La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative affectant les neurones moteurs supérieurs et inférieurs menant éventuellement à une paralysie générale du patient. Le décès du patient survient généralement entre 2 à 5 ans subséquemment à l’apparition des premiers symptômes. La SLA consiste en la maladie neurologique causant le plus décès chez l’adulte et il est estimé qu’environ 10% des cas sont familiaux (fSLA) et 90% sont sporadiques (sSLA). De plus, 15% des patients souffrant de la SLA développent également une démence fronto-temporale (DFT) s’illustrant par des troubles de comportements ainsi qu’un changement de personnalité majeur. Il a été démontré que la SLA et la DFT partagent un spectre génétique commun et les patients atteints de DFT démontrent une protéinopathie caractérisée par une accumulation anormale de certaines protéines dans le cytoplasme des neurones et des cellules gliales, tout comme pour les patients souffrant de SLA. Plusieurs gènes mutés ont été identifiés au cours des dernières années pour la forme fSLA, notamment superoxide dismutase 1 (SOD1), TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43), ubiquilin-2 (UBQLN2), Fused in sarcoma (FUS), optineurin (OPTN), etc. Un des gènes le plus étudié et le mieux décrit est celui codant la protéine TDP-43. Cette protéine nucléaire, lorsque mutée, est délocalisée dans le cytoplasme, où elle forme des inclusions anormales et persistantes. Ces agrégats, lorsque formés, renferment également plusieurs autres composés, notamment d’autres protéines telles qu’UBQLN2, différentes nucléoporines, ubiquitine, etc. UBQLN2 est une protéine ayant un rôle primordial dans le système de dégradation du protéasome (UPS) ainsi que pour l’autophagie. Cette protéine est responsable de la liaison entre les protéines destinées à être dégradées avec l’UPS. Il a été démontré dernièrement in vitro et in vivo que la mutation d’UBQLN2 est liée à l’agrégation de TDP-43. Cependant, le mécanisme exact de ce phénomène reste grandement incompris et nécessite encore beaucoup d’attention et de travail. Dans ce mémoire, nous avons utilisé pour notre étude des cellules en culture afin de surexprimer les formes natives et mutantes d’UBQLN2 humain (hUBQLN2) pour étudier l’effet d’UBQLN2 sur la protéine TDP-43. Notre équipe a réussi à démontrer dernièrement dans les cellules de neuroblastome de souris (Neuro2a) que la surexpression de l’UBQLN2 entraînait une délocalisation de TDP-43 du noyau vers le cytoplasme en plus de son accumulation anormale dans des agrégats. De plus, l’effet synergique entre les formes mutées de TDP-43 et UBQLN2 a également été démontré dans un modèle murin dans notre article paru en 2018 comme quoi la mutation d’UBQLN2 influence grandement la protéinopathie de TDP-43. À la suite de ces constats, nous avons orienté nos études sur le phénomène synergique entre UBQLN2 et TDP-43 qui est encore grandement méconnu. Pour ce faire, une analyse complète et exhaustive de la littérature a été effectuée afin de bien comprendre la mutation UBQLN2 et consiste en la première revue littéraire couvrant la totalité des ouvrages publiés sur la mutation d’UBQLN2 dans la SLA. Par la suite, nous avons convenu d’étudier l’effet de la mutation d’UBQLN2P497H sur le transport nucléo-cytoplasmique dans les cellules Neuro2a ainsi que dans les tissus de souris transgéniques. Les souris utilisées sont les mêmes que pour l’article Picher-Martel et al., 2018, soit des souris simple transgénique UBQLN2P497H et TDP-43G348C ainsi que la première souris double transgénique arborant UBQLN2P497H/TDP-43G348C. Les souris doubles transgéniques se sont avérées très intéressantes. En effet, elles ont développé les caractères typiques retrouvés chez les patients SLA/DFT avec une perte motoneuronale accompagnée de dégénérescence axonale, atrophie musculaire, gliose, trouble moteur ainsi que cognitif en plus d’agrégations cytoplasmique de TDP-43 importantes. À l’aide de ce modèle unique nous avons approfondi notre compréhension des déficits observés au niveau du transport nucléo-cytoplasmique, déficit grandement observé chez les patients SLA. Nous avons observé que le transport nucléo-cytoplasmique était davantage et significativement altéré dans les cellules co-transfectées avec les gènes encodant pour les deux protéines mutées plutôt que transfectées avec une seule. Nous avons également observé pour les souris double transgéniques comparées aux souris simples pour l’une ou l’autre de ces protéines. Nos résultats suggèrent donc que la mutation d’UBQLN2 exacerbe significativement la protéinopathie de TDP-43 et engendre une perturbation importante du transport nucléo-cytoplasmique ainsi que des complexes du pore nucléaire. En conclusion, ce mémoire démontre un rôle important de la mutation d’UBQLN2 sur TDP-43 et leur grande affinité à augmenter les déficits du transport nucléo-cytoplasmique. Ceci suggère donc qu’UBQLN2 et TDP-43 sont intimement liés et peuvent jouer un rôle synergique dans la physiopathologie de la SLA. Le modèle murin double transgénique pourra indubitablement être utilisé en laboratoire afin de tester de nouvelles approches thérapeutiques.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 février 2024) / La cellulose d'origine bactérienne est un matériau unique, dont les propriétés la rendent intéressante pour plusieurs domaines. En effet, la finesse de ses fibres, leur degré d'organisation cristalline, ainsi que l'absence de lignine, pectine, et d'hémicellulose en font une substance plus absorbante, résistante et biocompatible que le la cellulose végétale, ce qui la rend plus appropriée pour des applications médicales et optoélectroniques. Cependant, la production de cellulose bactérienne à échelle industrielle rencontre plusieurs obstacles, tels que la perte spontanée de la production de cellulose au cours de la culture des bactéries productrices, ainsi qu'un rendement qui est économiquement non rentable. De plus, les outils de biologie moléculaire adaptés aux souches productrices de cellulose sont limités ce qui restreint les essais de manipulation génétique ayant pour but d'augmenter leurs productivités de cellulose. Dans cette étude, nous démontrons que l'insertion de l'élément transposable IS*1032* dans un site spécifique situé à la base 502 dans le gène *bcsA* chez *Komagataeibacter rhaeticus* iGEM entraîne l'interruption de la production de cellulose dans au moins 12% des mutants cellulose négatif (Celˉ). Une analyse par qPCR a permis d'estimer le nombre de copies de cet élément par cellule à 16 ± 2 copies. Nous proposons une stratégie pour bloquer l'insertion de l'élément transposable IS*1032* en modifiant le site d'insertion de cet élément sur BcsA. Cela était effectué en se basant sur une analyse *in silico* des effets d'une substitution de l'acide aminé présent sur le site d'insertion tout en vérifiant que la structure 3D de la protéine BcsA ne soit pas déformée. Des essais préliminaires suggèrent que l'expression de la protéine modifiée chez un mutant Celˉ pourrait entraîner la réversion à un phénotype Cel⁺ stable. Nous démontrons donc l'efficacité de deux marqueurs de sélection chez *K. rhaeticus*, soit la tétracycline (*tetA*) et la streptomycine (*aadA*). Nous constatons aussi que le glycérol est une source de carbone efficace en milieu minimal pour une surproduction de cellulose chez cette souche bactérienne. / Bacterial cellulose, or BC, is a unique material, whose properties make it interesting for several fields. Indeed, the fineness of its fibers, their degree of organization, as well as the absence of lignin, pectin, and hemicellulose make it a more absorbent, tough and biocompatible substance than plant-based cellulose making it more appropriate for applications in medicine and optoelectronics. However, the industrial production of bacterial cellulose encounters several obstacles, such as the spontaneous loss of cellulose production during cultivation of these bacteria as well as its low yields making the whole production process economically nonviable. In addition, molecular biology tools adapted to cellulose-producing strains are limited, which restricts genetic manipulation trials aiming at increasing their cellulose productivity. In this study, we demonstrate that the insertion of the IS*1032* transposable element into a specific site located at base 502 in the *bcsA* gene in *Komagataeibacter rhaeticus* leads to the interruption of cellulose production in at least 12% of cellulose-negative (Celˉ) mutants. A qPCR analysis allowed us to estimate the number of copies of this element per cell at 16 ± 2 copies. We then propose a strategy to block the insertion of the transposable element IS*1032* by modifying the insertion site of this element on BcsA. This was conducted based on an *in-silico* analysis of the effects of a substitution of the amino acid present in the insertion site while verifying that the 3D structure of the BcsA is not affected. Preliminary experiments suggest that the expression of the mutant BcsA protein in a Celˉ mutant can cause a stable reversion to the Cel⁺ phenotype. We propose new and useful tools for genetic manipulation of *Komagataeibacter rhaeticus*. We also demonstrate the efficiency of two selection markers in *K. rhaeticus*, namely tetracycline (*tetA*) and streptomycin (*aadA*). We report that glycerol is an efficient carbon source to be used in minimal medium for high cellulose production in this bacterial strain.

Les variations de nombre de copies (VNCs) sont des variations génétiques de grande taille qui ont été détectées parmi les individus de tous les organismes multicellulaires examinés à ce jour. Ces variations ont un impact considérable sur la structure et la fonction des gènes et ont été impliquées dans le contrôle de différents traits phénotypiques. Chez les plantes, les caractéristiques génétiques des VNCs sont encore peu caractérisées et les connaissances concernant les VNCs sont encore plus limitées chez les espèces arborescentes. Les objectifs principaux de cette thèse consistaient i) au développement d’une approche pour la détection de VNCs dans l’espace génique de conifères arborescents appartenant à l’espèce P. glauca, ii) à l’estimation du taux de mutation des VNCs à l’échelle du génome et iii) à l’examen des profils de transmission des VNCs d’une génération à la suivante. Nous avons utilisé des données brutes de génotypage par puces de SNPs qui ont été générées pour 3663 individus appartenant à 55 familles biparentales, et avons examiné plus de 14 000 gènes pour identifier des VNCs. Nos résultats montrent que les VNCs affectent une petite proportion de l’espace génique. Les polymorphismes de nombre de copies observés chez les descendants étaient soit hérités soit générés par des mutations spontanées. Notre analyse montre aussi que les estimés du taux de mutation couvrent au moins trois ordres de grandeur, pouvant atteindre de hauts niveaux et variant pour différents gènes, allèles et classes de VNCs. Le taux de mutation du nombre de copies était aussi corrélé au niveau d’expression des gènes et la relation entre le taux de mutation et l’expression des gènes était mieux expliquée dans le cadre de l’hypothèse de barrière par la dérive génétique. Concernant l’hérédité des VNCs, nos résultats montrent que la plupart de ces derniers (70%) sont transmises en violation des lois mendéliennes de l’hérédité. La majorité des distorsions de transmission favorisaient la transmission d’une copie et contribuaient à la restauration rapide du génotype à deux-copies dans la génération suivante. Les niveaux de distorsion observés variaient considérablement et étaient influencés par des effets parentaux et des effets liés au contexte génétique. Nous avons aussi identifié des situations où la perte d’une copie de gène était favorisée et soumise à différentes formes de pressions sélectives. Cette étude montre que les mutations de novo et les distorsions de transmission de VNCs influencent la diversité génétique présente chez une espèce et jouent un rôle important dans l’adaptation et l’évolution. / Copy number variations (CNVs) are large genetic variations detected among the individuals of every multicellular organism examined so far. These variations have a considerable impact on gene structure and function and have been shown to be involved in the control of several phenotypic traits. In plants, the key genetic features of CNVs are still poorly understood and even less is known about CNVs in trees. The goals of this thesis were to i) develop an approach for the identification of CNVs in the gene space of the conifer tree Picea glauca, ii) estimate the rate of CNV generation genome-wide and iii) examine the transmission patterns of CNVs from one generation to the next. We used SNP-array raw intensity genotyping data for 3663 individuals belonging to 55 full-sib families to scan more than 14 000 genes for CNVs. Our findings show that CNVs affect a small proportion of the gene space and copy number variants detected in the progeny were either inherited or generated through de novo events. Our analyses show that copy number (CN) mutation rate estimates spanned at least three orders of magnitude, could reach high levels and varied for different genes, alleles and CNV classes. CN mutation rate was also correlated with gene expression levels and the relationship between mutation rate and gene expression was best explained within the frame of the drift-barrier hypothesis (DBH). With regard to CNV inheritance, our results show that most CNVs (70%) are transmitted from the parents in violation of Mendelian expectations. The majority of transmission distortions favored the one-copy allele and contributed to the rapid restoration of the two-copy genotype in the next generation. The observed distortion levels varied considerably and were influenced by parental, partner genotype and genetic background effects. We also identified instances where the loss of a gene copy was favored and subject to different types of selection pressures. This study shows that de novo mutations and transmission distortions of CNVs contribute both to the shaping of the standing genetic variation and play an important role in species adaptation and evolution.

L'ovule est la seule cellule capable de remodeler l'information génétique de deux parents en celle d'un nouvel embryon, et ce potentiel s'est hautement conservé au cours de l'évolution. La reprogrammation d'un noyau se produit, pour la majorité des espèces, en absence de transcription. Ainsi. l'ARN et les protéines présentes dans l'ovule au moment de la fécondation constituent tout le matériel nécessaire pour soutenir le développement embryonnaire précoce. Les mécanismes tels que l'arrêt méiotique, la méthylation/déméthylation de l'ADN et les réarrangements épigénétiques sont communs à la majorité des vertébrés. Par contre, certaines différences peuvent être observées dans des processus tels la fécondation et la reconnaissance des gamètes. Ce projet vise à identifier des gènes conservés chez les vertébrés et impliqués dans les mécanismes de reprogrammation, puis d'évaluer l'impact de la surexpression de gènes sélectionnés sur la configuration de la chromatine de cellules humaines. La première étape du projet était d'établir un profil fonctionnel des différences et similitudes observables dans le transcriptome de l'ovule des vertébrés. Pour ce faire, nous avons comparé le transcriptome de l'ovule humain aux transcriptomes spécifiques à l'ovule de souris, de bovin et de xénope via une analyse par biopuce développée au sein de notre laboratoire. Pour la seconde partie de la thèse, nous avons sélectionné des candidats qui ont été surexprimés dans des cellules humaines en culture, et avons évalué leur impact à plusieurs niveaux sur la chromatine. Suite aux résultats obtenus, nous nous sommes concentrés sur l'analyse de gènes pouvant être impliqués dans la déméthylation de l'ADN et avons vérifié si leur coexpression pouvait induire la déméthylation d'ADN dans des fibroblastes humains. Une approche d'immunoprécipitation de chromatine et de séquençage au bisulfite nous a permis d'observer une déméthylation modérée à certains sites spécifiques, confirmant un rôle de ces gènes dans la déméthylation de l'ADN humain. Les travaux présentés dans cette thèse permettent de souligner le potentiel de gènes ovocytaires à reconfigurer la chromatine dans d'autres types cellulaires. Leur caractérisation plus poussée pourrait notamment contribuer à des avancements dans la compréhension et la maîtrise des mécanismes de reprogrammation pour la recherche en reproduction ou en médecine regenerative.

Titre de l'écran-titre (visionné le 26 mars 2024) / La biogenèse des ribosomes est un processus cellulaire important qui se produise dans le nucléole et qui nécessite la participation des trois ARN polymérases nucléaires. L'étape initiale et limitante de ce processus est la transcription de l'ARN ribosomal précurseur (pré-ARNr/47S) contenant les ARN 28S, 18S et 5,8S par l'ARN polymérase I (RPI, également connue sous le nom de Pol1 et POLR1). RPI dispose d'un ensemble dédié de facteurs basaux responsables pour son action : le facteur architectural UBF ou UBTF, le facteur SL1, le facteur d'initiation RRN3 et le facteur de terminaison TTF1. La synthèse de l'ARN ribosomal est étroitement régulée et représente 40 % de la transcription totale des gènes. Le déséquilibre de la synthèse de l'ARN ribosomal a été observé dans de nombreuses maladies comme le cancer. Par conséquent, ce processus est lié à la croissance, la transformation, la prolifération cellulaire et aux actions des suppresseurs de tumeurs et des oncogènes. Par conséquent, l'étude de la régulation transcriptionnelle des ARN ribosomiques revêt une importance cruciale dans la compréhension et le traitement ultérieur de ces maladies. Le génome haploïde humain et murin contient environ 200 copies des gènes de l'ARN ribosomal, l'ADN ribosomal (ADNr). Ces copies d'ADN ribosomique sont disposées en répétitions sur les bras courts des chromosomes acrocentriques. Il est intéressant de noter que seule une fraction des copies d'ADNr est active et qu'un nombre important est épigénétiquement silencieux et hétérochromatique. Cependant, les mécanismes à l'origine de la reconnaissance et de l'inactivation du promoteur de gène de l'ARN ribosomal ne sont pas encore bien compris. Cette thèse propose un modèle d'ajustement induit pour la reconnaissance du promoteur de l'ARN polymérase I et présente les rôles du facteur de terminaison de la transcription I dans la régulation du gène ribosomal. Nous montrons que la coopération entre SL1 et le variant d'épissage UBTF1 génère la spécificité requise pour la reconnaissance du promoteur de l'ADNr dans la cellule. Nous constatons que la suppression conditionnelle de la sous-unité Taf1b de SL1 provoque une déplétion de l'UBTF au niveau des deux promoteurs de l'ADNr, mais pas ailleurs dans l'ADNr. Nous constatons également que même si les variants UBTF1 et -2 se lient dans toute la région exempte de nucléosomes de l'ADNr, seul UBTF1 est présent avec SL1 au niveau des promoteurs. Ainsi, les données suggèrent fortement un modèle d'ajustement induit de reconnaissance du promoteur RPI dans lequel UBTF1 joue un rôle architectural. Parmi les promoteurs ribosomiques, on note la présence du promoteur spacer situé 2 kb en amont du promoteur principal du gène où se lie TTF1. Nous avons montré que cette liaison est importante pour empêcher l'ARN polymérase I de transcrire la région dites « enhancer repeats » interférant ainsi avec l'assemblage du complexe de pré-initiation au niveau du promoteur principal du gène ribosomique via un mécanisme d'occlusion du promoteur induit par un long ARN non codant, inhibant ainsi la transcription de l'ADN ribosomique et cela se produit en réponse à l'activité du suppresseur de tumeur ARF. Le même scénario est observé lors de la différenciation des cellules souches embryonnaires en cellules neuronales où nous avons montré que KLF4 régule la transcription de RPI via la régulation de ses facteurs associés TTF1 et RRN3. En prenant toutes les données ensemble, nous suggérons deux nouveaux mécanismes qui régulent le gène ribosomal : le modèle d'ajustement induit pour la reconnaissance du promoteur RPI et le mécanisme d'occlusion du promoteur induit par un long ARN non codant suite à l'activation du suppresseur de tumeur ARF dans la cellule. / Ribosome biogenesis is an important cellular process occurring in the nucleolus that requires the transcription by all three nuclear RNA polymerases. The initial and rate-limiting step of this process is the transcription of the precursor ribosomal RNA (pre-rRNA/47S) containing the catalytic RNAs 28S, 18S and 5.8S by RNA polymerase I (RPI, also known as Pol1 and POLR1). RPI has a dedicated set of basal factors responsible for its action: the architectural factor UBF or UBTF, the TBP containing factor SL1, the initiation factor RRN3, and the termination factor TTF1. Ribosomal RNA synthesis is tightly regulated and accounts for 40% of total gene transcription. The imbalance of ribosomal RNA synthesis has been observed in many diseases such as cancer. Therefore, this process is linked to cell growth, transformation, proliferation and the actions of tumor suppressors and oncogenes. Consequently, the study of transcriptional regulation of ribosomal RNAs is of crucial importance in the understanding and subsequent treatment of these diseases. The human and mouse haploid genome contain ~200 copies of the ribosomal RNA genes, the ribosomal DNA (rDNA). These ribosomal DNA copies are arranged in tandem repeats on the short arms of acrocentric chromosomes. Interestingly, only a fraction of the rDNA copies is active, and a significant number are epigenetically silenced and heterochromatic. However, the mechanisms behind ribosomal RNA gene promoter recognition and silencing are not yet fully understood. This thesis suggests an induced-fit model for RNA polymerase I promoter recognition and presents the roles played by the transcription termination factor I in regulating the ribosomal gene. We show that cooperation between SL1 and the UBTF1 splice variant generates the specificity required for rDNA promoter recognition. We find that conditional deletion of the Taf1b subunit of SL1 causes a striking depletion of UBTF at both rDNA promoters but not elsewhere across the rDNA. We also find that while both UBTF1 and -2 variants bind throughout the rDNA nucleosome-free region, only UBTF1 is present with SL1 at the promoters. Thus, the data strongly suggest an induced-fit model of RPI promoter recognition in which UBTF1 plays an architectural role. Of the ribosomal promoters, we note the presence of the spacer promoter located 2Kb upstream the main gene promoter where TTF1 binds. We showed that this binding is important to block the RNA polymerase I from transcribing the enhancer repeat region. We further demonstrated that the spacer promoter is the source of a lncRNA that interferes with the assembly of the pre-initiation complex at the main gene promoter via promoter interference or occlusion thereby inhibiting rDNA transcription. The mechanism is proposed to explain the action of the p19ARF tumor suppressor activity in limiting cell growth. The same scenario is observed during ESCs to NPCs differentiation where we showed that KLF4 determines RPI transcription by regulating the genes encoding TTF1 and RRN3. Our data suggest two novel mechanisms that regulate the ribosomal genes: the RPI promoter recognition induced-fit model and the lncRNA-induced promoter occlusion mechanism driven by ARF displacement of TTF1, and further suggests a role for rDNA regulation in differentiation and loss of pluripotency of embryonic stem cells.

Ce travail s’inscrit dans le cadre de la recherche d’allèles de sensibilité ou de résistance au cancer mammaire, un trait génétique complexe, en utilisant le rat comme animal modèle. La première partie a consisté en l’étude génétique d’un nouveau croisement entre une souche de rat sensible au cancer mammaire (SPRD-Cu3) et une souche résistante (WKY), le but étant d’identifier de nouveaux loci associés à la sensibilité au cancer mammaire, différents de ceux déjà détectés par d’autres études. Pour cela nous avons testé trois phénotypes tumoraux distincts (agressivité, multiplicité et latence tumorale). De cette façon, nous avons identifié sept QTL liés génétiquement à l’un ou l’autre de ces phénotypes. Une deuxième partie a consisté en la création et l’étude phénotypique de lignées congéniques SPRD-Cu3.WKY- pour chacun des loci identifiés dans l’analyse génétique. Ceci dans le dessein de confirmer « physiquement » l’existence des QTL prédits par l’analyse statistique et de quantifier l’effet d’un allèle WKY dans chacune de ces régions sur le phénotype de la lignée parentale SPRD. L’existence de trois QTL a ainsi pu être confirmé in vivo. Deux QTL situés sur les chromosomes 5 et 18 sont associés à la multiplicité tumorale et un QTL situé sur le chromosome 9 est associé à la latence tumorale. Dans la partie trois nous avons recherché des candidats dans les régions des QTL identifiés au préalable. Pour cela nous avons étudié les différences d’expression génique entre les deux souches parentales et nous nous sommes intéressés à la localisation chromosomique des gènes exprimés de façon divergente entre SPRD et WKY. Les gènes à la fois différentiellement exprimés et localisés dans l’un des QTL constituent des candidats de choix. Nous avons également évalué la candidature de quelques-uns de ces gènes candidats dont Jun et Pla2g2a. Dans la dernière partie, nous avons porté notre intérêt sur la recherche d’un mécanisme de résistance ou de sensibilité qui serait commun à plusieurs souches de rat. Pour cela nous avons analysé l’expression génique de deux souches résistantes (COP et WKY) et de deux souches sensibles (SPRD et WF), le but étant de déterminer s’il existe un profil d’expression typique des souches résistantes ou sensibles et d’essayer de le relier à un mécanisme biologique spécifique. Aucune signature commune robuste n’a pu être mis en évidence ce qui implique que le phénotype de sensibilité au cancer mammaire est sans doute régi par des mécanismes différents dans des souches différentes. Nous avons par ailleurs pu établir que la souche WKY présente le phénotype BCO et est morphologiquement et fonctionnellement plus différenciée que les trois autres souches.

La découverte du défaut moléculaire en cause dans les maladies rares est une étape importante en vue d'un traitement spécifique ainsi que d'un meilleur diagnostic, ce qui permet de réduire le délai diagnostique, de mieux connaître l'histoire naturelle de la maladie, et ainsi d'améliorer les traitements symptomatiques et la prévention secondaire. Les gènes de plus de 1500 maladies rares monogéniques restent à découvrir. Beaucoup de maladies rares qui frappent les enfants de parents en bonne santé correspondent à des maladies génétiques récessives autosomiques. Certaines paraissent extrêmement rares mais, une fois le gène identifié dans une famille princeps, beaucoup d'autres cas s'avèrent dus à des défauts du même gène. Les patients que nous étudions sont issus de familles consanguines comptant souvent de nombreux sujets atteints. Une seule famille de ce type peut permettre l'identification du gène par cartographie d'homozygotie et clonage positionnel. Nous avons recruté dans ce travail des cas familiaux ou sporadiques de six maladies autosomiques récessives rares de gène inconnu. La stratégie de cartographie par homozygotie nous a permis de mettre en évidence de nouveaux loci morbides dans quatre de ces maladies (épilepsie myoclonique progressive EPM3 ; syndrome marfanoïde avec microsphérophakie ; atrophie optique isolée ; et syndrome de microcéphalie et diabète précoce) ou de réduire la taille de loci déjà connus (microcéphalies primaires MCPH2 et MCPH4 ; et syndrome de Harboyan CDPD1). Nous avons pu caractériser de nouvelles mutations dans les gènes déjà connus ASPM (microcéphalie primaire MCPH5) et SLC4A11 (syndrome de Harboyan) et corréler celles-ci aux données cliniques. Enfin nous avons identifié les gènes KCTD7 et LTBP2 comme responsables respectivement des maladies EPM3 et syndrome marfanoïde avec microsphérophakie, en y découvrant des mutations chez les malades.

Le maintien de la diversité génétique des populations d'espèces fragiles, en voie de disparition, est un sujet primordial de la biologie de la conservation. Dans ce cadre, la compréhension des mécanismes qui vont affecter la diversité génétique au cours du temps est essentielle. Mon travail de doctorat a consisté en l'étude de la dynamique de la diversité génétique d'une population de mouflons Ovis aries, fondée en 1957 par un unique couple sur une île de l'archipel de Kerguelen (océan Indien). Durant cette étude, j'ai tout d'abord suivi les variations de l'hétérozygotie (He, évaluée à partir du typage génétique des individus à 25 marqueurs microsatellites) depuis la fondation jusqu'à 2003. J'ai montré que la valeur observée de He est supérieure à celle attendue à partir de modèles théoriques. Nos résultats, complétés par une étude par simulation, suggèrent que cette forte He pourrait être due à la sélection. Puis, pour mesurer la dérive, je me suis intéressé à la taille efficace de la population de mouflons. Malgré des conditions défavorables (démographie cyclique et système de reproduction de promiscuité caractérisé par une forte compétition entre les mâles), la dérive est apparue limitée. Mes résultats suggèrent que les variations de densité diminuent la compétition entre mâles, ce qui permet à la plupart de se reproduire, limitant ainsi la perte de la diversité génétique. La structure génétique des populations peut aussi influencer la perte de la diversité génétique. A partir d'un logiciel couramment utilisé (STRUCTURE, Pritchard et al. 2000), j'ai pu détecter une structure génétique dans la population de mouflons. Pourtant cette structure ne semble pas avoir de sens biologique et serait causée par des particularités des marqueurs génétiques utilisés. Enfin, j'ai mesuré les effets de la diversité génétique sur la valeur sélective des individus. J'ai tout d'abord pu révéler les effets négatifs de la diversité génétique et de la charge parasitaire sur la condition physique des femelles de mouflon, en mettant en évidence des effets simples de chacun de ces facteurs mais aussi en interaction. Contrairement à toutes les attentes, les femelles les plus consanguines ont une plus grande probabilité de donner naissance à des jumeaux. Des effets de sélection densité-dépendante à l'encontre des femelles seraient un des facteurs qui permettrait le maintien d'une forte hétérozygotie dans la population de mouflons de l'archipel de Kerguelen. Ces résultats originaux permettent de mieux comprendre l'évolution de la diversité génétique des populations. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Diversité génétique, Structure génétique, Taille efficace, Démographie cyclique, Ovis aries.

Cette étude sur la contribution acadienne au peuplement du Québec s'inscrit dans le prolongement d'un projet de recherche entrepris par les chercheurs du GRIG (Groupe de recherche interdisciplinaire en démographie et épidémiologie génétique), qui vise à mesurer la formation et la structuration des bassins génétiques régionaux de la population québécoise. Le but de cette étude est d'identifier les fondateurs acadiens ayant laissé une descendance dans la population québécoise contemporaine et de mesurer leur contribution démographique et génétique aux populations de 26 régions du Québec. Ces fondateurs ont été identifiés à partir de 2340 généalogies ascendantes provenant du fichier de population BALSAC-RETRO. Les résultats obtenus montrent que les fondateurs acadiens, ou leurs descendants, ont laissé des traces dans toutes les régions du Québec. De 46% à 100% des sujets, selon la région, ont au moins un fondateur acadien dans leur généalogie. La plupart des fondateurs (94%) ont contribué au pool génique de 5 régions ou moins. Leur contribution génétique est cependant plus marquée dans les régions de l'est du Québec, particulièrement aux Îles-de-la-Madeleine, en Gaspésie et sur la Côte-Nord.

Les études démographiques et génétiques ont souligné le caractère hétérogène de la population québécoise. Cette étude a pour but de vérifier la présence d'une variabilité génétique dans cette population pour deux traits complexes fréquents (asthme et maladies cardiovasculaires). Parmi les 15 régions administratives du Québec, 1680 échantillons ont été génotypes pour 11 SNPs inclus dans 8 gènes associés à ces traits. L'analyse de classification hiérarchique utilisée pour regrouper les régions et les variants selon les fréquences alléliques observées a révélé un groupement de variants ainsi que trois groupes de régions par affection. Il n'est pas possible d'expliquer tous ces regroupements grâce à nos connaissances sur le peuplement du Québec. Toutefois, ces résultats suggèrent qu'une étude de plus grande envergure pourrait permettre de caractériser l'hétérogénéité de la population afin de créer des outils adaptés à la structure génétique de celle-ci qui pourraient être utilisés par le système de santé public québécois.