L'interférence à l'ARN est un phénomène impliqué dans plusieurs processus biologiques, notamment dans l'intégrité génomique et le développement, qui est conservé dans l'évolution. Ce phénomène est induit par la présence d'un long ARNdb qui mène à la production de siARN (short-interfering ARN) d'environ 22 nucléotides de long qui sont parfaitement complémentaires à un ARNm cible. Ces siARN servent de guide aux protéines Argonautes qui utilisent leur activité catalytique pour cliver l'ARNm et ainsi diminuer son expression. Chez plusieurs organismes, notamment Caenorhabditis elegans, l'exposition à de l'ARN double-brin exogène permet la production de siARN. Par la suite, le signal de dégradation de l'ARNm ciblé se transmet de générations en générations sans que ces dernières n'aient été exposées à la molécule initiatrice par un mécanisme peu compris. Différentes études antérieures ont tenté de déterminer quels sont les facteurs physiques qui sont transmis aux générations subséquentes, mais ces études utilisent des transgènes comme cibles, ces derniers ayant été démontrés comme étant réprimés par des mécanismes indépendants de l'interférence à l'ARN induit par de l'ARN double-brin exogène. Le but du projet est donc de développer une méthode qui permet d'étudier ce phénomène dans un contexte endogène et de l'utiliser afin de déterminer quels facteurs moléculaires peuvent être transmis à la descendance selon le type de gamète (mâle ou femelle) et le type de tissu (somatique ou germinal) touché. En utilisant la méthode développée qui utilise comme cible un ARNm endogène qui possède une délétion silencieuse, l'étude a permis de déterminer que l'ARNm cible a besoin d'être présent chez le géniteur pour induire le processus de transmission de l'interférence à l'ARN à la descendance. De plus, l'étude a permis de déterminer qu'une accumulation de siARN double-brin chez le parent peut mener à une transmission à la descendance du signal de dégradation de l'ARNm et que cette transmission ne peut s'effectuer que si le parent hermaphrodite est exposé à la molécule d'ARN double-brin. En bref, cette étude a permis d'améliorer la compréhension de ce mécanisme épigénétique qu'est la transmission entre générations de l'interférence à l'ARN. / RNA interference is a phenomenon implicated in many biological processes, including genomic integrity and development, and it is conserved in evolution. This phenomenon is induced by the presence of double stranded RNA leading to the production of siRNAs (short-interfering RNAs) of about 22 nucleotides long that are perfectly complementary to a target mRNA. Those siRNAs guide Argonaute proteins to the target mRNA and use their catalytic activity to cleave the target and decrease its expression. In many organisms, including Caenorhabditis elegans, production of siRNAs by exposing cells to exogenous dsRNA induce a transmission of RNAi signal between generation without exposing progeny to initiator molecules by a poorly understood mechanism. Different studies have already tried to determine which physical factors can be transmitted to the next generation, but these studies have used transgenes as a mRNA target, who have been shown to be also repressed by a mechanism independent of RNA interference induced by a double-stranded RNA. Therefore the main purpose of the project is to develop a method who can be used to study this phenomenon in an endogenous context and to determine which molecular factors can be transmitted between generations depending on the gamete type (male or female) and the tissue type (somatic or germline tissue) targeted. Using the developed method which uses a mRNA that carries a silenced deletion mutation, the study has determined that the target mRNA must be present in the parent to induce transmission of RNA interference through generations. Also, the data has shown that a double-stranded RNA accumulation can lead to a transmission to the progeny of the mRNA degradation signal, but this transmission can only occur if the hermaphrodite parent is exposed to the double-stranded RNA. In short, this study helped to increase the understanding of this epigenetic mechanism that is the transmission between generations of RNA interference.

L'interférence à l'ARN est un phénomène impliqué dans plusieurs processus biologiques, notamment dans l'intégrité génomique et le développement, qui est conservé dans l'évolution. Ce phénomène est induit par la présence d'un long ARNdb qui mène à la production de siARN (short-interfering ARN) d'environ 22 nucléotides de long qui sont parfaitement complémentaires à un ARNm cible. Ces siARN servent de guide aux protéines Argonautes qui utilisent leur activité catalytique pour cliver l'ARNm et ainsi diminuer son expression. Chez plusieurs organismes, notamment Caenorhabditis elegans, l'exposition à de l'ARN double-brin exogène permet la production de siARN. Par la suite, le signal de dégradation de l'ARNm ciblé se transmet de générations en générations sans que ces dernières n'aient été exposées à la molécule initiatrice par un mécanisme peu compris. Différentes études antérieures ont tenté de déterminer quels sont les facteurs physiques qui sont transmis aux générations subséquentes, mais ces études utilisent des transgènes comme cibles, ces derniers ayant été démontrés comme étant réprimés par des mécanismes indépendants de l'interférence à l'ARN induit par de l'ARN double-brin exogène. Le but du projet est donc de développer une méthode qui permet d'étudier ce phénomène dans un contexte endogène et de l'utiliser afin de déterminer quels facteurs moléculaires peuvent être transmis à la descendance selon le type de gamète (mâle ou femelle) et le type de tissu (somatique ou germinal) touché. En utilisant la méthode développée qui utilise comme cible un ARNm endogène qui possède une délétion silencieuse, l'étude a permis de déterminer que l'ARNm cible a besoin d'être présent chez le géniteur pour induire le processus de transmission de l'interférence à l'ARN à la descendance. De plus, l'étude a permis de déterminer qu'une accumulation de siARN double-brin chez le parent peut mener à une transmission à la descendance du signal de dégradation de l'ARNm et que cette transmission ne peut s'effectuer que si le parent hermaphrodite est exposé à la molécule d'ARN double-brin. En bref, cette étude a permis d'améliorer la compréhension de ce mécanisme épigénétique qu'est la transmission entre générations de l'interférence à l'ARN. / RNA interference is a phenomenon implicated in many biological processes, including genomic integrity and development, and it is conserved in evolution. This phenomenon is induced by the presence of double stranded RNA leading to the production of siRNAs (short-interfering RNAs) of about 22 nucleotides long that are perfectly complementary to a target mRNA. Those siRNAs guide Argonaute proteins to the target mRNA and use their catalytic activity to cleave the target and decrease its expression. In many organisms, including Caenorhabditis elegans, production of siRNAs by exposing cells to exogenous dsRNA induce a transmission of RNAi signal between generation without exposing progeny to initiator molecules by a poorly understood mechanism. Different studies have already tried to determine which physical factors can be transmitted to the next generation, but these studies have used transgenes as a mRNA target, who have been shown to be also repressed by a mechanism independent of RNA interference induced by a double-stranded RNA. Therefore the main purpose of the project is to develop a method who can be used to study this phenomenon in an endogenous context and to determine which molecular factors can be transmitted between generations depending on the gamete type (male or female) and the tissue type (somatic or germline tissue) targeted. Using the developed method which uses a mRNA that carries a silenced deletion mutation, the study has determined that the target mRNA must be present in the parent to induce transmission of RNA interference through generations. Also, the data has shown that a double-stranded RNA accumulation can lead to a transmission to the progeny of the mRNA degradation signal, but this transmission can only occur if the hermaphrodite parent is exposed to the double-stranded RNA. In short, this study helped to increase the understanding of this epigenetic mechanism that is the transmission between generations of RNA interference.

Les protéines d'interférence par l'ARN (RNAi) chez S. pombe sont responsables de la formation dliétérochromatine aux centromeres durant la mitose via le complexe RTTS -spChpl spTas3 spAgol-. De façon intéressante, la mutation d'une des protéines de RNAi, soit spAgol, spDcrl ou spRdpl, conduit à des aberrations de ségrégation chromosomique en méiose. Bien que ce phénotype puisse être dû à un défaut des centromeres, nous nous sommes intéressés à identifier une possible implication des protéines du RNAi dans un autre mécanisme primordial en méiose : la recombinaison homologue. Nous avons étudié les interactions potentielles entre les protéines de RNAi et les protéines de recombinaison homologue. Nous avons inclus également spArbl, spArb2, spChpl et spTas3, quatre protéines impliquées dans la formation dliétérochromatine aux centromeres via le RNAi. Nous avons ainsi démontré par double-hybride la présence d'interaction entre la protéine méiotique spRecl5 et spRdpl, spArbl et spChpl d'une part, et spRec7 avec spTas3 d'autre part. La deletion de ces gènes conduit à de graves défauts dans la formation des spores, soulignant leur importance dans le processus méiotique. spRec7 et spRecl5 sont deux protéines peu connues, impliquées dans les étapes précoces de la formation des cassures double brin par Spol 1 (spRecl2) à l'origine de la recombinaison homologue. Nous avons analysé par immunoprecipitations de chromatine et par immunofluorescence l'effet des mutations de spChpl et spTas3 sur les étapes précoces de recombinaison homologue, et les résultats préliminaires obtenus à ce jour semblent supporter une forte implication de ces protéines dans la recombinaison homologue méiotique.

Ce mémoire est scindé en deux parties. La première partie traite de l'estimation de l'optimum combiner. Traditionnellement, l'optimum combiner est estimé à travers l'estimation du canal du signal désiré et la matrice de covariance de l'interférence plus bruit. Dans cette première partie, on propose d'estimer l'optimum combiner à travers l'estimation de deux filtres séparés, à savoir un filtre qui suppose que la transmission est sans bruit (ce filtre prend en compte l'interférence mais pas le bruit) et un filtre qui suppose que la transmission est sans interférences (ce filtre prend en compte le bruit mais pas l'interférence). Néanmoins ce type d'estimation reste optimal seulement dans le cas où le récepteur est composé de deux antennes et/ou la transmission n'est perturbée que par une seule source d'interférence, indépendamment du nombre d'antennes. Le cas d'une transmission avec un récepteur à deux antennes et une source d'interférence est simulé puis implémenté sur une cible type DSP en virgule fixe au format 16 bits.La deuxième partie est dédiée à l'estimation aveugle du canal où deux méthodes sont proposées. Ces deux méthodes sont basées sur les moments d'ordre supérieurs. La première méthode est une extension de l'algorithme de Viterbi & Viterbi avec résolution de l'ambiguïté inter sous-porteuses, pour le cas d'une transmission basée sur une forme d'onde OFDM. La deuxième méthode est construite autour du principe de l'auto déconvolution. On propose aussi dans cette partie une extension aux systèmes MIMO par l'introduction d'un précodage et d'un postcodage spatio-temporel adapté à la méthode d'estimation du canal et au type de la transmission. Enfin une étude de cas d'utilisation de cette extension MIMO est donnée pour un système de transmission basé sur le standard IEEE 802.11. / This thesis is split into two parts. The first part deals with the estimation of the optimum combiner. Traditionally, the optimum combiner is estimated through the estimation of both the desired signal channel and the covariance matrix of interference plus noise.In this first part, we propose to estimate the optimum combiner by estimating two separate filters, namely a filter which assumes that the transmission is noiseless (taking into account the interference but not the noise) and a filter which assumes that the transmission is no interfered (taking into account the noise but not the interference). However this method of estimation is optimal only in the case where the receiver has two antennas and/or transmission undergone a single source of interference regardless of the number of antennas. The case of a transmission with a receiver equipped with two antennas and interfered by a single source of interference, is simulated and implemented on a fixed-point DSP target in 16 bit format.The second part is dedicated to the blind channel estimation where two methods are proposed. Both methods are based on the higher order moments. The first method can be viewed as an extension of the Viterbi & Viterbi algorithm, with inter subcarrier ambiguity solving, for the case of an OFDM waveform. The second method is built around the principle of self deconvolution. In this section, an extension to MIMO systems based on a space-time pre-coding and postcoding is introduced. Finally a case of application of this extension, for a MIMO transmission system based on the IEEE 802.11 standard, is analysed and simulated.

L'interférence à l'ARN ou RNAi est un mécanisme d'extinction de l'expression des gènes nécessitant des molécules d'ARN double-brin. Dans le cytoplasme, une machinerie enzymatique les prend en charge afin de produire de courts ARNs simple-brin de 21 nucleotides (siARN) qui vont s'associer avec une protéine Argonaute pour former le complexe effecteur appelé le complexe RISC. Ce complexe cible un ARNm par complémentarité de bases et induit sa dégradation de façon séquence spécifique. Malgré son utilisation fréquente dans les laboratoires de recherche et son fort potentiel comme agent thérapeutique, le mécanisme moléculaire par lequel le RNAi s'opère reste encore peu compris. En utilisant le nematode Caenorhabditis elegans comme modèle animal, mon projet de recherche avait pour but de mieux comprendre le fonctionnement du RNAi en déterminant : 1) la cinétique de dégradation d'un ARNm ciblé par la voie du RNAi et; 2) les caractéristiques moléculaires de l'ARN double-brin qui sont nécessaires à l'induction et au maintien du RNAi chez l'animal. Les résultats que j'ai obtenus indiquent que le clivage spécifique de l'ARNm dans la région complémentaire au siARN mène à la stabilisation d'une partie de l'ARNm ciblé suggérant que cette stabilisation serait importante pour obtenir une réponse RNAi efficace chez le nematode. De plus, mes études ont démontré que le nombre siARN, généré par la molécule d'ARN double-brin, affecte la dégradation de l'ARNm, le maintien et la transmission du RNAi chez l'animal. En résumé, mes études ont permis de mieux caractériser l'atténuation génique médiée par le RNAi chez l'animal et la mise en évidence des paramètres moléculaires importants dans la voie du RNAi. Ces observations permettront la création d'une nouvelle génération d'approches thérapeutiques utilisant le plein potentiel du RNAi comme régulateur d'expression génique.

Les viroïdes sont les pathogènes les plus simples connus à ce jour. Ils possèdent un génome d'ARN simple brin, circulaire, qui n'encode aucune protéine et qui n'est pas encapsidé. Malgré tout, ils sont capables d'infecter des plantes supérieures et de causer des symptômes suffisamment sévères pour amener d'importantes pertes économiques dans les domaines agro-alimentaire et horticole. Depuis quelques années, plusieurs études ont été réalisées pour mieux comprendre ces pathogènes obligatoires mais, jusqu'à maintenant, peu de données sont disponibles sur les petits ARN interférents (siARN) produits par les plantes à la suite d'une infection par un viroïde. Le but de ce travail est de recueillir le plus d'informations possible sur les siARN produits par le pêcher à la suite d'une infection par le viroïde de la mosaïque latente du pêcher (PLMVd). Les petits ARN non-codants de 18 à 26 nucléotides de plants de pêcher sains et infectés par PLMVd ont été clonés et séquencés.Les observations faites à partir de ces séquences montrent que seul le plant infecté produit des petits ARN homologues à PLMVd. Aussi, certaines régions du génome du viroïde semblent être plus enclines à produire des siARN. De plus, les deux polarités du génome de PLMVd semblent être susceptibles à l'interférence à l'ARN. Ensuite, certaines observations montrent que les molécules circulaires de PLMVd ainsi qu'un duplex d'ARN formé des deux polarités du génome de PLMVd sont des cibles potentielles de l'interférence à l'ARN. Enfin, à la suite de l'analyse des résultats, on peut supposer que les siARN homologues à PLMVd peuvent modifier l'expression de certains gènes végétaux. À la suite de ces observations et aux questions qu'elles ont soulevées, nous avons préparé une expérience de séquençage à haut débit des petits ARN d'un plant de pêcher sain et d'un plant infecté par PLMVd.Les résultats préliminaires montrent que le niveau d'expression de PLMVd et des petits ARN homologues à PLMVd varient selon les plants étudiés et selon le mois dans lequel les feuilles de pêcher ont été cueillies. L'ARN extrait des feuilles qui semblaient contenir la plus forte concentration de siARN a été utilisé pour les expériences suivantes.Les premiers tests pour la préparation des petits ARN pour le séquençage par la technologie Solexa d'Illumina montrent que le kit de préparation des petits ARN est efficace. En conclusion, ces résultats ouvrent la voie à un séquençage à haut débit des siARN de pécher, plus particulièrement ceux qui sont associés à l'infection par PLMVd. Ils permettent aussi d'énoncer certaines hypothèses qu'il sera intéressant de vérifier dans le futur.

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

La thérapie photodynamique (PDT) est une modalité de traitement des petites tumeurs localisées, reposant sur l’action conjuguée d’un photosensibilisateur (PS), de la lumière et de l’oxygène. Dans le cadre d’un nouveau mode de PDT, la VTP (vascular targeted photodynamic therapy), notre stratégie a consisté à favoriser l’effet anti-vasculaire du traitement par ciblage de la néo-vascularisation tumorale. Pour cela, nous avons étudié in vitro et in vivo un PS de type chlorine (TPC) couplé, via le bras espaceur (Ahx), à un heptapeptide (ATWLPPR) spécifique d’un co-récepteur du VEGF, la neuropiline-1 (NRP-1). Une étude comparative de la TPC versus le PS conjugué (TPC-Ahx-ATWLPPR), a permis de mettre en évidence in vitro, grâce à une technique d’ARN interférence visant à éteindre l’expression de NRP-1, une incorporation cellulaire récepteur-dépendante du conjugué. In vivo, l’accumulation préférentielle de la TPC-Ahx-ATWLPPR au niveau de l’endothélium vasculaire de la tumeur ainsi que son effet anti-vasculaire après PDT ont été mises en évidence. Une étude de stabilité in vitro et in vivo du conjugué a été réalisée. In vivo, la séquence peptidique est dégradée 4 h après injection par voie intra-veineuse. Des études de pharmacocinétique et de biodistribution tissulaire de la TPC-Ahx-ATWLPPR et de son principal produit de dégradation, TPC-Ahx-A ont été réalisées chez la souris nude xénogreffée. La dégradation de la partie peptidique est majoritaire dans les organes du système réticulo-endothélial où l’accumulation du conjugué est la plus importante. Dans le but d’augmenter la stabilité in vivo du peptide adresseur, de nouveaux peptides ont été synthétisés, puis couplés à la TPC et testés. Le pseudopeptide A?[CH2NH]TWLPPR est prometteur car il reste affin vis-à-vis de NRP-1 et après couplage au PS, il ne subit aucune dégradation dans le 8plasma in vivo 4 h après injection par voie intra-veineuse. / Photodynamic therapy (PDT) is a treatment modality against small localized tumors, based on the combined action of a photosensitizer (PS), light and oxygen. A new method of PDT, the VTP (vascular targeted photodynamic therapy) was studied. The purpose of our strategy is to promote the anti-vascular effect of PDT by targeting the tumor vasculature. We studied the behaviour of the tetraphenylchlorine (TPC) conjugated, via the Ahx spacer, to a VEGF co-receptor (neuropilin-1) specific heptapeptide (ATWLPPR), in vitro and in vivo. A comparative study of TPC versus the conjugated PS, TPC-Ahx-ATWLPPR, allowed us to identify in vitro, using a technique of RNA interference-mediated silencing of NRP-1, a receptor-dependent uptake of the conjugate. In vivo, a preferential accumulation of TPC-Ahx-ATWLPPR in endothelial cells and its anti-vascular effect were demonstrated. A study of stability in vitro and in vivo of the conjugate was conducted. In vivo, the peptide sequence was degraded 4 h after intra-venous injection. Pharmacokinetics and tissue biodistribution studies of TPC-Ahx-ATWLPPR and its main degradation product, TPC-Ahx-A, was performed in bearing nude mice. The degradation process of the peptide is important in the organs of the reticulo-endothelial system, where the accumulation of the conjugate is majority. In order to improve in vivo stability of the targeting-peptide, new peptides were design and tested. The pseudopeptide A?[CH2NH] TWLPPR bound NRP-1, and after coupling with the PS, no degradation is observed in plasma in vivo 4 h after intra-venous injection.

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur la synthèse et à l'étude physico-chimique et biologique de nouveaux tensioactifs fluorés pour la conception de vecteurs non-viraux ayant un intérêt dans le domaine de l'interférence ARN. Dans un premier temps, en se basant sur l'expérience du laboratoire et sur l'étude des vecteurs existants, nous avons proposé un design moléculaire pour la synthèse d'amphiphiles bicaténaires géminis et monocaténaires. La synthèse a été réalisée par des méthodes simples et offre de bons rendements. Les tensioactifs préparés comportent des chaines grasses fluorées pour leurs propriétés spécifiques et des motifs polyaminés ou oxyéthylènique comme partie polaire. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés aux propriétés physico-chimiques de ces familles de molécules. Les tensioactifs géminis sont insolubles dans l'eau et forment des monocouches de Langmuir stables à l'interface air/eau. L'étude de ces monocouches révèle que l'organisation à l'interface est fortement dépendante du bras espaceur entre les deux chaines grasses fluorées. Les molécules monocaténaires quant à elles sont solubles dans l'eau, montrent une forte activité de surface et forment spontanément des vésicules en solution. Nous avons ensuite étudié l'interaction entre les produits synthétisés et un petit monobrin d'ADN de 23 bases. Une interaction relativement forte a été mise en évidence pour la plupart des molécules et nous avons essayé de relier la structure de ces molécules aux propriétés physico-chimiques et biologiques observées. Enfin, des tests préliminaires de viabilité cellulaire ont été effectués sur des cellules issues de poumon humain et montrent une bonne viabilité cellulaire pour des concentrations d'utilisation clinique classiques et une bonne stabilité dans le temps. Ces travaux laissent entrevoir un bon potentiel de vectorisation pour ces tensioactifs fluorés mais cela nécessite encore des études complémentaires comme la caractérisation complète des complexes formés avec l'ADN ainsi que des tests de toxicité cellulaire avant le moindre essai de transfection. / The work presented in this paper focus on the synthesis and characterization of physico-chemical properties of original fluorocarbon surfactants for obtaining nanovectors models to determine the qualifications required for efficient transport of oligonucleotides in the field of RNA interference. Building on the extensive work reported in the literature and the laboratory expertise in the field of fluorinated amphiphiles, we are interested in the synthesis of two major families of compounds. One corresponds to compounds of Géminis type with two fluorocarbon chains, two polar head groups derived from carboxylic acids and an oxyethylene or polyamine spacer arm. The structure of these compounds is conducive to the formation of stable Langmuir films that used to study interactions with the oligonucleotide. The second family corresponds to monocatenar counterparts who spontaneously self-assembled in vesicles, that is to say 3D models nanovectors. The characterization of the behavior at the air / water interface or in solution of these different molecules in the presence and absence of oligonucleotide allowed us to establish a number of relationships between molecular structure, physicochemical properties and complexation of the oligonucleotide. Preliminary tests of cell viability were performed on cells from human lung and have shown good cell viability at conventional clinical used concentrations and good stability over time. These studies suggest good potential for vectorization of these fluorinated surfactants but that still requires further study as the full characterization of complexes formed with DNA as well as tests for toxicity before testing cell transfection.

Malgré les procédures de quarantaine, de nombreuses invasions par des mouches des fruits polyphages (famille des Tephritidae) ont été observées dans différentes parties du monde. Dans cette étude les paramètres démographiques, des co-infestations expérimentales dans un même fruit et l'interférence entre femelles adultes sont comparés entre quatre espèces de Tephritidae : trois espèces invasives qui se sont installées successivement à La Réunion et une espèce endémique de cette île. Les résultats suggèrent un trade-off interspécifique entre les traits K et r. La compétition larvaire a un effet négatif sur le poids pupal et la survie larvaire. Chez les femelles adultes, des comportements d'expulsion loin du fruit par d'autres femelles ont été observés. L'asymétrie de la compétition larvaire et des interactions directes entre femelles semble corrélée au rang d'établissement sur l'île, l'espèce arrivée la plus récemment ayant de bonnesperformances dans la compétition larvaire comme dans l'aptitude à déplacer d'autres femelles d'un fruit. La coexistence entre espèces est cependant permise par la variabilité de la tolérance aux conditions climatiques (température et humidité) et par celle de la gamme d'hôtes. L'espèceendémique a non seulement de plus faibles paramètres de survie et de fécondité que les autres espèces mais voit également les axes climatiques et de ressource de sa niche inclus dans celles de ses compétiteurs. Une coexistence stable devrait s'installer entre les trois espèces invasives alors que l'extinction de l'espèce endémique est considérée comme possible.