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.

Au Saguenay-Lac-Saint-Jean (SLSJ), le Complexe Hospitalier de la Sagamie offre un programme de diagnostic présymptomatique de la dystrophie myotonique (DM) depuis 1988. Depuis le début du programme, 86% des personnes à risque ont été trouvées non-porteuses et 14% ont été trouvées porteuses de la mutation. Ce projet vise à décrire le profil sociodémographique de la clientèle et à évaluer le bien-être psychologique actuel de ces individus. Pour ce faire, un questionnaire leur a été adressé par courrier. Ce dernier comprenait des questions utilisées par les enquêtes Santé-Québec sur les mesures de détresse psychologique et de la perception de l'état de santé. Au moment du questionnaire, soit en moyenne cinq ans après le résultat du test génétique, le niveau de détresse psychologique ainsi que la perception de l'état de santé étaient similaires chez les porteurs et les non-porteurs du gène et comparables à l'ensemble de la population du SLSJ.

Une étude cas-témoins a été réalisée à partir de 373 personnes atteintes de dystrophie myotonique (DM) mariées au Saguenay-Lac-St-Jean entre 1855 et 1971. Leur fécondité et la mortalité infantile (jusqu'à 15 ans) parmi leurs enfants ont été analysées. Le nombre moyen d'enfants nés des personnes atteintes n'était pas significativement différent de celui des témoins (p>0.05). Les hommes atteints de DM ont eu plus d'enfants que les femmes atteintes bien qu'ils aient commencé à retarder leur mariage dès 1921. Une augmentation significative a été trouvée dans le taux de mortalité durant la première semaine parmi les enfants des mères atteintes de DM comparativement aux taux de mortalité des enfants issus de mères témoins et de pères atteints (p<0.01). La fécondité et la mortalité infantile ont décliné substantiellement dans le groupe DM et dans le groupe contrôle durant la période d'observation.

La régulation post-transcriptionnelle joue un rôle essentiel dans le contrôle du développement des animaux et des maladies. Parmi les mécanismes de régulation posttranscriptionnelle identifiés à ce jour, les microARNs jouent un rôle central. Ils constituent une large classe de courts ARNs régulateurs qui ont été découverts chez le nématode C. elegans et ont été répertoriés chez tous les métazoaires. Les microARN sont transcrits par l'ARN polymérase II sous forme d'un long transcrit primaire et vont subir deux étapes de clivage successives pour former le microARN mature. Le microARN mature est pris en charge par une protéine Argonaute pour former un complexe effecteur, le miRISC. Les microARN s’associent avec la région 3' non traduite de leurs ARNm cibles pour réprimer leur traduction et/ou initier leur dégradation. L'orchestration dynamique de ces processus n'est pas bien comprise, mais on pense actuellement qu'elle dépend en grande partie d'un partenaire clé des Argonautes, GW182. Les cellules germinales sont la source d’ARNm maternels dont la régulation est essentielle aux premières étapes de l’embryogénèse. Le maintien de la stabilité de ces transcrits est assuré par des mécanismes posttranscriptionnels. Les microARNs sont abondants dans la lignée germinale et donc pourraient potentiellement participer à cette régulation. C’est ce qui nous amène à étudier la fonction des microARNs dans les cellules germinales. L’objectif de mon doctorat a été de comparer les mécanismes moléculaires utilisés par les microARN dans les cellules germinales et somatiques afin de mieux comprendre comment ils régulent l’expression des gènes. Grâce à une combinaison d’analyses protéomiques et de rapporteurs de l’activité des microARN in vivo, nous avons pu disséquer la composition et la fonction des miRISC germinaux et somatiques. Nous avons découvert un mécanisme de répression indépendant de GW182 qui réprime et stabilise les cibles de microARN. De façon intéressante, nous démontrons que des sites de liaison des miARN sont suffisants pour localiser un transcrit germinal à la région périnucléaire. Finalement, nous identifions GLH-1, une composante des granules P germinaux, comme étant un cofacteur de la fonction des microARN germinaux. Collectivement, mes travaux de doctorat nous ont permis de contribuer à améliorer les connaissances des mécanismes de la régulation des gènes par les microARN. / Post-transcriptional regulation plays a key role in controlling animal development and diseases. Among all post-transcriptional regulatory mechanisms identified to date, microRNAs play a central role. They constitute a large class of short non-coding RNAs that were discovered in C. elegans and have been reported in all metazoans. MicroRNAs are transcribed by RNA polymerase II as a long primary transcript that will undergo two successive cleavage steps to form the mature microRNA. The mature microRNA is the loaded onto an Argonaute protein to form an effector complex, the miRISC. MicroRNAs associate with the 3' untranslated region of their target mRNAs to repress their translation and/or initiate their degradation. The dynamic orchestration of these processes is not well understood, but at the moment is thought to be largely dependent on a key Argonaute partner, GW182. In developmental contexts such as oogenesis and early embryogenesis, the expression of maternally supplied mRNAs is tightly controlled. In oocytes, translational repression rather than irreversible mRNA decay, is preferred to accumulate and maintain a pool of maternal mRNAs whose timely expression is critical later in development. MicroRNAs are abundant in the germ line and therefore could potentially participate in this regulation. This leads us to study the function of microRNAs in germ cells. The aim of my PhD was to compare the molecular mechanisms used by microRNAs in germline and somatic cells to better understand how they regulate gene expression. Using a combination of proteomic analyzes and in vivo microRNA activity reporters, we were able to dissect the composition and function of germline and somatic miRISCs. We uncover a GW182- independent silencing mechanism used by germline miRNAs to both repress and unexpectedly stabilize their target mRNA. Interestingly, miRNA binding sites are sufficient to localize a germline reporter transcript to the perinuclear region. Finally, we identify GLH-1, a germline P granule component, as an miRISC cofactor involved in the repression of germline microRNA targets. Collectively, my doctoral work helps us gain new insights about the mechanisms used by microRNAs to regulate gene expression.

Le syndrome du X fragile, première cause de retard mental héréditaire, est une maladie monogénique liée au chromosome X. Le syndrome affecte environ un homme sur 4000 et une femme sur 6000 dans la population générale. Il est causé par l'inactivation du gène Fragile Mental Retardation 1 (FMR1) entraînant l'absence de la Fragile X Mental Retardation Protein (FMRP). Celle-ci est une protéine de liaison à l'ARN ayant pour rôle présumé de coordonner le devenir et la traduction d'un grand nombre d'ARN messagers (ARNm). L'absence de FMRP provoquerait une dérégulation subtile du transport des ARNm, conduisant à une altération de la synthèse protéique locale nécessaire à la connexité synaptique, entraînant ainsi le retard mental. Il est accepté que la FMRP possède des signaux de localisation nucléaire et d'exportation cytoplasmique (Nuclear Localisation Signal et Nuclear Export Signal ; NLS et NES) permettant à la protéine de pénétrer dans le noyau et supposément d'en ressortir. Cependant, les anticorps disponibles dans le passé ne permettent pas d'étudier la localisation et le rôle de FMRP dans le noyau. Grâce à de nouveaux anticorps monospécifiques développés dans le laboratoire, nous avons pu étudier la compartimentalisation de sous-populations de la protéine FMRP. Je développerai donc ici brièvement le devenir de la FMRP cytoplasmique (cFMRP) dans les neurones, et je caractériserai la FMRP nucléaire (nFMRP), que de nombreux laboratoires ont recherché durant de nombreuses années, et qui serait constituée par des isoformes particulières de la protéine FMRP qui se localiseraient dans les corps de Cajal, structures décrites il y a plus d'un siècle par Santiago Ramon y Cajal. Les données présentées ici soulèvent le doute sur le modèle de trafic nucléo-cytoplasmique de la FMRP, suggéré sur la base de rares travaux. La découverte de la nFMRP pourrait avoir d'importantes implications dans le domaine du Syndrome du chromosome X Fragile en ouvrant un champ nouveau d'étude sur le rôle nucléaire de la FMRP dans les cellules, et donc sur les conséquences de son absence chez les patients. / Fragile X syndrome, a monogenic disease linked to the chromosome X, is the first cause of inherited mental retardation. The syndrome affects about one out of 4000 man, and one out of 6000 woman. Fragile X is caused by the inactivation of the Fragile X Mental retardation (FMR1) gene, leading to the absence of its product, the Fragile X Mental Retardation Protein (FMRP). The absence of FMRP, an RNA binding protein, is believed to cause translation dysregulation and defects in mRNA transport essential for local protein synthesis and for synaptic development and maturation. It is accepted that FMRP possesses a nuclear localisation signal (NLS), and a nuclear export signal (NES), allowing the protein to enter the nucleus, and possibly to exit from it as well. However, available antibodies do not allow to study the nuclear localisation of FMRP. Thanks to a new generation of monospecific antibodies developed in our laboratory, we were able to study the cytoplasmic and the nuclear distribution of FMRP. I will therefore shortly develop the fate of cytoplasmic FMRP (cFMRP) in neurons, and I will characterise the nuclear FMRP (nFMRP) that has been sought after for many years. nFMRP consists in particular nuclear FMRP isoforms that localize to Cajal bodies, structures described more than a century ago by the famous neuroscientist Santiago Ramon y Cajal. Data presented here also raise doubts on the nucleocytoplasmic traficking model, which relies on very few evidence. The discovery of nFMRP could have great implication in the Fragile X domain, opening a whole new field of investigation on the role of FMRP in the cell nucleus, and therefore on the consequences of its absence in patients.

Introduction. La bicuspidie valvulaire aortique (BVA) est la malformation congénitale cardiaque la plus fréquente. Les causes et les origines génétiques de la BVA sont actuellement inconnues. Objectif. Ce projet de recherche vise à identifier des variations génétiques impliquées dans le développement de la BVA chez les Canadiens français. Méthodes. Neuf gènes candidats pour la BVA ont été séquencés chez 48 patients atteints. Des variations génétiques sélectionnées ont été génotypées chez 323 patients atteints de BVA et 584 contrôles et les fréquences alléliques ont été comparées entre les deux groupes. Résultats. Une variation dans le gène EGFR (rs17290301) démontre une association avec la BVA. Différentes variations sont associées à la BVA spécifiquement chez les hommes (EGFR rs533525993 et TEX26 rs12857479) et les femmes (NOTCH1 rs61751489, TGFBR2 rs1155705 et NKX2-5 rs2277923). Conclusions. Ces résultats supportent pour la première fois l’implication de variations génétiques spécifiques au genre dans le développement de la BVA. / Introduction. Bicuspid aortic valve (BAV) is the most frequent congenital heart disease. Its etiology and genetic origins are still largely unknown. Objective. This study sought to identify genetic variants associated with BAV in a French Canadian population. Methods. Nine candidate genes for BAV were sequenced in 48 BAV patients. A selection of genetic variants was genotyped in 323 BAV patients and 584 controls and their allelic frequencies were compared between the two groups. Results. A EGFR variant (rs17290301) was associated with BAV in this population. Gender-specific variants were also significantly associated with BAV (EGFR rs533525993 and TEX26 rs12857479 in men and NOTCH1 rs61751489, TGFBR2 rs1155705 and NKX2-5 rs2277923 in women). Conclusions. These results suggest for the first time a possible implication of gender-specific variants in the development of BAV.

Composée surtout de conifères, la forêt boréale est un important puits de carbone et représente la principale source de matière première pour la fabrication du papier et du bois d'œuvre à l'échelle mondiale. Toutefois, les changements climatiques affectent ce biome et menacent sa stabilité. Par ailleurs, le bois issu de cette forêt est de plus en plus utilisé comme matériau, car il est renouvelable et capable de stocker du CO₂. Le faible impact environnemental du bois en fait un matériau intéressant dans le contexte des changements climatiques. Cependant, pour que le bois soit aussi compétitif que d'autres matériaux tels que l'acier ou le béton, les producteurs doivent garantir la qualité du produit. Ainsi, plusieurs approches sont utilisées pour permettre le maintien d'un approvisionnement en bois ayant des propriétés physiques et mécaniques qui répondent aux attentes des utilisateurs. L'une des approches utilisées par les gestionnaires forestiers est le reboisement par sélection génétique des arbres. Cette méthode peut à la fois garantir le maintien d'une production de bois de qualité, une croissance rapide et une résistance accrue aux parasites. C'est dans ce cadre que se situe ce travail de thèse. Nous avons séparé les sources de variation et évalué le contrôle génétique de la densité du bois qui représente un caractère clé pour la qualité du bois. Ensuite, nous avons évalué l'effet de la sécheresse sur les propriétés et la conductivité spécifique du xylème par une expérimentation d'arrosage en serre sur des clones d'épinette blanche. Les caractères qui ont été étudiés sont la densité du bois, la croissance des arbres, la biomasse, la largeur et la longueur des trachéides et le nombre de ponctuations par trachéides. Le contrôle génétique sur la variation de ces caractères a été estimé par des mesures d'héritabilité. Les résultats du premier chapitre ont démontré que la variation moyenne de la densité du bois est principalement contrôlée par la génétique. Les programmes d'amélioration génétique pourraient donc sélectionner des arbres à partir de ce caractère. Les deux derniers chapitres ont mis en évidence que les clones utilisent différentes stratégies d'adaptation à la sécheresse et que certains sont moins sensibles que d'autres. Ces résultats indiquent qu'il existe un potentiel de sélection clonale pour l'augmentation de la résistance à la sécheresse chez les semis d'épinette blanche. L'interdisciplinarité de cette thèse permet de contribuer à l'avancée des connaissances fondamentales de la science forestière en plus d'apporter des résultats pratiques qui permettront d'orienter les efforts de sélection des arbres pour le reboisement. / Composed mostly of conifers, the boreal forest is an important carbon sink and is the main source of raw material for the manufacture of paper and lumber of worldwide. However, climate change is affecting this biome and threatening its stability. In addition, wood from this forest is used more and more as a material, because it is renewable and capable of storing CO₂. The low environmental impact of wood makes it an interesting material in the context of climate change. However, for wood to be as competitive as other materials such as steel or concrete, producers must guarantee the quality of the product. Thus, several approaches are used to allow the maintenance of a supply of wood having physical and mechanical properties which meet the expectations of the users. One of the approaches used by forest managers is reforestation by genetic selection of trees. This method can ensure both maintenance of quality timber production, rapid growth and increased resistance to pests. It is within this framework that this thesis work is situated. We separated the sources of variation and assessed the genetic control of wood density which is a key trait for wood quality. Next, we evaluated the effect of drought on the properties and specific conductivity of the xylem by a greenhouse watering experiment on white spruce clones. Traits that have been studied are wood density, tree growth, biomass, tracheid width and length, and number of pits per tracheid. The genetic control over the variation of these traits was estimated by heritability measurements. The results of the first chapter demonstrated that the average variation in wood density is mainly controlled by genetics. Genetic improvement programs could therefore select trees from this trait. The last two chapters have shown that the clones use different drought adaptation strategies and that some are less sensitive than others. These results suggest that there is potential for clonal selection for increasing drought resistance in white spruce seedlings. The interdisciplinarity of this thesis makes it possible to contribute to the advancement of fundamental knowledge of forest science in addition to providing practical results that will guide efforts to select trees for reforestation.

Le génome mitochondrial montre une grande variabilité de taille et de contenu génique chez les plantes vertes. Près d'une dizaine de génomes mitochondriaux de chlorophytes ont été complètement séquences, incluant le génome de la trebouxiophyte Prototheca wickerhamii. Cette algue est la seule trebouxiophyte qui a été examinée jusqu'à maintenant; puisqu'elle est non-photosynthétique, l'architecture de son génome mitochondrial pourrait ne pas être représentative de la classe Trebouxiophyceae. C'est pour ces raisons que nous avons entrepris le séquençage du génome mitochondrial de Leptosira terrestris, une autre trebouxiophyte. Ce génome, dont la séquence a été déterminée par la méthode shotgun, possède une taille de 111124 pb. Il contient 57 gènes, dont 27 codant pour des ARN de transfert. Dix-huit introns ont été trouvés, faisant de Leptosira l'algue qui possède le plus d'introns au niveau de son génome mitochondrial. Les données phylogénétiques recueillies placent Leptosira comme un intermédiaire chez les trebouxiophytes.

Développé dans le contexte mondial de lutte aux souches microbiennes résistantes aux antibiotiques, ce projet de maîtrise a pour but d’isoler et de caractériser un opéron de synthèse d’une molécule naturelle potentiellement bioactive, un tétramate polycyclique macrolactame (PTM), provenant d’une souche de streptomycète peu caractérisée mais dont le génome a été récemment séquencé. L’objectif principal est de transférer l’opéron dans une souche spécialisée de Escherichia coli pour son expression et sa caractérisation. Nous avons observé que la souche d’intérêt, Streptomyces fulvissimus ATCC27431 / DSM40593, produisait effectivement une molécule capable d’inhiber la croissance d’une levure. Nous n’avons cependant pas été en mesure de réaliser l’isolation et le transfert hétérologue de l’opéron, malgré l’utilisation de trois approches différentes. La première approche consistait à obtenir directement les gènes de l’opéron via une amplification PCR à partir d’ADN génomique de S. fulvissimus. La seconde approche comportait l’assemblage de gènes synthétisés chimiquement pour reconstituer l’opéron sur deux plasmides. La dernière approche impliquait la création puis le criblage d’une librairie d’ADN génomique de S.fulvissimus basée sur le fosmide pCC1FOS dans l’hôte E. coli. Les résultats inattendus issus du séquençage de quelques fosmides ont justifié le séquençage complet de l’ADN génomique de la souche ATCC 27431 / DSM 40593. Les contigs obtenus montrent que notre souche diffère de la souche de S. fulvissimus dont le génome a été publié, ce qui suggère que le génome publié a été incorrectement associé à cette souche. Nos résultats montrent également que l’opéron de biosynthèse du PTM n’est pas présent, en tout ou en partie, dans ces contigs et que ces derniers ne s’alignent pas parfaitement avec l’ADN d’aucune souche connue de streptomycète, ce qui implique que nous avons séquencé, pour la première fois, l’ADN de cette souche de S. fulvissimus. L’analyse bio-informatique des contigs nous a permis de mettre en évidence chez cette bactérie des voies de biosynthèse de molécules naturelles potentiellement bioactives qui pourraient être d’intérêt pour des études futures. / In the context of the worldwide fight against drug-resistant microbes, this project aims to isolate and characterize a putative gene cluster for the synthesis of a bioactive molecule, a polycyclic tetramate macrolactam (PTM), from a poorly characterized but recently sequenced strain of Streptomyces1 . The main goal is to transfer the gene cluster in a specialised strain of Escherichia coli for its expression and characterization. We observed that the strain of interest, identified as Streptomyces fulvissimus DSM 40593 / ATCC 27431, indeed synthesized a molecule capable of inhibiting the growth of yeast. However, we have not been able to isolate or transfer the gene cluster even though we employed three different strategies. The first strategy involved PCR amplification of the gene cluster directly from S. fulvissimus’ genomic DNA. The second strategy involved the chemical synthesis and enzymatic assembly of the gene cluster on two plasmids. The final strategy involved the construction and screening of a S. fulvissimus genomic DNA library with the pCC1FOS fosmid in the E. coli host. DNA sequencing of a few fosmids generated unexpected results and justified the sequencing of the complete genome of Streptomyces fulvissimus ATCC 27431 / DSM 40593. The assembled DNA contigs differed from the sequence of the Streptomyces strain whose genome was previously published and suggest that the latter was probably mislabeled. Our contigs show that the PTM biosynthetic gene cluster is absent from our strain’s genome, and they do not align perfectly with the sequence of any published genome, which suggests that we sequenced the genome of the S. fulvimissus strain ATCC 27431 / DSM 40593 for the first time. Bioinformatics analysis allowed the detection of genes potentially involved in the biosynthesis of bioactive molecules that could be of interest in future studies.

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