Les souvenirs sont encodés dans le cerveau grâce aux configurations uniques de vastes réseaux neuronaux. Chaque connexion dans ces circuits est apte à être modifiée. Ces changements durables s’opèrent au niveau des synapses grâce à une synthèse de protéines de novo et génèrent ce qu’on nomme des traces mnésiques. Plusieurs preuves indiquent que, dans certaines formes de plasticité synaptique à long terme, cette synthèse a lieu dans les dendrites près des synapses activées plutôt que dans le corps cellulaire. Cependant, les mécanismes qui régulent cette traduction de protéines demeurent encore nébuleux. La phase d’initiation de la traduction est une étape limitante et hautement régulée qui, selon plusieurs chercheurs, constitue la cible principale des mécanismes de régulation de la traduction dans la plasticité synaptique à long terme. Le présent projet de recherche infirme cette hypothèse dans une certaine forme de plasticité synaptique, la dépression à long terme dépendante des récepteurs métabotropiques du glutamate (mGluR-LTD). À l’aide d’enregistrements électrophysiologiques de neurones hippocampiques en culture couplés à des inhibiteurs pharmacologiques, nous montrons que la régulation de la traduction implique les étapes de l’élongation et de la terminaison et non celle de l’initiation. De plus, nous démontrons grâce à des stratégies de knockdown d’expression d’ARN que la protéine de liaison d’ARNm Staufen 2 joue un rôle déterminant dans la mGluR-LTD induite en cultures. Dans leur ensemble, les résultats de la présente étude viennent appuyer un modèle de régulation de la traduction locale de protéines qui est indépendante de l’initiation. / Memories are encoded in the unique configurations of the vast neuronal networks of the brain. Each of these connections possesses the ability to be modified. Such long-lasting changes at the synapse often require the synthesis of new proteins that create what we call memory traces. Evidence suggests that the signal-induced activation of translation in some forms of synaptic plasticity occurs locally, at the activated synapses, rather than in the soma. However, the mechanisms regulating local and rapid de novo protein synthesis are poorly understood. The initiation step of translation is a highly regulated step and is believed to be the main target of control. The present research project challenges this view for a certain form of long-term synaptic plasticity, metabotropic glutamate receptor-dependent long-term depression (mGluR-LTD). We show, using electrophysiological recordings of dissociated hippocampal neurons in cultures coupled to pharmacological inhibitors, that translation regulation depends on elongation and termination, rather than initiation. Moreover, by exploiting RNA knockdown strategies, we demonstrate that the RNA-binding protein Staufen 2 plays a crucial role in mGluR-LTD induced in cultures. Altogether, the findings of the present study support a model of translation regulation that is downstream of initiation.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

Les tumeurs stromales gastro-intestinales (GIST) sont les tumeurs mésenchymateuses les plus fréquentes du système digestif. Elles ont pour origine les cellules interstitielles de Cajal (ICC) ou les cellules précurseurs mésenchymateuses communes aux ICCs et aux cellules musculaires lisses (SMC). Les GISTs sont des tumeurs qui sont chimiorésistantes et radiorésistantes. L'identification de mutations activatrices des gènes KIT (75-80%) ou/et PDGFRA (5-10%) a ouvert la voie à un traitement systémique chez les patients GIST sous forme d'Imatinib, un inhibiteur de tyrosine-kinase. Si ce traitement aboutit à une réponse clinique d'amélioration, un certain nombre d'effet secondaire sont néanmoins observés, comme les résistances au traitement. Afin d'améliorer le traitement initial, la physiopathologie du GIST doit progresser. La musculature de l'appareil digestif est une structure complexe composée de SMCs, de neurones entériques, de fibroblastes et d'ICCs. Au cours du développement, le mésoderme splanchnique donnera lieu au moins à deux types de cellules, les SMCs et les ICCs. Récemment, notre laboratoire a montré que la protéine de liaison à l'ARN RBPMS2 (pour RNA Binding Protein with Multiple Splicing 2) est impliquée dans le développement et le remodelage des SMCs digestives. Les travaux que j'ai réalisés au cours de ma thèse avaient pour objectifs d'étudier l'expression et la fonction de RBPMS2 dans les tumeurs GISTs humains. Nous avons analysé l'expression de RBPMS2 dans les GIST humains et nous avons démontré que RBPMS2 était fortement exprimé dans les tumeurs GISTs de manière indépendante de l'activité KIT. Nous avons également analysé la fonction de RBPMS2 en culture et avons montré que l'expression ectopique de RBPMS2 dans les SMCs humaines adultes et différenciées culture conduisaient à l'augmentation de leur taux de prolifération et altèreraient leur différenciation. Ces résultats suggèrent que RBPMS2 et les voies de signalisation qu´il contrôle pourraient être des cibles thérapeutiques potentielles dans la thérapie des tumeurs GISTs. / Gastrointestinal stromal tumors (GIST) are the most common mesenchymal neoplasm of the GI tract. They are supposed to arise from the interstitial cells of Cajal (ICCs) or from a mesenchymal precursor cell, common of ICCs and smooth muscle cells (SMCs). GISTs are highly resistant to conventional chemotherapy and radiotherapy. However, a targeted therapy is now proposed. These tumors have activating mutations in two closely related genes, the KIT (75-80%) or/and the PDGFRA (5-10%). Targeting these mutated activated proteins with Imatinib mesylate, a small-molecule tyrosine kinase inhibitor, has proven efficient in GIST treatment. However, resistance to Imatinib finally develops and new-targeted therapies are necessary. The musculature of the gastrointestinal (GI) tract is a highly complex structure composed of visceral SMCs, enteric neurons, fibroblast-like cells and ICCs. During the development, the splanchnic mesoderm will give rise at least to two cell types, ICCs and SMCs. Recently our laboratory showed that the RNA Binding Protein with Multiple Splicing 2 (RBPMS2) is involved into the development and remodeling of SMC.My PhD works investigate the expression and function of RBPMS2 in human GISTs. We analyzed the expression of RBPMS2 in human GISTs and we found that RBPMS2 was abnormally highly expressed in the tumoral cells of GISTs. We also analyzed the function of RBPMS2 into human adult SMC cell culture and demonstrated that ectopic expression of RBPMS2 in mature and differentiated SMC cultures increases their proliferation rate and alters their differentiation. These findings suggest that RBPMS2 could be a potential target for cancer therapy.

L'activation de molécules inertes telles que les alcanes constitue l'un des défis les plus difficiles en catalyse, du fait de la grande stabilité de la liaison C-H. Pour répondre aux principes de la chimie verte, les méthodes de fonctionnalisation doivent respecter un certain nombre d'exigences, telles que l'utilisation de solvants et de réactifs non toxiques, la réduction des apports énergétiques, en association avec une activité élevée. Afin de satisfaire ces conditions, nous nous sommes dirigés vers l'utilisation d'un système enzymatique. En effet, les liaisons C-H non activées peuvent être fonctionnalisées en conditions douces par des monooxygénases, telles que les cytochromes P450, mais leur activité est relativement faible. Dans le but de disposer de cytochromes P450 plus actifs sur les alcanes, nous décrivons la fusion entre un membre de la famille des CYP153 et un partenaire donneur d'électrons. Cette protéine de fusion a été caractérisée, et ses propriétés catalytiques étudiées. Nous avons montré que la fusion augmente de manière considérable l'activité alcane hydroxylase. Nous avons, dans un second temps, continué d'exploiter le fort potentiel de ce biocatalyseur en tentant de réduire le volume de son site actif par mutagénèse dirigée, en vue de l'hydroxylation des alcanes gazeux, notamment le méthane. Enfin, différentes modifications des conditions réactionnelles nous ont permis d'atteindre une activité non égalée pour l'hydroxylation terminale de l'octane. / Activation of inert molecules such as alkanes is considered as one of the most difficult challenges in catalysis, due to the high stability of the C-H bond. To comply with the principles of green chemistry, functionalization methods must respect multiple requirements, such as the use of non-toxic solvents and reagents, in addition to reducing energy usage whilst maintaining maximal activity. To satisfy these conditions, we decided to focus on the use of an enzymatic system. Indeed, unactivated C-H bonds can be functionalized under mild conditions by monooxygenases, such as cytochrome P450s, but their activity is relatively limited. In order to have cytochrome P450s more active on alkanes, we describe the fusion between a member of the CYP153 family and an electron donor partner. This fusion protein has been characterized and its catalytic properties studied. We have shown that the fusion increases significantly the alkane hydroxylase activity. Our second step was to continue to exploit the potential of this biocatalyst by attempting to reduce the volume of its active site using site-directed mutagenesis for the hydroxylation of gaseous alkanes, including methane. Finally, various modifications of the reaction conditions allowed us to achieve the terminal hydroxylation of octane with a previously unequalled activity.

Experience of patients with disabilities and their close persons during hospitalisation demonstrates insufficient understanding to the needs of such people. This issue is also discussed in foreign literature, wherein the need to establish the position of a specialized worker who knows very well the conditions of the health care facility and the needs of people with disabilities is emphasized. The objective of this thesis is to point out the complex issue of the needs of people with learning disability and their close persons during hospitalisation. Hospitalisation itself is a difficult and demanding situation in any person's life. For persons with learning disability, this situation is even more serious. The thesis aims at describing the experience of persons with learning disability so that it may serve as the basis for improving their health care.

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Les glucane-saccharases (GS) de la famille GH70 sont des enzymes produites par certaines bactéries lactiques. A partir de saccharose, substrat renouvelable et peu coûteux, elles sont capables de catalyser la synthèse d’α-glucanes, homopolysaccharides dont les propriétés diffèrent suivant la spécificité de l’enzyme (taille, type de liaisons α-osidiques, degrés de branchement). Les glucanes contenant une très grande majorité de liaisons α-(1,6), appelés dextranes, présentent de nombreuses applications industrielles qui dépendent principalement de leur taille. Cependant, la synthèse directe de dextranes de taille contrôlée (de 1 à plusieurs millions de kg/mol) avec une faible polydispersité et en utilisant une seule enzyme n’est encore pas envisageable. En effet, les mécanismes moléculaires mis en jeu pour le contrôle de la taille des polymères produits n’ont encore été que peu explorés. Dans ce contexte, deux GSs ont été sélectionnées. La première, DSR-M synthétise uniquement des dextranes de faible masse molaire (MM) (28 kg/mol) exclusivement composés de liaisons α-(1,6). A contrario, le second modèle, DSR-OK produit le plus long dextrane décrit à ce jour (>109 g/mol). La caractérisation biochimique et structurale ainsi que la construction de mutants ont permis l’exploration du mode d’action de ces deux candidats. Plusieurs structures 3D de DSR-M2 (forme tronquée de DSR-M) - sans ou en complexe avec son substrat ou ses produits (isomaltotetraose) - ont été résolues. C’est la première fois que de tels complexes sont décrits et l’une de ces structures présente le domaine V le plus complet décrit à ce jour. L’analyse de ces structures couplée au suivi cinétique de la synthèse du polymère ont montré que la spécificité de DSR-M pour la synthèse de dextranes courts s’explique par un mode d’élongation distributif dû à la faible affinité de deux poches à sucre de son domaine V envers la chaîne en cours de synthèse. Des analyses RMN (15N1H – HSQC) – jamais réalisées auparavant sur une protéine si grosse – ont également étayé l’importance de la présence de résidus aromatiques dans le domaine catalytique pour la synthèse de dextranes supérieurs à 2 kg/mol. En comparaison, la synthèse de dextranes de haute MM par DSR-OK est principalement due au plus grand nombre de poches à sucre de son domaine V, permettant d’assurer une meilleure interaction avec la chaîne en cours d’élongation. L’implication de ces poches dans la détermination de la taille du dextrane a été montrée pour les deux candidats. Leur fonctionnalité est fortement liée à la présence d’un résidu aromatique de stacking, et leur répartition le long du domaine V a aussi une influence. L’ensemble de ces résultats démontre la coopération du domaine V avec le domaine catalytique pour l’élongation des dextranes, tout en offrant de nouvelles perspectives pour approfondir la compréhension de ce mécanisme. Ils offrent également des stratégies prometteuses pour l’ingénierie d’enzyme de la famille des GH70 pour la modulation de la taille des glucanes. / Glucansucrases (GS) from glycoside hydrolase family 70 (GH70) are -transglucosylases produced by lactic acid bacteria. From sucrose, an economical and abundant agro resource, they catalyze the polymerization of glucosyl residues. Depending on the enzyme specificity, α-glucans vary in terms of size, types of glucosidic bonds and degree of branching and have found multiple industrial applications mainly related to their molar mass (MM). However synthesizing polymers of controlled size with average MM ranging from 1 kg/mol to several millions g/mol and low polydispersity using one single enzyme remains challenging. Indeed, the molecular mechanisms underpinning the control of polymer size have been scarcely explored. To tackle this question, two GSs producing dextran (glucan composed of a majority of α-(1,6) linkages) were selected, and their mode of action explored via biochemical and structural analyses coupled to mutagenesis. The first enzyme selected, called DSR-M synthesizes only low molar mass (LMM) dextran (28 kg/mol) exclusively composed of -(1→6) linkages without any trace of HMM dextran (105 to 108 g/mol). In contrast, DSR-OK (second model), produces the highest MM dextran (>109 g/mol) described to date. Several 3D crystallographic structures of a truncated form of DSR-M (DSR-M2), either free or in complex with its substrate or product (isomaltotetraose) in the domain V or in the active site were solved. Such complexes were never obtained before. Noteworthy, one structure encompassed the most complete domain V reported to date. Analyses of these structures coupled to dextran synthesis monitoring, showed that the LMM dextran specificity of DSR-M2 is explained by a distributive elongation mode due to the weak affinity of its two sugar binding pockets in the domain V which interact with the growing dextran chains and allow the synthesis of dextran longer than 16 kg/mol. 15N1H NMR analyses (HSQC), for the first time performed with such a big protein, further revealed the crucial role of aromatic residues in the catalytic domain for the production of dextran from 2 to 16 kg/mol. In comparison, synthesis of HMM dextran by DSR-OK was shown to be mainly due to the sugar binding pockets of its domain V, ensuring much stronger interactions with growing dextran chains. The role of these pockets was evidenced for both enzymes, their functionality proposed to be linked to the presence of one aromatic stacking residue. Their positioning along domain V relatively to the active site is also important to promote efficient binding. All these findings highlight the cooperation between domain V and the catalytic domain for dextran elongation, offer new perspectives to acquire a deeper knowledge on this interplay and open promising strategies for GH70 enzyme engineering aiming at modulating glucan size.

Le trafic routier devenant de plus en plus dense, la sécurité active des véhicules doit être sans cesse améliorée. Ceci nécessite notamment une amélioration de la dynamique des véhicules. La majeure partie des efforts transmis par la chaussée au véhicule passant par les pneumatiques, une connaissance précise de l’interface pneu-sol est primordiale. Ceci passe notamment par le développement de modèles de pneumatiques et leur identification, à partir de mesures spécifiques, lors des phases de conception et de mise au point d’un véhicule. Le projet de thèse a pour objectif principal de contribuer à une meilleure détermination du point de fonctionnement dynamique de l’ensemble pneumatique/roue. Plus précisément, il s’agit d’améliorer la détermination de l’angle de dérive du pneumatique, dont la précision est encore aujourd’hui insuffisante pour une analyse des performances des pneumatiques à partir d’essais sur piste. Cette détermination est réalisée simultanément à la détermination des autres grandeurs nécessaires à l’étude de l’interface roue-sol : glissement longitudinal du pneumatique, angle de carrossage de la roue et torseur des efforts roue-sol. Ce projet s’est appuyé sur la collaboration entre la Direction de la Recherche de Renault et le laboratoire MIPS de l’Université de Haute-Alsace. Des études préliminaires menées par Renault et par le MIPS sur ce sujet ont servi de support à ce projet.Une étude menée en début de thèse a permis de rédiger un cahier des charges exhaustif, en termes de performances de mesure de l’angle de dérive du pneumatique, permettant d’étudier avec suffisamment de précision la dynamique du véhicule, en se basant sur indicateurs de performance. Afin de répondre au cahier des charges, une solution de mesure novatrice de l’angle de dérive du pneu a été conçue et développée au cours de la thèse. Celle-ci se base sur l’intégration de mesures inertielles et GPS au niveau du plan de jante, à l’aide d’un filtre de Kalman étendu (EKF). Par la suite, un capteur de mesure (INS/GPS) dédié a été conçu, développé et enfin intégré à un véhicule d’essais. Les performances de mesure du nouveau capteur INS/GPS ont été validées vis-à-vis du cahier des charges, en suivant une procédure de caractérisation mise au point spécifiquement durant la thèse. L’angle de dérive pneu est ainsi mesuré avec une précision de 0,1° (à 3o) sur une plage de 360°, tout en étant insensible à la texture et à la granularité de la chaussée ; contrairement aux solutions industrielles existantes. Lorsque ce moyen de mesure novateur est couplé à d’autres mesures standard de la dynamique du véhicule, le mouvement complet du plan de jante est alors déterminé également avec la précision requise. Ceci en ajoutant uniquement un capteur au niveau du plan de jante, ce qui permet de limiter l’inertie ajoutée à la roue, en comparaison aux moyens de mesures existants.Pour valider le nouveau moyen de mesure développé et montrer tout son intérêt, une méthodologie d’identification d’un modèle de pneumatique (Magic Formula 5.2) a été proposée et validée expérimentalement. Un algorithme d’optimisation Simplex a été développé afin de pouvoir identifier un modèle de pneu, aussi bien à partir de mesures (sur piste ou sur banc de test) qu’à partir de données de simulation. Ainsi, les paramètres du modèle de pneumatique peuvent être optimisés durant la phase de conception d’un véhicule, afin de répondre à des indicateurs de performance du véhicule bien définis. Aujourd’hui, les mesures précises du capteur INS/GPS, conjuguées à l’algorithme d’optimisation développé, sont notamment utilisées pour identifier des modèles de pneu à partir de mesure sur piste, et pour définir les paramètres du modèle de pneu nécessaires, en phase de conception de véhicule. […] / The road traffic becomes more and more dense so that the active safety of road vehicles must continuously improved. This especially requires the improvement of the vehicle dynamics. The major part of the forces applied by the road to the vehicle are issued of the tyres. So, an accurate knowledge of the tyre-road interaction is primordial. This especially requires the development of the modelling and the identification of tyre models in the phases of design and tuning of a vehicle. The main goal of the thesis project is the contribution to a better determination of the dynamic functioning point of the system tyre/wheel. More accurately, is aims at improving the tyre slip angle determination accuracy, which is still insufficient for the analysis of tyre performance from vehicle-on-track tests. This determination is performed simultaneously to the determination of the other variables required in study of the tyre-road interface: longitudinal slip ratio, camber angle, tyre forces and moments. This project has been made in collaboration with the Research Department of Renault and the MIPS laboratory of the University of Haute-Alsace. Preliminary studies carried out by Renault and MIPS on this topic have served as a support to this project. A study carried out at the beginning of the thesis has helped to the determination of exhaustive requirements, in terms of tyre slip angle measurement performance, allowing the study of the vehicle dynamics with a sufficient accuracy, using performance indicators. A novel tyre slip angle measurement means has been developed in the thesis, in order to fit these requirements. It is based on the combination of inertial and GPS data near the wheel rim edge plane, using a extended Kalman filter (EKF). A dedicated measurement sensor (INS/GPS) has then be designed, developed and embedded in a test vehicle. The measurement performance of the novel INS/GPS has been validated according to the requirements, following a characterization procedure which has been specifically designed in the thesis. The tyre slip angle is then measured with an accuracy of 0.1° (at 3σ) in a range of 360°, with a insensitivity to the texture and the granularity of the road, contrary to the existing industrial solutions. When this novel measurement means is coupled with other standard measurements in vehicle dynamics, the whole motion of the wheel rim is then also determined with the required accuracy. This is made possible by mounting only one sensor at the level of the wheel rim edge plan, which helps to limit the inertia added to the wheel, in comparison with the existing measuring systems.A strategy of identification of a tyre model (Magic Formula 5.2) has been proposed and validated experimentally, in order to validate the novel measurement means developed. A Simplex optimization algorithm has been developed for the identification of a tyre model, from measurements (on a track or on a test rig) and/or simulation data. So, the tyre model parameters can be optimized in the phase of vehicle design, in order to fit well know vehicle performance indicators. The accurate INS/GPS measurements, combined with the optimization algorithm, are now especially used for the identification of tyre models from vehicle-on-track measurements and for the determination of the tyre model parameters required in the design phase. The novel INS/GPS is also considered as a reference for the tyre slip angle measurement, whatever the road grip (dry, wet, snow covered, ice covered ...). A number of research collaborations, especially with a worldwide tyre manufacturer, are been launched following the thesis results, especially for the study of the correlation between the physical tyre properties and the vehicle dynamics.

Les travaux rapportés dans ce mémoire concernent le développement de nouvelles réactions métallo-catalysées pour la création de liaison carbone-hétéroatomes ainsi que leurs applications à la synthèse d’inhibiteurs de la protéine de choc thermique 90.Au cours de ce travail, l’étude de la réactivité d’hétérocycles de type quinoxalinones et N-aminoazoles vis-à-vis du couplage de Buchwald-Hartwig a été réalisée. Des conditions ont ainsi pu être développées pour créer la liaison carbone-azote entre des 3-chloroquinoxalinones et des partenaires nucléophiles azotés (amides, azoles…) afin de construire une bibliothèque d’analogues du 6BrCaQ en série quinoxalinone. Par ailleurs, la création de la liaison carbone-azote de motifs N-aminoazoles avec des partenaires hétérocycliques halogénés (coumarines, quinoléines…) ou aromatiques halogénés a été étudiée. Celle-ci a permis l’accès à une chimiothèque d’analogues du 6BrCaQ ainsi que le développement du couplage permettant la mono- ou di-substitutions des motifs N-aminoazoles.Dans le dernier chapitre de ce manuscrit, la création de la liaison carbone-soufre en série glycosidique métallo-catalysés (Pd et Ni) entre des thioglycosides et divers aglycones électrophiles (halogénures (hétéro)aromatiques, vinyliques et acétyleniques) a été examiné. Tous les composés obtenus lors de ce travail sont en cours d’évaluation biologique. / The development of new metal-catalyzed reactions to form carbon-heteroatom bonds have been studied in order to access to hsp90 inhibitors. For this purpose, reactivity of various 3-chloroquinoxalinone have been explored towards Pd-catalyzed Buchwald-Hartwig reaction with nitrogen nucleophiles (amides, azoles…) which allow access to a serie of 6BrCaQ analogues. In the same objective, the reactivity of N-aminoazole moieties in a Buchwald-Hartwig cross-coupling reaction has been also performed. This methodology led to the synthesis of new 6BrCaQ analogues. Moreover, conditions have been defined to access mono- or di-arylated N-aminoazoles structures starting from aryl chlorides. Finally, reactivity studies on metal-catalyzed carbon-sulfur bond forming reaction between thioglycosides as new nucleophiles partners with various aglycon halides ((hetero)aromatics, alkenyls and alkynyls halides) have been performed. Thanks to a nickel- or a palladium-catalysis, we have been able to introduce these thiosugars on various electrophiles partners and complex molecules. Thioglycosylated 6BrCaQ has been thus obtained.Biological evaluations of new synthesized compounds are currently in progress.