chez les athlètes. D’ailleurs, un des deux clusters retrouvés était totalement différent des phénotypes présentement reconnus dans la population générale. Notre étude présente tout d’abord la population globale d’athlètes d’endurance asthmatiques afin de mieux décrire ses caractéristiques particulières. Ensuite elle démontre les phénotypes retrouvés dans cette population. Nos résultats confirment que les phénotypes des athlètes d’endurance sont différents de ceux de la population générale et suggèrent également un impact du milieu d’entraînement dans le développement de la maladie. Ces résultats pourraient permettre d’instaurer des mesures préventives pour ralentir ou même possiblement empêcher l’apparition de la maladie dans une population d’athlètes bien sélectionnée. / Asthma is a common disease in the general population. The prevalence of asthma is even higher in endurance athletes. In the last decade it has been recognized that asthma is an heterogenous disease. Hence, one way to optimize care for asthmatic patients is to describe sub groups of patients with a disease that is more homogenous in order to better target therapy. Those subgroups are named phenotypes. They are usually identified through a cluster analysis. Five main phenotypes of asthma are currently described and accepted by the scientific community in the general population. Asthma determinants are however quite different between athletes and the general population. For this reason, there is a high likelihood that the clusters in both populations are different. Only one clustering study has been conducted in athletes with asthma. This study showed two clusters and one of them was not compatible with the clusters currently described in the general population. Our study first describes our population of endurance athletes and the overall characteristics of asthma in those last. Next, we show the phenotypes within the population. Our results confirm that the phenotypes of asthmatic athletes are different of the one observed in the general population and suggests that their training environment might have an impact on the development of their disease. Those results could potentially lead to the implementation of preventive measures that could slow or even possibly prevent the development of asthma for selected athletes.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 janvier 2024) / Cette étude aborde des aspects essentiels du Cannabis (Cannabis sativa L.), une plante historiquement significative et culturellement importante pour l'humain. La culture du Cannabis a été confrontée à des défis considérables en raison de décennies de prohibition et de production clandestine, entraînant un manque de connaissances et de pratiques établies dans cette industrie. Cette étude visait à libérer le plein potentiel de cette plante en exploitant sa diversité importante et en caractérisant un germoplasme fondateur pour mettre les bases d'un programme d'amélioration génétique chez le Cannabis. D'une part, nous avons exploré l'important débat taxonomique du genre Cannabis, suggérant que le genre Cannabis est en réalité composé d'une espèce monotypique hautement diversifiée. Ensuite, nous avons caractérisé un panel diversifié de 176 lignées de Cannabis représentant le marché légal canadien, où une riche diversité phénotypique a été observée au sein de traits agronomiques, morphologiques et biochimiques. Une méthode optimale de germination dans un essai en serre a été déterminé comme étant le semis direct (SD). Cette étude a mis en évidence une diversité remarquable parmi les 176 lignées de Cannabis analysées. L'analyse des traits agronomiques essentiels tels que le temps de maturation sexuelle (dtsm), le temps d'atteinte aux premières fleurs (dtf), le temps de maturation à partir du semis/bouturage (dtmp) et la biomasse fraîche (fb) a révélé des variations significatives. De plus, les traits morphologiques clés tels que l'index de croissance de hauteur (gih), l'index de croissance des entre-nœuds (giinl) et le nombre de nœuds à la récolte (nodeNH) ont également montré des différences notables. Il a été constaté que les traits giinl, dtsm, dtf et dtmp influencent de manière significative le potentiel en cannabinoïdes. Enfin, la source et l'origine des plantes ont eu un impact majeur sur les phénotypes de différents traits clés, suggérant que la sélection précise de ces facteurs joue un rôle crucial dans la définition du phénotype. Cette étude souligne l'importance de comprendre la diversité du Cannabis pour propulser sa culture de l'avant sur le marché légal. / This study addresses a crucial aspect of Cannabis (Cannabis sativa L.) phenotypic diversity, a historically significant and culturally important plant. The cultivation of Cannabis has faced considerable challenges due to decades of prohibition and clandestine production, resulting in a lack of established knowledge and practices within this industry. This study aimed to unlock the full potential of this plant by harnessing its significant diversity and characterizing foundational germplasm to establish the basis for a genetic improvement program in Cannabis. On one hand, we delved into the pivotal taxonomic debate surrounding the Cannabis genus, suggesting that it is actually comprised of a highly diverse monotypic species. Subsequently, we characterized a diverse panel of 176 Cannabis accessions representing the Canadian legal market, where rich phenotypic diversity was observed across agronomic, morphological, and biochemical traits. An optimal germination method for greenhouse cultivation was determined as the direct sowing approach. This study highlighted remarkable diversity among the 176 Cannabis accessions that were analyzed. Analysis of important agronomic traits such as days to sexual maturity (dtsm), days to first flower (dtf), days to maturity from planting/cutting (dtmp), and fresh biomass (fb) unveiled significant variation. Moreover, key morphological traits including growth index of height (gih), growth index of inter-node (giinl), and node count at harvest (nodeNH) also exhibited notable differences. Traits giinl, dtsm, dtf, and dtmp were found to significantly influence cannabinoid profile. Finally, the source and origin of plants had a major impact on phenotypic value of various key traits, suggesting that precise selection of these factors plays a crucial role in defining the phenotype. This study underscores the importance of understanding Cannabis diversity to propel its cultivation forward in the legal market.

La valeur initiale des différents phénotypes musculaires est prédictive de la performance tant dans le cadre d'une activité physique ponctuelle chez l'individu sédentaire que du degré d'amélioration à la suite d'un programme d'entraînement. Les variations observées sont plus faibles chez les individus ayant des valeurs initiales plus élevées. Toutefois, la notion de valeur initiale s'applique aussi hors du contexte de l'entraînement, ce qui a été démontré dans cette thèse avec deux études chez le rongeur. En général, les améliorations des phénotypes musculaires sont importantes chez les sujets inactifs démontrant des valeurs initiales généralement plus basses. La réponse à l'exercice considérée comme une valeur normale/optimale doit être basée sur les phénotypes musculaires de l'athlète, puisque le muscle squelettique comme d'autres tissus de l'organisme possède une grande plasticité autant dans la réponse à l'entraînement que dans la réponse à un stimulus d'exercice ponctuel, et ce, peut importe l'âge et le sexe. Dans ce contexte, les comparaisons entre les sujets des différentes études de cette thèse ont été effectuées à la fois chez le rongeur et l'humain tant au niveau des substrats énergétiques, de l'activité enzymatique et de la morphométrie musculaires.

Titre de l'écran-titre (visionné le 2 mai 2023) / Dictyostelium discoideum est un protozoaire largement utilisé comme organisme modèle. Cette amibe se nourrit majoritairement via la phagocytose de bactéries, qui sont digérées dans la voie phago-endocytique. Lorsque nourrie avec des bactéries digestibles, D. discoideum produit des corps fécaux composés de membranes lipidiques concentriques appelés corps multilamellaires (CML). Le rôle exact des CML ainsi que les mécanismes régissant leur production sont encore peu connus. Dans l'optique d'approfondir les connaissances sur les CML et sur le fonctionnement de la voie phago-endocytique en général, la souche mutante de D. discoideum tstD- a été caractérisée. Ce mutant ne possède pas de protéine TSPOON fonctionnelle, une protéine faisant partie du complexe TSET. Chez D. discoideum, le complexe protéique TSET est impliqué dans le transport vésiculaire et dans le renouvellement de la membrane plasmique. Le mutant tstD- semble avoir une morphologie cellulaire et des CML semblables à ceux de sa souche parentale Ax2. De plus, l'osmorégulation, la cytokinèse ainsi que la capacité de prédation ne semblent pas altérées chez le mutant tstD-. Cependant, le mutant tstD- produit des plages de phagocytose différentes de celles d'Ax2 sur des souches d'Aeromonas salmonicida qui ne possèdent pas de système de sécrétion de type trois (SSTT). Au niveau de l'organisation de la voie phago-endocytique, elle semble similaire pour le mutant tstD- et Ax2 de manière générale, mais la détection de la protéine p25 semble affectée en fonction du produit utilisé pour la perméabilisation des cellules et de la souche parentale testée. Cette étude a permis d'en apprendre davantage sur les moyens employés pour étudier les CML chez D. discoideum et ouvre aussi la porte à une meilleure compréhension du fonctionnement de la voie-phago-endocytique et des outils utilisés pour la caractériser à travers l'étude du mutant tstD-. / Dictyostelium discoideum is a protozoan widely used as a model organism. This amoeba feeds mainly through phagocytosis of bacteria, which are digested in the phago-endocytic pathway. When fed with digestible bacteria, D. discoideum produces faecal pellets composed of concentric lipid membranes called multilamellar bodies (MLBs). The exact role of MLBs and the mechanisms governing their production are still poorly understood. In order to deepen the knowledge on MLBs and on the functioning of the phago-endocytic pathway in general, the mutant strain of D. discoideum tstD- was characterized. This mutant lacks a functional TSPOON protein, a protein that is part of the TSET protein complex. In D. discoideum, the protein complex TSET is involved in vesicular transport and in plasma membrane turnover. The mutant tstD- appears to have similar cell morphology and MLBs to its parental strain Ax2. In addition, osmoregulation, cytokinesis, and predation capacity do not seem to be altered in the tstD- mutant. However, tstD- produces different phagocytosis plaques than Ax2 on strains of Aeromonas salmonicida that lack a type three secretion system. Regarding the organization of the phago-endocytic pathway, it seems generally similar in both tstD- and Ax2, but the detection of the p25 protein seems affected depending on the product used for cell permeabilization and the parental strain tested. This study has made it possible to learn more about the means used to study MLBs in D. discoideum and opens the door to a better understanding of the functioning of the phago-endocytic pathway as well as the tools available to characterize it through the study of the mutant tstD-.

La maladie osseuse de Paget (MOP) est la deuxième maladie osseuse la plus fréquente après l'ostéoporose. Elle touche environ 3% de la population caucasienne après l'âge de 55 ans. La mutation p.Pro392Leu dans le gène appelé SQSTM1, liée à la MOP a été identifiée chez la moitié des formes familiales dans la population canadienne-française avec une transmission selon un mode autosomique dominant. Toutefois cette mutation n'explique pas complètement la maladie, notamment le phénotype cellulaire des ostéoclastes. Les objectifs de cette thèse étaient de mieux comprendre l'hétérogénéité clinique et moléculaire de la MOP, en étudiant les facteurs précoces contribuant au développement des phénotypes clinique et cellulaire de la MOP chez les apparentés porteurs de la mutation p.Pro392Leu, en recherchant un second gène modificateur de la mutation p.Pro392Leu dans certaines familles de notre cohorte et en étudiant l'effet modulateur de miR-16 sur l'expression du gène SQSTM1. Nous avons examiné les données des descendants adultes porteurs de la mutation p.Pro392Leu âgés de <90 ans et leurs parents atteints. Les caractéristiques cliniques des parents comprenaient le sexe, l'âge au diagnostic, le nombre d'os affectés, les taux de phosphatase alcaline totale sérique (tALPs). L'évaluation du phénotype pagétique chez les descendants à l'inclusion entre 1996 et 2009 comprenait le dosage des tALPs, la scintigraphie osseuse et les radiographies du crâne et du bassin. Une réévaluation approfondie du phénotype de ces descendants par imagerie osseuse et dosage des marqueurs biochimiques a été effectuée entre 2016 et 2018. Le séquençage de l'exome entier a été effectué en utilisant un HiSeq 2500 chez quatre patients de deux familles différentes avec la MOP non porteurs d'aucune mutation dans le gène SQSTM1. Le phénotype clinique a été défini par l'âge au diagnostic, le taux de tALPs, le nombre d'os atteints chez les patients porteurs de la mutation p. Pro392Leu et / ou du variant p.Val45Ile dans deux familles (n = 14 participants). Les quantifications de miR-16 et de SQSTM1 ont été effectuées respectivement dans le plasma (97 participants) et dans le sang total (83 participants) par RT-PCR quantitative chez des patients pagétiques avec ou sans la mutation p.Pro392Leu, des porteurs sains de cette mutation et des témoins sains non mutés. L'expression de miR-16 a été corrélée avec l'expression de SQSTM1 et des associations avec l'âge au diagnostic, le sexe, le taux de tALPs ainsi que le nombre d'os atteints ont été recherchées. L'impact du variant p.Val45Ile sur le phénotype ostéoclastique (ostéoclastogenèse, nombre de noyaux par ostéoclaste et résorption osseuse) a été évalué par différenciation in vitro des monocytes du sang périphérique en ostéoclastes matures avec du RANKL et hMCSF pendant 21 jours, chez des patients atteints de MOP porteurs d'un et/ou l'autre variant génétique, des porteurs sains de ces variants, des patients pagétiques non mutés et des témoins sains non mutés. Le phénotypage clinique complet pour rechercher une MOP asymptomatique chez 36 descendants sains porteurs de la mutation p.Pro392Leu a montré que parmi les 36 descendants avec un phénotype mis à jour, quatre d'entre eux ont développé un phénotype clinique de la MOP caractérisé par une hyperfixation monostotique ou polyostotique associée à des lésions radiographiques typiques dans les sites affectés, représentant une incidence de 1,83 par 1000 personnes-année. De plus, l'âge au diagnostic de la MOP a été retardé de 10 ans en moyenne chez les descendants adultes porteurs de la mutation p.Pro392Leu par rapport à leurs parents affectés. Nos résultats soutiennent l'utilité d'une surveillance régulière des adultes porteurs de cette mutation. L'effet modulateur de miR-16 sur l'expression du gène SQSTM1 par quantification de l'expression génique a conduit à une une corrélation négative non significative de l'expression du gène SQSTM1 par miR-16 chez les participants porteurs de la mutation p.Pro392Leu, chez les patients mutés et non mutés mais pas chez les contrôles sains (-0.17103, -0.11583 vs 0.05624, NS). Ce résultat suggère un rôle possible de miR-16 comme modificateur épigénétique dans la MOP. Une analyse de l'exome entier chez deux de nos grandes familles avec hérédité digénique a permis d'identifier un nouveau variant p.Val45Ile dans le gène DOCK6 qui pourrait être un gène modificateur de la mutation p.Pro392Leu. Ce variant rare p.Val45Ile pourrait atténuer la sévérité du phénotype clinique de la MOP causée par la mutation du gène SQSTM1 lorsque les deux variants sont portés parle même patient. Par contre, ce nouveau variant seul est suffisant pour donner lieu à un phénotype ostéoclastique pagétique mais ce dernier est moins sévère que celui observé avec la mutation p.Pro392Leu seule. Ce projet de thèse contribue ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques de la MOP qui pourraient conduire à une meilleure prise en charge clinique des patients avec la MOP et à l'identification de nouvelles possibilités diagnostiques ou thérapeutiques, notamment pour réguler le remodelage osseux. / Paget's disease of bone (PDB) is the second most common bone disease after osteoporosis. It affects approximately 3% of the Caucasian population after the age of 55 years old. The p.Pro392Leu mutation in the gene called SQSTM1, linked to PDB has been identified in half of the familial forms in the French-Canadian population with an autosomal dominant mode of inheritance. However, this mutation does not fully explain the disease, in particular the cellular phenotype of osteoclasts. The objectives of this study were to better understand the clinical and molecular heterogeneity of PDB, by studying the early factors contributing to the development of the clinical phenotype of PDB in relative carriers of the p.Pro392Leu mutation, by looking for a second modifier gene of p.Pro392Leu mutation in some families in our cohort and by studying the modulating effect of miR-16 on the expression of the SQSTM1 gene. We reviewed research records from adult offspring carriers of the p.Pro392Leu mutation aged <90 years and their affected parent. In parents, we collected data on sex, age at diagnosis, number of affected bones, total serum alkaline phosphatase levels (tALPs). PDB extended phenotype assessment relying on tALPs, total body bone scan and skull and pelvis radiographs, was performed in offspring at inclusion in 1996 to 2009. An extended phenotype reassessment of these offspring by bone imaging and biochemical markers assay was carried out between 2016 and 2018. The quantification of miR-16 and SQSTM1 was carried out respectively in plasma (97 participants) and in whole blood (83 participants) by quantitative RT-PCR in carriers of the p.Pro392Leu mutation (patients with PDB or healthy carriers), in not mutated patients with PDB and healthy controls not mutated. MiR-16 expression was correlated with SQSTM1 gene expression and associations with age at diagnosis, sex, tALPs and the number of affected bones were searched. Whole exome sequencing was performed using a HiSeq 2500 with the Agilent XT protocol on four patients from two different families with PDB not carriers of any SQSTM1 mutation in which at least one other sibling with PDB was carrier of the p.Pro392Leu mutation. The clinical phenotype was defined by the age at diagnosis, tALPs level, number of affected bones in patients carrying the p.Pro392Leu and/or p.Val45Ile variant in two families (n=14 participants). The impact of the p.Val45Ile variant on the osteoclastic phenotype (osteoclastogenesis, number of nuclei per osteoclast and bone resorption) was evaluated by in vitro differentiation of monocytes from peripheral blood into mature osteoclasts with RANKL and hMCSF for 21 days, in pagetic patient carriers of one and/or two variants, healthy carriers of these variants, pagetic patients not mutated and healthy controls not mutated. The complete clinical phenotyping to search for asymptomatic PDB in 36 healthy offspring carriers of the p.Pro392Leu mutation showed that among the 36 offspring with an updated phenotype, four of them developed a clinical phenotype of PDB characterized by monostotic or polyostotic increased bone uptake associated with typical radiographic lesions in the affected sites, representing an incidence of 1.83 per 1000 person-years. Moreover, the age at PDB diagnosis was delayed by 10 years in average in the adult offspring carriers the p.Pro392Leu mutation versus their affected parents. Our findings support the utility of a regular monitoring of the adult healthy offspring carriers of this mutation. The modulating effect of miR-16 on the expression of the SQSTM1 gene by gene expression quantification led a non significant negative correlation of the expression of the SQSTM1 gene by miR-16 in participant carriers of the p.Pro392Leu mutation, in patients mutated and not mutated but not in healthy controls (-0.17103, -0.11583 vs 0.05624, NS). This result suggests a possible role for miR-16 as an epigenetic modifier in PDB. An analysis of the whole exome in two of our large families with digenic inheritance allowed us to identify a new variant p.Val45Ile in the DOCK6 gene which could be a modifier gene for the p.Pro392Leu mutation. This rare variant p.Val45Ile could reduce the severity of the clinical phenotype of PDB caused by the mutation in the SQSTM1 gene when the two variants are carried by the same patient. On the other hand, this new variant alone gives rise to a pagetic osteoclastic phenotype but less severe than the one observed with the p.Pro392Leu mutation alone. This thesis project thus provided a better understanding of the pathophysiological mechanisms of PDB which could lead to better clinical management of patients with PDB and to the identification of new diagnostic or therapeutic possibilities, to regulate bone remodeling.

Le psoriasis est une maladie inflammatoire de la peau pour laquelle aucun traitement curatif n’a vu le jour jusqu’à présent. L’étiologie étant complexe, la recherche dans ce domaine vise donc une meilleure compréhension de la pathologie. Pour ce faire, il faut mettre sur pied des modèles in vitro représentatifs de la pathologie, ce que nous faisons au LOEX. Ce projet porte sur la caractérisation par profilage génique de notre modèle afin d’en poursuivre l’optimisation éventuelle. Pour ce faire, nous avons produit différents substituts sains, lésionnels et non-lésionnels, puis nous en avons analysé le transcriptome. Dans un second temps, nous avons tenté de mimer la condition inflammatoire via l’addition de cytokines au sein des substituts lésionnels. Ces résultats démontrent d’une part la force du modèle existant, mais d’autre part, que la supplémentation en cytokines a des effets positifs sur le transcriptome, le rendant quasi identique à celui de peaux psoriasiques in vivo. / Psoriasis is a chronic inflammatory skin disease for which no cure has emerged. Research in this area aims to better understanding its complex etiology. Representative models of the pathology are needed and it is part of our expertise to develop psoriatic skin substitutes at LOEX. This project has focused on the characterization of our model by gene profiling in order to pursue its optimization. Different kinds of substitutes were produced and the transcriptome was analyzed. We also attempted to mimic the addition of immune cells via the addition of cytokines during lesional skin reconstruction. Cytokines chosen were identified as playing a key role in psoriasis. These results demonstrated on one hand, the strength of our original model and on the other hand, the positive impact on the transcriptome that cytokines supplementation can produce, making it almost identical to psoriatic skin in vivo.

La maladie osseuse de Paget (MOP) est la deuxième maladie osseuse la plus fréquente après l'ostéoporose. Elle touche environ 3% de la population caucasienne après l'âge de 55 ans. La mutation p.Pro392Leu dans le gène appelé SQSTM1, liée à la MOP a été identifiée chez la moitié des formes familiales dans la population canadienne-française avec une transmission selon un mode autosomique dominant. Toutefois cette mutation n'explique pas complètement la maladie, notamment le phénotype cellulaire des ostéoclastes. Les objectifs de cette thèse étaient de mieux comprendre l'hétérogénéité clinique et moléculaire de la MOP, en étudiant les facteurs précoces contribuant au développement des phénotypes clinique et cellulaire de la MOP chez les apparentés porteurs de la mutation p.Pro392Leu, en recherchant un second gène modificateur de la mutation p.Pro392Leu dans certaines familles de notre cohorte et en étudiant l'effet modulateur de miR-16 sur l'expression du gène SQSTM1. Nous avons examiné les données des descendants adultes porteurs de la mutation p.Pro392Leu âgés de <90 ans et leurs parents atteints. Les caractéristiques cliniques des parents comprenaient le sexe, l'âge au diagnostic, le nombre d'os affectés, les taux de phosphatase alcaline totale sérique (tALPs). L'évaluation du phénotype pagétique chez les descendants à l'inclusion entre 1996 et 2009 comprenait le dosage des tALPs, la scintigraphie osseuse et les radiographies du crâne et du bassin. Une réévaluation approfondie du phénotype de ces descendants par imagerie osseuse et dosage des marqueurs biochimiques a été effectuée entre 2016 et 2018. Le séquençage de l'exome entier a été effectué en utilisant un HiSeq 2500 chez quatre patients de deux familles différentes avec la MOP non porteurs d'aucune mutation dans le gène SQSTM1. Le phénotype clinique a été défini par l'âge au diagnostic, le taux de tALPs, le nombre d'os atteints chez les patients porteurs de la mutation p. Pro392Leu et / ou du variant p.Val45Ile dans deux familles (n = 14 participants). Les quantifications de miR-16 et de SQSTM1 ont été effectuées respectivement dans le plasma (97 participants) et dans le sang total (83 participants) par RT-PCR quantitative chez des patients pagétiques avec ou sans la mutation p.Pro392Leu, des porteurs sains de cette mutation et des témoins sains non mutés. L'expression de miR-16 a été corrélée avec l'expression de SQSTM1 et des associations avec l'âge au diagnostic, le sexe, le taux de tALPs ainsi que le nombre d'os atteints ont été recherchées. L'impact du variant p.Val45Ile sur le phénotype ostéoclastique (ostéoclastogenèse, nombre de noyaux par ostéoclaste et résorption osseuse) a été évalué par différenciation in vitro des monocytes du sang périphérique en ostéoclastes matures avec du RANKL et hMCSF pendant 21 jours, chez des patients atteints de MOP porteurs d'un et/ou l'autre variant génétique, des porteurs sains de ces variants, des patients pagétiques non mutés et des témoins sains non mutés. Le phénotypage clinique complet pour rechercher une MOP asymptomatique chez 36 descendants sains porteurs de la mutation p.Pro392Leu a montré que parmi les 36 descendants avec un phénotype mis à jour, quatre d'entre eux ont développé un phénotype clinique de la MOP caractérisé par une hyperfixation monostotique ou polyostotique associée à des lésions radiographiques typiques dans les sites affectés, représentant une incidence de 1,83 par 1000 personnes-année. De plus, l'âge au diagnostic de la MOP a été retardé de 10 ans en moyenne chez les descendants adultes porteurs de la mutation p.Pro392Leu par rapport à leurs parents affectés. Nos résultats soutiennent l'utilité d'une surveillance régulière des adultes porteurs de cette mutation. L'effet modulateur de miR-16 sur l'expression du gène SQSTM1 par quantification de l'expression génique a conduit à une une corrélation négative non significative de l'expression du gène SQSTM1 par miR-16 chez les participants porteurs de la mutation p.Pro392Leu, chez les patients mutés et non mutés mais pas chez les contrôles sains (-0.17103, -0.11583 vs 0.05624, NS). Ce résultat suggère un rôle possible de miR-16 comme modificateur épigénétique dans la MOP. Une analyse de l'exome entier chez deux de nos grandes familles avec hérédité digénique a permis d'identifier un nouveau variant p.Val45Ile dans le gène DOCK6 qui pourrait être un gène modificateur de la mutation p.Pro392Leu. Ce variant rare p.Val45Ile pourrait atténuer la sévérité du phénotype clinique de la MOP causée par la mutation du gène SQSTM1 lorsque les deux variants sont portés parle même patient. Par contre, ce nouveau variant seul est suffisant pour donner lieu à un phénotype ostéoclastique pagétique mais ce dernier est moins sévère que celui observé avec la mutation p.Pro392Leu seule. Ce projet de thèse contribue ainsi à une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques de la MOP qui pourraient conduire à une meilleure prise en charge clinique des patients avec la MOP et à l'identification de nouvelles possibilités diagnostiques ou thérapeutiques, notamment pour réguler le remodelage osseux. / Paget's disease of bone (PDB) is the second most common bone disease after osteoporosis. It affects approximately 3% of the Caucasian population after the age of 55 years old. The p.Pro392Leu mutation in the gene called SQSTM1, linked to PDB has been identified in half of the familial forms in the French-Canadian population with an autosomal dominant mode of inheritance. However, this mutation does not fully explain the disease, in particular the cellular phenotype of osteoclasts. The objectives of this study were to better understand the clinical and molecular heterogeneity of PDB, by studying the early factors contributing to the development of the clinical phenotype of PDB in relative carriers of the p.Pro392Leu mutation, by looking for a second modifier gene of p.Pro392Leu mutation in some families in our cohort and by studying the modulating effect of miR-16 on the expression of the SQSTM1 gene. We reviewed research records from adult offspring carriers of the p.Pro392Leu mutation aged <90 years and their affected parent. In parents, we collected data on sex, age at diagnosis, number of affected bones, total serum alkaline phosphatase levels (tALPs). PDB extended phenotype assessment relying on tALPs, total body bone scan and skull and pelvis radiographs, was performed in offspring at inclusion in 1996 to 2009. An extended phenotype reassessment of these offspring by bone imaging and biochemical markers assay was carried out between 2016 and 2018. The quantification of miR-16 and SQSTM1 was carried out respectively in plasma (97 participants) and in whole blood (83 participants) by quantitative RT-PCR in carriers of the p.Pro392Leu mutation (patients with PDB or healthy carriers), in not mutated patients with PDB and healthy controls not mutated. MiR-16 expression was correlated with SQSTM1 gene expression and associations with age at diagnosis, sex, tALPs and the number of affected bones were searched. Whole exome sequencing was performed using a HiSeq 2500 with the Agilent XT protocol on four patients from two different families with PDB not carriers of any SQSTM1 mutation in which at least one other sibling with PDB was carrier of the p.Pro392Leu mutation. The clinical phenotype was defined by the age at diagnosis, tALPs level, number of affected bones in patients carrying the p.Pro392Leu and/or p.Val45Ile variant in two families (n=14 participants). The impact of the p.Val45Ile variant on the osteoclastic phenotype (osteoclastogenesis, number of nuclei per osteoclast and bone resorption) was evaluated by in vitro differentiation of monocytes from peripheral blood into mature osteoclasts with RANKL and hMCSF for 21 days, in pagetic patient carriers of one and/or two variants, healthy carriers of these variants, pagetic patients not mutated and healthy controls not mutated. The complete clinical phenotyping to search for asymptomatic PDB in 36 healthy offspring carriers of the p.Pro392Leu mutation showed that among the 36 offspring with an updated phenotype, four of them developed a clinical phenotype of PDB characterized by monostotic or polyostotic increased bone uptake associated with typical radiographic lesions in the affected sites, representing an incidence of 1.83 per 1000 person-years. Moreover, the age at PDB diagnosis was delayed by 10 years in average in the adult offspring carriers the p.Pro392Leu mutation versus their affected parents. Our findings support the utility of a regular monitoring of the adult healthy offspring carriers of this mutation. The modulating effect of miR-16 on the expression of the SQSTM1 gene by gene expression quantification led a non significant negative correlation of the expression of the SQSTM1 gene by miR-16 in participant carriers of the p.Pro392Leu mutation, in patients mutated and not mutated but not in healthy controls (-0.17103, -0.11583 vs 0.05624, NS). This result suggests a possible role for miR-16 as an epigenetic modifier in PDB. An analysis of the whole exome in two of our large families with digenic inheritance allowed us to identify a new variant p.Val45Ile in the DOCK6 gene which could be a modifier gene for the p.Pro392Leu mutation. This rare variant p.Val45Ile could reduce the severity of the clinical phenotype of PDB caused by the mutation in the SQSTM1 gene when the two variants are carried by the same patient. On the other hand, this new variant alone gives rise to a pagetic osteoclastic phenotype but less severe than the one observed with the p.Pro392Leu mutation alone. This thesis project thus provided a better understanding of the pathophysiological mechanisms of PDB which could lead to better clinical management of patients with PDB and to the identification of new diagnostic or therapeutic possibilities, to regulate bone remodeling.

L'accident vasculaire cérébral (AVC) est l'une des trois principales maladies dans le monde. Jusqu'à présent, les thérapies disponibles dans l'application clinique sont limitées et s'appliquent à un nombre restreint de groupes de patients en raison de la complexité et de la gravité de l'incidence des accidents vasculaires cérébraux ischémiques. La modulation de la neuroinflammation a été au centre de l'attention de la recherche translationnelle car elle est le principal acteur de la gravité de l'AVC et de ses résultats. Par conséquent, plusieurs découvertes thérapeutiques ont été faites pour moduler la neuroinflammation après un accident vasculaire cérébral ischémique. La microglie est connue pour être un régulateur important de l'inflammation. Cependant, les mécanismes de régulation précis qui influencent l'activation microgliale dans l'AVC ischémique sont encore moins connus. Dans le chapitre 2, nous avons découvert un mécanisme de régulation dans la microglie activée dans les conditions de l'AVC ischémique, similaire à nos découvertes précédentes dans la microglie due à la réponse immunitaire innée (inflammation déclenchée par le LPS). En utilisant un modèle de souris transgénique exprimant la grande sous-unité ribosomique L10a sous le contrôle transcriptionnel du promoteur CD11b spécifique des myéloïdes et en utilisant une méthode modifiée de purification par affinité du ribosome traducteur, nous avons pu réaliser une analyse parallèle de la transcription et de l'expression de la sous-unité ribosomique L10a. Nous avons pu réaliser un profilage transcriptomique et protéomique parallèle de la microglie, ce qui nous a permis d'analyser l'instantané de l'état dynamique de traduction du complexe ribosomique microglial. En analysant les données transcriptomiques et protéomiques, nous avons identifié une dissociation distincte entre l'ARNm microglial et les gènes peptidiques due à l'arrêt de la traduction par une protéine de liaison à l'ARN, SRSF3. Une analyse plus poussée de l'UTR 3'd'un groupe de gènes immunitaires fortement régulés a confirmé l'existence d'une modification post-transcriptionnelle de l'ARNm par SRSF3 dans l'accident vasculaire cérébral ischémique chez l'homme. Pour valider davantage, nous avons ciblé SRSF3 en utilisant le siRNA-SRSF3 après 24 heures d'accident vasculaire cérébral ischémique, et nous avons vu qu'il y a une synthèse de-novo des protéines qui ont été réprimées par SRSF3 dans la microglie activée. Nous avons constaté que la synthèse des protéines réprimées par le SRSF3 dans la microglie activée se renouvelait. Nos résultats concluent donc que le SRSF3 pourrait être utilisé comme approche thérapeutique pour moduler la réponse microgliale chez les hommes victimes d'un accident vasculaire cérébral ischémique. La prochaine question urgente dans le domaine des accidents vasculaires cérébraux est l'importance de développer des thérapies dépendantes du sexe, car il devient clair qu'il existe des voies immunitaires dépendantes du sexe qui répondent différemment aux cibles thérapeutiques anti-inflammatoires, ce qui fait que les résultats thérapeutiques ne sont pas efficaces pour les femmes (les femmes ménopausées qui sont touchées par un accident vasculaire cérébral) par rapport aux hommes touchés par l'accident vasculaire cérébral. En conséquence, les femmes présentent moins de cas de récupération et restent avec de graves handicaps, parfois même jusqu'à la mort. Ces dernières années, un mécanisme basé sur le genre a été découvert dans la microglie, ce qui nous a permis de mieux connaître sa diversité et son profil moléculaire distinct. Dans cette optique, ma thèse s'attache à comprendre les mécanismes de régulation précis qui modifient les phénotypes microgliaux après un accident vasculaire cérébral ischémique. Dans le chapitre 3, nous avons étudié les phénotypes moléculaires de la microglie provenant d'hommes, de femmes et de femmes ménopausées à la suite d'un AVC ischémique. / Stroke is one of the top three leading diseases worldwide. So far, the therapies available in the clinical application are finite and apply to a smaller group of patients due to the complexity and severity of Ischemic incidence. One of the most targeted approaches for ischemic stroke is modulating neuroinflammation since it has been the major player of stroke severity. Microglia are known to be an important regulator of inflammation. Therefore, there have been several therapeutic findings to improve neuroinflammation after ischemic stroke; often, these findings have not been efficient for women (menopausal women who are affected by stroke) compared to men affected by stroke. As a result, women show fewer recovery cases and are left with severe disabilities, sometimes even death. In the past few years, a sex-based mechanism has been discovered in microglia, giving us more knowledge of its diversity and distinct molecular profile. However, there are still lesser-known precise regulatory mechanisms that modulate microglial activation. Therefore, the importance of developing sex-dependent therapies is becoming inevitable. Hence, my thesis is focused on understanding multiple facets of microglial response to Ischemic stroke, where we dissected the sex and age-dependent regulatory mechanisms involved in microglia response. Additionally, we developed therapies targeted toward those mechanisms. First, in chapter 1, we discovered a regulatory mechanism in activated microglia under stroke conditions, similar to our previous findings from microglia in innate immune response (LPS-triggered inflammation). We have proved that the RNA-binding protein SRSF3 is responsible for mRNA post-transcriptional modifications in male ischemic stroke. Using both transcriptomic and proteomic techniques from the same microglial ribosome-complex pool, we have identified the complete dissociation of microglial mRNA and peptides due to translational arrest. Therefore, we tested this by using siRNA targeted towards SRSF3, and we saw that there is a de-*novo* synthesis of proteins repressed due to SRSF3. Consequently, it could be used as a therapeutic approach for modulating microglial response in males after stroke. In chapter 2, we focused on identifying the molecular mechanisms in microglia derived from males, females, and menopausal females after stroke to better understand the sex and age-oriented dissimilarities. For dissecting this, we aimed to identify microglial proteomic profiles using transgenic mice (CD11brGFP) to elucidate the underlying disease-associated changes in microglia after Ischemic stroke. To our surprise, we found sex-dependent cytoskeletal disorganization exists in the actin-based non-smooth muscular myosin II isoforms, including the translational difference in all three groups of activated microglia regulating different molecular responses. Further, we dissected the functional role in invitro, which supports our findings from proteomic data. Based on these novel findings, we suggest that there is sex-and age-dependent regulation of microglial response to Ischemic stroke, and our translational discovery should be implicated in the clinical management of stroke patience of both genders.

Titre de l'écran-titre (visionné le 7 juillet 2023) / Les techniques de reproduction assistée (TRA) sont d'importants outils de la révolution génomique de l'industrie laitière. En dépit de l'amélioration fulgurante des taux de succès de la fécondation in vitro (FIV) et malgré l'engouement croissant pour les embryons bovins produits in vitro, certains problèmes restent à résoudre pour assurer la totale innocuité de ces interventions en reproduction. En effet, l'avancée rapide de la recherche en épigénétique a mis au jour l'influence possible de l'environnement artificiel durant la période critique qu'est le développement embryonnaire précoce. Bien que l'incidence de troubles développementaux majeurs tel le syndrome du « gros veau » ait beaucoup diminuée avec l'adoption de meilleures pratiques de culture embryonnaire, un ensemble d'indices probants suggère que des modifications à long terme plus subtiles affectent toujours le métabolisme, la croissance, la fertilité et donc la productivité des animaux découlant de ces pratiques. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse reposent sur l'hypothèse que la FIV chez les bovins laitiers a des effets sur la programmation épigénétique de l'embryon ce qui peut affecter le phénotype postnatal. La première partie de cette thèse consistait à évaluer la qualité de la programmation épigénétique d'embryons bovins produits in vitro en fonction de paramètres comme l'âge de la donneuse d'ovocytes et le type de milieu de culture. Pour ce faire, nous avons évalué par pyroséquençage la méthylation de l'ADN de gènes soumis à l'empreinte parentale d'embryons bovins au jour 7 et 12 produits dans différentes conditions. Pour chaque gène, nous avons observé une méthylation globalement moins élevée ainsi qu'une plus grande variabilité chez les trois groupes d'embryons produits in vitro étudiés. Afin de pallier des contraintes techniques et d'évaluer les conséquences réelles des différences moléculaires observées, nous avons comparé la population de vaches du Québec conçues par FIV avec celles conçues par insémination artificielle (IA) et transfert embryonnaire (TE) pour des critères de santé, fertilité et productivité. L'analyse de cohorte rétrospective n'a pas révélé, en tenant compte des valeurs d'élevage supérieures des animaux issus de TE et de FIV, de différences significatives entre les méthodes de conception pour la production de lait des filles lors de leurs trois premières lactations. Par contre, les animaux produits par FIV montrent une fertilité légèrement réduite, des temps de gestation plus longs et une incidence relative de maladie commune différente du reste de la population. De façon logique avec leur rôle dans l'industrie de la génétique laitière, l'indice de performance à vie (IPV) moyen des animaux conçus par FIV est supérieur. Cependant, entre 2012 et 2019, le taux d'amélioration de l'IPV des animaux conçus par FIV était près de deux fois moins rapide que celui de la population générale. Nous postulons qu'une pénalité épigénétique, cohérente avec et potentiellement dérivée des différences moléculaires trouvées dans les embryons à la suite des TRA diminue le progrès génétique intergénérationnel et explique les altérations phénotypiques observées. Par la qualité et la quantité des données disponibles, nos travaux ont permis d'illustrer avec une résolution jamais égalée les causes et les impacts des conditions de développement précoce des gamètes et des embryons. Nos résultats mettent en évidence les défis de l'amélioration de la génétique laitière d'élite tout en attestant des progrès réalisés par l'industrie pour minimiser les perturbations épigénétiques sévères menant à des syndromes graves de dérégulation de l'empreinte parentale. Cependant, les TRA laissent toujours des traces bien détectables à la fois au niveau moléculaire chez les embryons et au niveau physiologique chez les animaux à l'âge adulte. Ces résultats permettront ainsi aux producteurs laitiers canadiens de prendre des décisions éclairées sur la méthode de conception à utiliser pour constituer leur troupeau en tenant compte des avantages et inconvénients de ces approches. Nos travaux permettront aussi d'orienter la recherche et les efforts de l'industrie de la génétique laitière en les équipant d'un nouvel outil pour détecter les perturbations épigénétiques à la suite des TRA. De manière similaire, l'analyse épidémiologique développée permettra de surveiller à l'échelle de la population l'évolution de santé et productivité des animaux qui découlent de ces techniques. / Assisted reproduction technologies (ART) are important tools in the genomic revolution of the dairy industry. Despite the phenomenal improvement in the success rates of in vitro fertilization (IVF) and the growing popularity of bovine embryos produced in vitro, certain problems remain to be resolved to ensure the total safety of these interventions in reproduction. Indeed, advances in epigenetic research have revealed the possible influence of the artificial environment during the critical period of early embryonic development. Although the incidence of major developmental disorders such as the large offspring syndrome has been greatly reduced with the adoption of better embryo culture practices, a body of evidence suggests that more subtle long-term changes still affect metabolism, growth, fertility and thus the productivity of animals resulting from these practices. The work carried out in this thesis is based on the hypothesis that epigenetic differences caused by the ovarian and in vitro environment during the last part of folliculogenesis and embryonic culture are responsible for long term phenotypic difference well into the productive life of dairy cows. The first part of this thesis consisted in evaluating the quality of the epigenetic programming of bovine embryos produced in vitro under different conditions such as the type of culture medium or the age of the oocyte donor. To achieve this, we evaluated the DNA methylation of imprinted genes of day 7 and day 12 bovine embryos by pyrosequencing. For each gene, we observed an overall lower methylation as well as a greater variability in the three groups of in vitro conditions we examined. In order to overcome technical constraints and to assess the real consequences of the molecular differences observed, we compared Quebec's population of IVF derived of cows with those conceived by artificial insemination (AI) and multiple ovulation embryo transfer (MOET). Our analysis focused on health, fertility and productivity parameters. The conducted retrospective cohort study did not reveal any significant differences between conception methods for milk production of daughters in their first three lactations when taking into account the higher breeding values of animals derived from MOET and IVF. On the other hand, IVF animals showed a slightly reduced fertility, longer gestations and a relative incidence of common disease different from the rest of the population. Consistent with their role in the dairy genetics industry, the average lifetime performance index (LPI) of IVF animals was higher. However, between 2012 and 2019, the rate of improvement in LPI of IVF derived population was nearly half that of the AI population. We postulate that an epigenetic penalty, consistent with and potentially caused by the molecular differences found in embryos following ART decreases intergenerational genetic progress and explains the observed phenotypic alterations. Thanks to the quality and quantity of the data available, our work has made it possible to illustrate with unprecedented resolution the causes and long-term impacts of the gametes and early embryos environments. Our results highlight the challenges of elite dairy genetics improvement while attesting to the progress industry has made to minimize epigenetic dysregulation leading to severe imprinting disorders. However, ART still leave detectable traces both at the molecular level in embryos and at the physiological level in adult animals. These results will allow Canadian dairy producers to make informed decisions on the conception method to use to build their herd by considering the advantages and disadvantages of each approach. Our work will also help guide future research and efforts of the dairy genetics industry to address the identified problems by equipping them with a new tool to detect epigenetic disturbances following ART. Similarly, the epidemiological analysis developed will make it possible to monitor at the population level the evolution of animal health and productivity resulting from these techniques.

Les translocations chromosomiques du gène MLL sont connues pour mener au développement de leucémies aiguës. La translocation avec un de ses partenaires de fusion les plus communs, ENL, peut engendrer des leucémies aiguës de plusieurs types différents pour cette même translocation. Une fois la leucémogenèse initiée par la fusion MLL-ENL, son rôle quant au maintien du phénotype leucémique n’est pas encore bien connu à ce jour. Pour mieux comprendre l’importance de MLL-ENL après la leucémogenèse, des cellules souches/progénitrices de sang de cordon ombilical humain purifiées ont ainsi été transduites par un virus exprimant le gène de fusion MLL-ENL bordé par des sites LoxP ainsi que le marqueur eGFP. Ces cellules infectées ont ensuite été injectées dans notre modèle de souris immunodéficientes irradiées et placées sous observation pendant 24 semaines pour voir le développement de leucémies aiguës. Elles ont alors été sacrifiées et les cellules la moelle osseuse et de la rate ont ensuite été analysées par cytométrie en flux pour déterminer si la xénogreffe a engendré une leucémie dans notre modèle ainsi que le phénotype de celle-ci. Les souris injectées par les cellules infectées par le MLL-ENL ont généré uniquement des leucémies lymphoïdes aiguës de type B. Les cellules de ces leucémies primaires isolées ont été par la suite infectées par un lentivirus exprimant la cre-recombinase et le marqueur BFP afin d’exciser le gène MLL-ENL des cellules leucémiques grâce aux sites LoxP. Les cellules ont ensuite été triées pour le marqueur BFP et injectées dans des souris secondaires pour de voir si les cellules leucémiques souches pouvaient toujours régénérer la leucémie. Les conséquences de l’absence de MLL-ENL dans le maintien du phénotype leucémique n’ont cependant pas pu être vérifiées à cause d’une erreur dans la séquence de la cre-recombinase, mais nous avons observé la régénération des leucémies secondaires. / Chromosome translocations of the MLL gene which fusions with different other genes in hematopoietic stem and progenitors cells are well characterized and known to induce the development of acute leukemias. Translocation with one of its most common fusion partner, ENL, induces different acute leukemias but once the leukemia is fully developped, the role of MLL-ENL regarding the maintenance of the leukemic phenotype/disease is still uncertain. To get a better understanding of MLL-ENL’s long term role in leukemias, stem cells and progenitor cells from human umbilical cord blood purified by negative selection have been transduced by a virus expressing the fusion gene MLL-ENL flanked by LoxP sites and the eGFP marker. These infected cells were then transplanted by intra-femoral injection in sub-lethally irradiated immunodeficient mouse and observed for 24 weeks to see the development of acute leukemias. They were then euthanized and bone marrow/spleen cells were analyzed by flow cytometry to determine whether the xenograft generated leukemia and determine their phenotype. Mice injected with MLL-ENL transduced cells only generated type B acute lymphoblastic leukemias in our model. The primary leukemia cells isolated were subsequently infected with a lentivirus expressing the cre recombinase and a BFP marker, aiming to excise the MLL-ENL gene of leukemic cells through the LoxP sites. The cells were then sorted for the BFP marker and injected into secondary mouse to see if the leukemic stem cells could still regenerate leukemia. Due to an error on the sequence of the cre recombinase, the outcomes of MLL-ENL removal could not be verified, but we still managed to regenerate secondary leukemias in our model.