Ce projet s'inscrit dans le programme UVILUQ, le terme inuktitut pour « moule », dont l'objectif est de développer l'utilisation des biopsies liquides chez la moule associée à la bancarisation sur cartes FTA pour le suivi de l'état de santé des écosystèmes côtiers. Cette nouvelle plateforme d'échantillonnage idéale pour les études en milieux éloignés donne accès à une panoplie d'informations sous la forme d'acides nucléiques, dont des biomarqueurs potentiels pour le suivi de l'état de santé des moules. Ce projet s'intéresse à l'un de ces derniers, soit le microbiote bactérien de l'hémolymphe. L'étude du microbiote bactérien chez les espèces sentinelles telles que la moule bleue est un domaine de recherche en expansion. Toutefois, pour pouvoir l'utiliser comme biomarqueur, il est essentiel d'avoir une compréhension étayée de sa variabilité spatiale naturelle à petite échelle afin d'établir des comparaisons de sites valides. Ce mémoire se penche sur la variabilité spatiale à petite échelle de la communauté bactérienne de l'hémolymphe des moules bleues (Mytilus spp.) ainsi que sur les processus biogéographiques sous-jacents. Le premier et seul chapitre présente une étude réalisée dans la moulière de Pointe-Mitis, retrouvée sur la rive sud de l'estuaire du Saint-Laurent, au Canada. Le microbiote de l'hémolymphe de moules provenant de plusieurs aires de la moulière présentant des caractéristiques d'habitat contrastées y a été caractérisé par métataxonomie basée sur l'ARNr 16S, permettant de définir les échelles spatiales de variation et d'avoir un aperçu de l'origine de ces différences. La conclusion générale de ce mémoire revient sur les résultats de cette étude ainsi que sur leur portée quant à l'utilisation potentielle du microbiote bactérien de l'hémolymphe comme biomarqueur. Les perspectives de recherche révélées par cette étude sont également abordées à travers la brève présentation de la deuxième partie de ce projet non incluse dans ce mémoire. Ce projet constitue ainsi un pas de plus vers l'utilisation du microbiote bactérien de l'hémolymphe comme biomarqueur accessible par biopsie liquide pour suivre l'état de santé des écosystèmes côtiers. / This project is part of the UVILUQ program, which mean "mussel" in Inuktitut, aiming to develop the use of liquid biopsy combined with FTA cards to monitor the functional integrity of coastal marine ecosystems. This new sampling method, ideal for remote regions studies, grants access to a large array of potential nucleic acids-based biomarkers to assess how stress factors or xenobiotics impact mussels' health. This project focus on hemolymph bacterial microbiota as one of these potential biomarkers. Studying bacterial microbiota in sentinel species such as blue mussels (Mytilus spp.) is an emerging field of research. However, to use it as a biomarker to evaluate the impact of stress factors, it is essential to have a good understanding of the natural variability at small spatial scales in order to establish valid spatial comparisons. Thus, this thesis is about the small-scale spatial variability of the blue mussels' hemolymph bacterial community and the underlying biogeographical processes. The first and only chapter is a study of the spatial heterogeneity of mussels' microbiota conducted in a local mussel bed in the Canadian St. Lawrence estuary. The hemolymph bacterial community of mussels from different areas presenting contrasting habitat characteristics has been characterized through 16S rRNA gene meta-taxonomy, allowing to identify significant scales of variation and to have a better understanding of the processes behind this variability. The general conclusion of the thesis discusses the results of this study and their implications for the potential use of the hemolymph bacterial microbiota as a biomarker. The research perspectives revealed by this project are also discussed through the brief presentation of the second part of the project that is not included in this thesis. This thesis is another step toward the use of the hemolymph bacterial microbiota through liquid biopsy to monitor the marine coastal ecosystems' integrity.

Les arthropodes vecteurs sont hématophages et peuvent assurer la transmission biologique active d'un agent pathogène responsable de maladies humaines ou animales. La lutte anti-vectorielle et la surveillance épidémiologique des vecteurs sont essentielles dans la stratégie de lutte contre les maladies vectorielles. Disposer d'outils d'identification précis, fiable et rapides des vecteurs et des pathogènes associés est indispensable. Ainsi dans ce projet nous avons évalué l'utilisation du MALDI-TOF MS pour identifier les arthropodes vecteurs ainsi que la détection des pathogènes associés. La première partie de notre travail consistait à utiliser MALDI TOF pour identifier les tiques, moustiques et les puces. Nous avons déterminé quelle partie du spécimen permettait d'obtenir une reproductibilité des spectres et une identification correcte par des tests à l'aveugle après création d'une base de données de référence. La deuxième partie consistait à utiliser le MALDI-TOF MS pour détecter des Rcikettsies associés aux tiques dont Rickettsia conorii et R. slovaca, deux pathogènes humains transmis respectivement par Rhipicephalus sanguineus et Dermacentor marginatus. Des variations spectrales étaient obtenues entre les spécimens infectés et non infectés, avec des masses spécifiques liés à l'infection des tiques par les rickettsies. La technique d'identification était validée par des tests à l'aveugle. Les résultats obtenus permettent de conclure que le MALDI TOF pourra être utilisé dans l'avenir pour identifier les tiques prélevées chez des patients, les arthropodes vecteurs lors des enquêtes entomologiques et préciser la prévalence d'infection de ces arthropodes. / Arthropods are vectors bloodsucking and can ensure the active biological transmission of a pathogen responsible of human or veterinary diseases. The vector control and vectors epidemiological surveillance are essential in the strategy against the vectors-borne diseases. Accurate, reliable and rapid identification of vectors and associated pathogens are essential. Thus, in this project we evaluated the use of MALDI-TOF MS for the arthropods vectors identification as well as for the detection of associated pathogens. This proteomics technology emerged since few years ago and is currently used in routine for bacteria identification in many microbiology laboratories. In the first part of our work, we used the MALDI TOF to identify the tick, mosquito and flea species. For each arthropod, we determined which part allowed obtaining reproducible spectra by MALDI TOF and correct identification by blind test, after reference database creation. The second part consisted to use the MALDI-TOF MS to detect the associated Rickettsia in ticks including Rickettsia conorii and R. slovaca, two human pathogens transmitted by Rhipicephalus sanguineus and respectively Dermacentors marginatus. The spectral variations were obtained between infected and non infected specimens with specific masses related to the tick infection by Rickettsia. The identification technique of not or infected ticks was validated by blind tests. The obtained results allowed concluding that the MALDI-TOF MS could be used in the future to identify the ticks removed from patient, the arthropods vectors and during entomological survey and determine the prevalence of infection of these arthropods.

Nosema bombycis est un parasite obligatoire intracellulaire et eukaryoitique microsporidia apparenté aux champignons. Cette microsporidie est l'agent responsable de la pébrine, maladie du ver à soie Bombyx mori qui inflige de sévères pertes économiques à la sériciculture mondiale. Nous avons étudié l'interactions N. bombycis-B. mori in vivo : l'infestation par N. bombycis démarre au niveau de l'épithélium intestinal antérieur, puis s'étend aux muscles et trachées adjacents. Les tissus plus distants sont ensuite infectés. Cependant, les réponses immune mélanisation et phagocytose, l'hémolymphe et les hémocytes sont les vecteurs de la dissémination de N. bombycis dans son hôte. Nous avons développé une approche protéomique pour identifier des protéines de tube polaire (PTP). Trois PTPs ont été caracterisés par immunocytochimie MET et MS/MS. Des motifs de séquence peptidique ont pu en être déduits par les programmes Peaks Online et DeNovoX, puis évalués par algorithmes Mascot et Sequest

L’abeille domestique (Apis mellifera) est un insecte qui contribue à l’agriculture par sa pollinisation. Le taux élevé des mortalités hivernales des colonies est préoccupant depuis des décennies au Canada. Plusieurs facteurs sont impliqués, particulièrement Varroa destructor; un parasite qui se nourrit du corps gras de l’abeille. Le développement d’outils adaptés permettrait un meilleur suivi des colonies. Le projet consiste à corréler l’infestation de varroa avec les concentrations en sucres sériques et les co-infections (virales et bactériennes). Cette étude compare dans le temps six ruches fortement infestées et six ruches traitées (témoins). Un prélèvement d’hémolymphe a été effectué pour mesurer les concentrations en sucres en utilisant un glucomètre humain préalablement validé. Les concentrations en sucres (glucose et tréhalose) dans l’hémolymphe étaient significativement plus faibles (p<0.001) dans les ruches fortement infestées que les témoins en septembre. L’analyse RT-PCR multiplexe de six virus (DWV A/B, BCQV, KBV, IAPV et ABPV) a démontré que les ruches fortement infestées présentent une infection simultanée virale avec des charges plus élevées que chez les ruches témoins (p<0.05) pour la majorité des virus, sauf pour ABPV. Chez les ruches fortement parasitées, les charges virales pour DWVA et BQCV sont plus élevées en septembre qu’en juillet (p≤0.0001). Serratia marcescens a été seulement détectée dans une ruche infestée et une ruche témoin. Une exposition continue et élevée à varroa occasionne, en automne, une augmentation des charges virales et une diminution des sucres, suggérant une altération de l’immunité, du métabolisme et des réserves. Ces paramètres provoquent une faiblesse et une mortalité des colonies. / The European honeybee (Apis mellifera) contributes to the agriculture by its pollination; however, the mean overwintering loss rate of colonies over the last decades in Canada is worrisome. Varroa destructor, which feeds on the fat bodies of honeybees, is considered one of the most important causes of bee colony declines. The development of adapted diagnostic tools would improve the monitoring of honeybee health. This project aims to correlate the infestation by varroa to the hemolymph sugar concentrations (trehalose and glucose) and bacterial and viral coinfections. Six highly infested and six treated hives were compared over time. Pooled hemolymph of honeybees was collected for sugar concentration measurements using a previously validated portable glucometer. The hemolymph samples were also submitted for bacteriology. Multiplex RT-PCR analyses were performed on pooled honeybees for six viruses: Deformed wing virus A and B (DWV-A/B), Bee Queen Cell Virus (BQCV), Acute Bee Paralysis Virus (ABPV), Kashmere Bee Virus (KBV), Israeli Acute Paralysis Virus (IAPV). The results show that, in September, sugar concentrations in hemolymph were significantly lower in highly infested hives (p<0.001). Infested hives showed markedly higher viral loads (p<0.05), except for ABPV. Viral loads were significantly higher (p≤0.0001) in September than in July for DWV-A and BQCV. Serratia marcescens was only detected in one infested hive and one control. Overall, a continued and severe exposure to varroa leads to increased viral charges and decreased sugar concentrations, suggesting alterations in immunity, metabolism and reserve mobilization. All these parameters contribute to the weakening and mortality of the colonies.