Distinguer la variation génétique neutre de la variation adaptative est l’un des principaux défis dans l’étude des processus qui façonnent la structure des populations sauvages. Bien que les environnements marins soient des habitats clés pour la croissance des poissons anadromes, les études de génomique du paysage sur les salmonidés se sont généralement concentrées sur l’identification des signatures d’adaptation aux habitats d’eau douce. Contrairement à la plupart des autres salmonidés anadromes, l’omble chevalier (Salvelinus alpinus) occupe pendant sa phase marine des habitats côtiers près de sa rivière d’hivernage, rendant ainsi possible l’adaptation aux habitats marins. L’objectif de cette étude était de documenter la variation neutre et adaptative des populations d’ombles chevaliers anadromes du Nunavik et des régions limitrophes. Nous avons utilisé la technique de génotypage par séquençage (GBS) pour génotyper 20 327 marqueurs mononucléotidiques (SNP) pour 650 individus échantillonnés en 23 endroits le long de 2 000 km de côtes. Nos résultats révèlent une structure génétique hiérarchique, selon laquelle les systèmes hydrographiques voisins abritent des populations distinctes regroupées au sein de grands bassins océanographiques, à savoir la baie d’Hudson, le détroit d’Hudson, la baie d’Ungava et la mer du Labrador. Nous avons constaté que la diversité et la différenciation génétiques sont influencées à la fois par l’histoire de la recolonisation postglaciaire et par des patrons d’isolement par la distance reflétant le flux génique contemporain. De plus, en utilisant trois méthodes d’association gènes-environnement (GEA), nous fournissons des indices génomiques de l’adaptation locale aux habitats d’eau douce et marins, notamment en ce qui concerne les températures de la surface de la mer et de l’air en été, les précipitations et la salinité. Cette étude est l’une des premières à explorer explicitement la base génétique des adaptations marines chez les salmonidés et met en évidence les interactions complexes dans les pressions sélectives sur toute la durée de vie des poissons anadromes. / Distinguishing neutral and adaptive genetic variation is one of the main challenges in investigating processes shaping population structure in the wild. Despite marine environments being key habitats for the growth of anadromous fishes, landscape genomics studies on salmonids have generally focused on identifying signatures of adaptation to freshwater habitats. Unlike most other anadromous salmonids, Arctic Char (Salvelinus alpinus) occupy coastal habitats near their overwintering rivers during their marine phase, thus making adaptation to marine habitats possible. The aim of this study was to document the neutral and adaptive variation of populations among anadromous Arctic Char in Nunavik and bordering regions. We used GBS to genotype 20,327 filtered single nucleotide polymorphisms (SNPs) for 650 individuals sampled in 23 locations along >2,000 km of coastline. Our results reveal a hierarchical genetic structure, whereby neighboring hydrographic systems harbour distinct populations grouping within major oceanographic basins, namely the Hudson Bay, Hudson Strait, Ungava Bay and Labrador Sea. We found genetic diversity and differentiation to be influenced by both post-glacial recolonization history and by patterns of isolation-by-distance reflecting contemporary gene flow. Furthermore, using three gene-environment association (GEA) methods we found genomic evidence for local adaptation to both freshwater and marine habitats, especially in relation to sea-surface and air temperatures during summer, precipitation, and salinity. This study is among the first to explicitly explore the genetic basis of marine adaptations in salmonids and highlights the complex interactions in selective pressures over the lifespan of anadromous fishes.

La dominance entre allèles S chez les Brassicaceae est contrôlée par un ensemble de petits ARNs non codants et de leurs séquences cibles. Les relations de dominance qu'ils établissent ont un ensemble de conséquences sur l'accumulation du polymorphisme au locus S lui-même mais également dans les régions immédiatement liées. L'idée du projet a été d'étudier 1) les critères d'appariement selon lesquels les petits ARNs non-codants provoquent le silencing transcriptionnel, 2) la diversité des petits ARNs, de leurs précurseurs et de leurs cibles en populations naturelles afin de déterminer si les contraintes fonctionnelles qu'ils subissent s'apparentent à celles qui pèsent en général sur les miRNAs et enfin 3) la diversité des séquences flanquantes, afin de déterminer d'une part l'ampleur du pic de polymorphisme attendu en raison de la sélection balancée et d'autre part si on peut détecter un fardeau de mutations délétères spécifique à chaque allèle le long de la hiérarchie de dominance. / The dominance between S-alleles in the Brassicaceae is controlled by a set of small non-coding RNAs and their cognate targets. These dominance relationships have important consequences on the polymorphism accumulated at the S-locus itself but also at the flanking regions. The aim of the project was to study 1) the base-pairing criteria by which the small non-coding RNAs transcriptionally silence their target gene, 2) the diversity of these small RNAs, of their precursors and targets in natural populations in order to determine if the selective constraint they undergo is similar to what we know for other miRNAs genes in the genome, and finally, 3) the diversity of the flanking regions, to determine the size of the predicted peak of polymorphism peak caused by balancing selection, test whether genes in these regions show evidence of the predicted sheltered load and whether polymorphisms at these genes are specifically associated with S-alleles.

Près de 8% du génome humain est constitué de séquences d'origine rétrovirale. Ces séquences nommées HERVs (Human Endogenous RetroVirus) représentent des vestiges d'intégrations rétrovirales ancestrales qui font maintenant partie de notre génome. Certaines de ces séquences sont toujours aptes à produire des protéines typiques aux rétrovirus, telles que les protéines de l'enveloppe ou certaines protéines régulatrices. La présence des HERVs dans le génome humain peut se révéler être associée à divers phénomènes biologiques, favorisant ainsi l'idée qu'une corrélation entre ces rétrovirus endogènes et certaines pathologies, telles que la sclérose en plaque, la schizophrénie ou encore la pré-éclampsie pourrait exister. Cependant, il a été suggéré qu'une protéine d'enveloppe appartenant à une séquence d'HERV, nommée Syncytine-l, pourrait participer au développement du placenta. La fonction de cette dernière serait de provoquer des événements de fusion cellulaire entre les cellules cytotrophoblastiques du placenta, permettant la formation de la structure cellulaire nommée syncytiotrophoblaste. Cependant, d'autres protéines d'enveloppe d'HERVs découvertes récemment, telle que la Syncytine-2, pourraient aussi participer à ces événements fusogéniques de façon équivalente, voir plus importante que la Syncytine-l. L'étude menée ici a tout d'abord eu pour but d'approfondir et de présenter des mécanismes possibles de régulation du gène Syncytine-l ainsi que d'un autre gène env d'HERVs, soit la Syncytine-2, possiblement impliquée dans les événements fusogéniques des cellules trophoblastiques. D'abord, des expériences de 5'/3' RACE ont permis de caractériser les extrémités du transcrit Syncytine-2. L'expression de ces enveloppes rétrovirales a été ensuite étudiée en utilisant la technique RT-PCR. En effet, l'ARN total a été extrait de différentes lignées cellulaires de choriocarcinomes trophoblastiques (BeWo, Jar et JEG-3), stimulées ou non avec les agents activateurs, forskoline (un activateur de l'adénylate cyclase) et bpV[pic] (un inhibiteur de phosphotyrosine phosphatase) dont l'impact dans les événements de fusion a été étudié parallèlement. D'autres amplifications par RTPCR, utilisant l'ARN de cellules primaires humaines placentaires, ont été envisagées, afin de mettre en évidence l'expression de ces gènes dans un contexte plus représentatif du placenta. D'autre part, une étude des différentes activités promotrices a été réalisée à l'aide de différents clonages des régions LTR-5' de ces deux gènes dans un vecteur rapporteur de la luciférase. Dans un second temps, il s'agissait d'étudier l'implication fonctionnelle de ces deux protéines d'enveloppe d'HERVs, au cours de la syncytialisation des trophoblastes, par différentes expériences de fusion en présence d'inhibiteurs de l'expression de ces enveloppes rétrovirales telles que des molécules d'ARN Interférents. Enfin, leur localisation cellulaire a été mise en évidence au travers de la microscopie confocale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : HERV, Rétrovirus endogène, Env, Syncytine-1, Syncytine-2, Placenta, Trophoblaste, Fusion, Syncytium, Expression, Transcription, LTR, Localisation, siRNA.

Ce mémoire présente deux tests génétiques permettant l'identification de gènes reliés à une maladie par l'intermédiaire des études d'association et de liaison génétique. Le premier test, le TDT (Transmission Test for Linkage disequilibrium), est très couramment utilisé et s'applique aux caractères binaires. Le second test, le QTDT est relativement nouveau et s'applique aux caractères mesurés sur une échelle continue. On commence par donner des notions théoriques de ces deux tests, en particulier des notions élémentaires de génétique quantitative. Par la suite, ces deux tests sont appliqués à des données réelles, des enfants atteints du TDA/H (trouble du déficit de l'attention, avec ou sans hyperactivité), et leurs résultats sont comparés. Les données comprennent des variables explicatives environnementales et génétiques. Les phénotypes (variables expliquées) sont des scores de comportement de l'enfant, qui varient sur une échelle continue. On montre que les résultats des deux tests sont similaires; le gène étudié n'est ni associé, ni lié au trouble étudié. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Déséquilibre de liaison, Test du TDT, Test du QTDT, TDA/H.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Bien que l’on attribue généralement un effet néfaste à l’instabilité génomique, pour le parasite Leishmania, elle s’avère pourtant bénéfique. De façon étonnante, ce protozoaire possède la capacité de remanier le nombre de copies de ses gènes pour s’adapter à son environnement et résister aux drogues utilisées contre lui. La présence de séquences répétées identiques près des gènes essentiels à sa survie permet une recombinaison homologue (RH) efficace et entraîne subséquemment la formation d’une copie extrachromosomique supplémentaire du gène ciblé. Ce phénomène de réarrangement génique induit la formation d’amplicons circulaires ou linéaires et est, entre autres, responsable de la résistance aux agents thérapeutiques. À l’heure actuelle, les enzymes impliquées dans ce processus sont peu connues et l’émergence d’un nombre croissant de cas d’infections réfractaires aux traitements favorise l’étude des protéines médiant la RH dans des conditions de résistance. Il a été récemment montré que la formation d’amplicons circulaires est compromise en l’absence du gène LiRad51, mais n’est toutefois pas abolie. Cette observation suggère l’implication d’autres acteurs dans ce processus, alors que le mécanisme par lequel les amplicons linéaires sont formés demeure inconnu. Cette thèse présente la caractérisation biochimique et cellulaire des protéines clés de la RH impliquées dans l’amplification génique chez le parasite Leishmania infantum. Plus précisément, le rôle de LiBrca2, en tant que médiateur de LiRad51, est tout d'abord démontré en raison de son implication essentielle dans la localisation nucléaire de LiRad51 et dans la stimulation d’invasion de brins effectuée par la recombinase. De façon similaire, les paralogues de LiRad51 peuvent, possiblement grâce à leur capacité de lier et d’apparier de l’ADN, eux aussi, stimuler LiRad51 pour l’invasion d’un ADN simple-brin dans un duplex homologue. L’inactivation génique pour l’un d’entre eux (LiRad51-4) a montré un rôle considérable sur l'amplification circulaire, malgré le fait qu’aucune activité d’invasion n’a pu être observée en l’absence de LiRad51. Enfin, en accord avec son rôle bien établi chez l’humain, cette étude confirme que la protéine LiMre11 possède une activité exonucléase et qu’elle serait impliquée dans la production d’amplicons linéaires. Ces résultats mettent en évidence le potentiel thérapeutique des protéines de la réparation de l’ADN, domaine de recherche prometteur pour mieux lutter contre la leishmaniose. / Genomic instability is usually known as a harmful hallmark, although in the parasite Leishmania this represents a beneficial feature. Surprisingly, this protozoan takes advantage of its ability to reorganize its genome for adapting itself to different environments as well as for drug resistance. In fact, the presence of identical repeats near essential genes allows homologous recombination (HR) between them, and subsequently causes the formation of an additional extrachromosomally copy of the targeted gene. This phenomenon of gene rearrangement induces circular or linear amplicons which leads to drug resistance. However, little is known about the enzymes involved in this process. In addition, the increasing number of infection cases refractory to treatment promotes the study of proteins mediating HR in these circumstances. It has been shown recently by gene inactivation that LiRad51 recombinase plays an important role in circular amplicon formation but was not essential. This observation suggested the presence of other players involved in this process while the mechanism by which linear amplicons are formed is still unknown. This thesis presents biochemical and cellular characterization of key HR proteins involved in extrachromosomal DNA amplification. We first determine the role of LiBrca2 as a mediator of LiRad51. In particular, LiBrca2 is involved in LiRad51 nuclear localisation and stimulates the homology search performed by the recombinase. Secondly, we show evidence that the LiRad51 paralogs help LiRad51 to promote HR through their capacity to bind and anneal DNA. Similary to LiBrca2, they can stimulate LiRad51 to invade a resected DNA double-strand break in an undamaged template to form a D-loop structure. However, they cannot perform this key step on their own. We succeed to inactivate one paralog (LiRad51-4) and provide insights on circular gene amplification. Finally, we show that LiMre11 harbors both DNA binding and exonuclease activities while inactivation of this gene led to a reduction of linear amplicon formation after drug selection. These results highlight a novel LiMre11-dependent pathway used by Leishmania to amplify stochastically portions of its genome. The relevance of DNA repair for drug resistance and its potential as a drug target represent a promising area of research for future treatments of leishmaniasis.

Dans le génome humain, les variations génétiques se présentent, entre autres, sous forme de polymorphismes ponctuels (SNP), de microsatellites ou de moyennes ou grandes délétions et/ou duplications, appelées CNV pour copy-number variant. L’ensemble de ces variations contribue en partie aux différences phénotypiques normales de la population en général. Mais aussi elles peuvent être à l’origine de pathologies héréditaires ou à composante génétique. OBJECTIF : L’objectif de mes travaux était de mettre au point une méthodologie simple et efficace pour déterminer le nombre de copies de régions chromosomiques, connues pour être variables, dans un grand échantillon d’individus. MÉTHODE : La recherche des régions cibles dans la base de données des variations génomiques (http://projects.tcga.ca/variation/) a permis d’identifier les coordonnées chromosomiques des sites variables d’intérêt. Parmi soixante gènes ou régions sélectionnés, nous avons identifié vingt CNVs à étudier. Le Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) (une méthode de quantification du nombre de copies pour les régions chromosomiques ciblées) a été développé pour chacun des marqueurs CNVs et un échantillon de 30 individus canadiens français a été testé pour vérifier si une fréquence d’au moins 5% était observée dans cette population. CONCLUSION : Le MLPA s’est avéré très sensible, ayant une bonne reproductibilité et facile à utiliser pour tester plusieurs séquences en multiplex. Les résultats obtenus ont été validés avec succès par PCR quantitative (TaqManʼ). Nous avons donc adapté, optimisé et standardisé cette méthode pour l’étude des CNVs dans un grand échantillon d’individus. Pour faciliter l’analyse des résultats générés, un outil Excelʼ a été développé pour automatiser les calculs nécessaires à l’obtention d’un ratio du nombre de copies pour un locus donné. Finalement, six CNVs présentant une fréquence supérieure à 5% ont été analysés dans un échantillon de 715 femmes canadiennes françaises dans le cadre d’un projet sur les marqueurs génétiques de l’ostéoporose.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / CONTEXTE: La maladie osseuse de Paget (MOP) est transmise sur un mode autosomique dominant dans 30% des cas. Les mutations de SQSTM-1 expliquent 37% des formes familiales, ce qui suggère la présence d’autres loci. OBJECTIFS: Identifier des variants rares (VR) de gènes candidats situés aux nouveaux loci 1p13 et 8q22. Rechercher une association génétique de la MOP avec ces gènes candidats dans la population canadienne-française. MÉTHODES: Certains gènes candidats à la MOP aux loci 1p13 et 8q22 ont été sélectionnés, puis séquencés dans un échantillon de découverte. La fréquence de l’allèle mineur d’un VR devait être inférieure à 0,05. 4 VR ont été génotypés chez 240 cas et 297 témoins. RÉSULTATS: 74 VR ont été identifiés. Un VR (TM7SF4; rs62620995; Leu397Phe) était prédit dommageable par 2 outils d’analyse in silico. rs35500845 (CTHRC1) et rs62620995 (TM7SF4) étaient associés à la MOP de façon statistiquement significative. Mot clés : Maladie osseuse de Paget, Remodelage osseux, Variants rares, Polymorphismes nucléotidiques simples (SNPs), CTHRC1, TM7SF4 (DC-STAMP), Population canadienne-française, Population à effet fondateur. / BACKGROUND: Paget's disease of bone (PDB) is transmitted through autosomal dominant mode of inheritance in 30 percent of cases. Mutations of the SQSTM-1 gene account for 37 percent of familial forms of PDB, suggesting the involvement of other loci. PURPOSE: Identify rare variants (RV) of candidate genes located on new loci 1p13 and 8q22. Search for a genetic association of PDB with these candidate genes in the French-Canadian population. METHODS: We selected candidate genes on 1p13 and 8q22 loci and sequenced them in a discovery sample. RV was defined by a minor allele frequency less than 0.05. 4 RV were genotyped in 240 PDB patients and 297 healthy individuals. RESULTS: 74 RV were identified. One RV (TM7SF4; rs62620995; Leu397Phe) was predicted to be damaging by two in silico analysis tools. rs35500845 (CTHRC1) and rs62620995 (TM7SF4) were statistically associated with PDB. KEY WORDS: Paget’s disease of bone, bone remodelling, rare variants, polymorphisms, SNP, CTHRC1, TM7SF4, DC-STAMP, French Canadian population, founder effect population.

L'analyse de 169 lignées canadiennes d'orge avec 883 marqueurs DArT a permis de mettre en évidence 15 régions génomiques qui affichent un déséquilibre de liaison (DL) avec le gène Vrsl. Dans un premier volet, 13 des 15 régions en DL ont été testées à l'aide de marqueurs SSR afin de vérifier si l'une des régions détermine la densité des épis, un caractère co-sélectionné avec le gène Vrsl. Aucun des marqueurs n'a présenté une association avec la densité de l'épi. Dans un second volet, nous avons tenté de déterminer l'emplacement chromosomique du gène DEP1, un gène récemment clone chez l'orge et soupçonné de contribuer au contrôle génétique de la densité de l'épi. Les produits d'amplification des quatre introns du gène DEP1 ont été séquences et comparés entre deux cultivars d'orge afin de découvrir des polymorphismes mononucléotidiques. Une absence totale de polymorphismes entre ces cultivars a rendu impossible la cartographie du gène DEP1 chez l'orge.

Selon les données de l'Organisation mondiale de la Santé (OMS), l'obésité a atteint des proportions pandémiques dans le monde entier, avec plus d’un milliard d'adultes qui présentent un surpoids (indice de masse corporelle (IMC) > 25 kg/m ) dans le monde entier, et au moins 300 millions cliniquement obèses (IMC > 30 kg/m2). L'obésité est un trait complexe qui ne suit pas un mode de transmission mendélienne classique, ce qui implique qu'elle est influencée par l'interaction entre les gènes, l'environnement et le mode de vie. L'obésité est également reconnue pour être associée à une composante inflammatoire caractérisée par une production anormale de cytokines et l'activation de voies de signalisation inflammatoires dans le tissu adipeux. Le gène CX3CR1 code pour le récepteur de la fractalkine (CX3CR1) et possède deux polymorphismes nucléotidiques simples (Single Nucleotide Polymorphisms : SNPs), V249I et T280M, situés dans une région codante, et qui ont été associés à un risque moins élevé de présenter certaines maladies inflammatoires telles que les maladies coronariennes et l'asthme. Dans le but de déterminer si CX3CR1 est associé à l'obésité, nous avons procédé au génotypage des polymorphismes V249I et T280M du gène CX3CR1 chez des sujets ayant un IMC > 30 'y 9 kg/m et des témoins non obèses avec un IMC <30 kg/m". Les analyses ont révélé que le génotype 280MM est associé à l'obésité (p = 0,022). Pour les deux polymorphismes, et ce de manière indépendante, les femmes portant deux copies de l'allèle mineur avait un tour de taille qui était en moyenne significativement plus élevé que celles qui ne portent qu'une seule copie de l'allèle mineur (MM> TM, P = 0,031; II> VI, P = 0,013), ou celles qui étaient homozygotes pour l'allèle majeur (MM> TT, p = 0,005; II> VV, P = 0,006). Nous avons également observé un tour de taille en moyenne significativement supérieur chez les hommes portant une copie de l'allèle mineur par rapport à ceux qui étaient homozygotes pour l'allèle majeur pour le polymorphisme T280M (TM> TT, P = 0,029). Cette étude suggère que CX3CR1 constitue une cible potentielle d’investigation sur le rôle de l'inflammation dans l'expression de phénotypes de l'obésité.

Une déficience de la fumarylacétoacétate hydrolase, dernière enzyme du sentier catabolique de la tyrosine entraîne un désordre appelé tyrosinémie héréditaire de type I. Cette enzyme est exprimée principalement au niveau du foie et des reins. Cependant, l'analyse de la région promotrice de ce gène révèle la présence de 11 sites de liaison au facteur de transcription Sp1 et l'absence de boîte TATA et CAAT, caractéristiques associées aux gènes ubiquitaires. Pour résoudre ce dilemme, nous avons entrepris d'étudier la région promotrice du gène murin de la fah par identification des sites d'initiation de la transcription, par l'identification des sites de liaison possibles pour des facteurs de transcription et par transfection transitoire de cette région promotrice dans les cellules HeLa, NIH3T3 et HepG2. Nos résultats suggèrent que le promoteur agit de façon ubiquitaire et qu'il y a absence de promoteurs alternatifs pouvant expliquer la spécificité tissulaire de son expression.