Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 70-76.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 82-89. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Mémoire (M.Med.Exp.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1994. / Ce mémoire a été réalisé à l'Université du Québec à Chicoutimi dans le cadre du programme de maîtrise en médecine expérimentale de l'Université Laval extensionné à l'UQAC. CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 226-259. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M. Sc.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. [94]-119. Publ. aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1998. / Les chapitres 5 à 12, rédigés par l'auteur et collab., en anglais, avec résumés français, ont été soumis ou publiés dans différents titres de périodiques. Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. [269]-298. Publ. aussi en version électronique.

La fécondation est la rencontre de deux gamètes. Bien que centrale chez les espèces sexuées, les mécanismes membranaires et moléculaires ne sont pas encore établis. La communauté scientifique bute toujours sur la question centrale : Comment le spermatozoïde fusionne-t-il avec l’ovule ? Si des études ont identifié trois protéines essentielles : Izumo1, Juno et CD9, elles montrent aussi que ces acteurs ne sont pas suffisants. Notre étude a eu pour but d’identifier d’autres paramètres potentiels impliqués dans cette machinerie de fusion. Nous nous sommes donc focalisés sur la contribution des lipides spermatiques et sur celle du battement du flagelle. Nous avons développé deux méthodes expérimentales originales. Avec la première, qualifiée de « Bottom-up », nous avons tenté de déterminer la machinerie spermatique minimale pour induire la fusion avec l’ovocyte. L’idée a été de reconstituer pas à pas la membrane de la tête du spermatozoïde, d’abord avec les lipides identifiés lors d’analyses, puis en y incorporant Izumo1. Pour la seconde approche, appelée « Top-down », nous avons développé un outil microfluidique pour guider le spermatozoïde jusqu’à l’ovocyte afin de suivre la rencontre avec le « meilleur » point de vue, dans des conditions in-vitro aussi physiologiques que possible. Nous avons découvert que contrairement à ce que nous pensions, le battement du flagelle ne sert pas uniquement à atteindre l'ovocyte, mais aussi à déclencher la fécondation. En effet, les contraintes mécaniques induisent une réorganisation de la membrane ovocytaire incluant la protéine CD9. Ainsi, la chronologie des événements a pu être obtenue avec une résolution temporelle inégalée. / Fertilization is the encounter of two gametes. Although this process is crucial for sexual organisms, the timeline of the molecular events is not yet established. The researchers cannot explain: how the spermatozoon fuses with the oocyte? One of the reasons is the lack of experimental methods available. Indeed, the gametes need a specific environment to fertilize. Nevertheless, the scientific community identified three essential proteins: Izumo1 on the spermatozoon, Juno (its receptor) and CD9 on the oocyte membrane. For our part, we tried to determine if the none-proteins environment of Izumo1 and CD9 could influence the gametic interaction. To do so, we were focused on the role of the lipids composition of the sperm membranes and on the influence of the forces developed by the flagellum beating on the oocyte. We designed two original experimental methods to offer a better understanding of the mechanisms inside the gamete contact area. With the first one, we tried to identify the minimal machinery to induce fusion. We started to reconstitute step by step the membrane of the spermatozoon head. We tested first the identified lipids alone, and then we coupled these molecules with Izumo1. With the second one, we developed a microfluidic tool to observe the gametic encounter with the “best” viewpoint in the most physiological in-vitro conditions. We observed that the flagellum beating is not only involved in the crossing of the female genital tract but also in the initiation of the fusion step. Indeed, the mechanical constraints induce membrane reorganization with CD9 recruitment. So we succeed to establish the kinetic of the events with an unequaled resolution.

Le caoutchouc naturel (CN), un produit dérivé du latex d'Hevea brasiliensis, est connu pour ses propriétés mécaniques supérieures pour certaines à celles de ses concurrents synthétiques. Néanmoins, le haut degré d'insaturation du poly(cis-1,4-isoprene) le rend susceptible à la thermo-oxydation. Heureusement, le CN est doté de composés non-isoprènes dont certains ont des propriétés antioxydantes. Les lipides sont les plus importants non-isoprènes retenus dans le caoutchouc et contiennent des molécules à activité antioxydante en particulier les tocotriènols. Il est connu que durant la maturation de coagula de latex, la composition chimique et les propriétés du caoutchouc obtenu sont altérées, mais les mécanismes complexes de cette altération ne sont pas encore complètement élucidés. Dans cette étude, l'évolution de certaines molécules antioxydantes natives pendant la maturation a été suivie en relation avec certaines propriétés physiques du caoutchouc. Deux expérimentations de maturation ont été mises en œuvre. La première mettait en jeu des conditions non contrôlées de maturation suivies d'un procédé de confection du caoutchouc basé sur celui des feuilles fumées (RSS) ou non (USS). La seconde a été conduite dans un dispositif expérimental dédié permettant le contrôle des facteurs de l'environnement tels que l'humidité relative, la température et la concentration en oxygène. Le procédé de confection du caoutchouc était dans ce cas basé sur celui des caoutchoucs spécifiés techniquement (TSR). L'évolution des échantillons pendant la maturation a été étudiée à différentes échelles : propriétés en masse (P0, P30 et PRI), mésostructure (% gel, Mw and Mn) et composition biochimique (lipides). En parallèle, l'activité antioxydante in vitro des extraits lipidiques correspondants a été mesurée en utilisant une méthode DPPH optimisée. La quantité et la qualité des lipides extraits évoluent pendant la maturation, en particulier en aérobiose. La quantité totale de lipides décroit, avec, en début de maturation, une libération d'acides gras dont la quantité diminue ensuite, avec une disparation des espèces insaturées en premier. La quantité de γ-tocotrienol libres extraits change peu au cours de la maturation alors que sa forme estérifiée montre un enrichissement en acides gras saturés. L'activité antioxydante de l'extrait lipidique mesurée in vitro est corrélée avec la concentration de γ-tocotrienol libre mais pas avec les valeurs de P30 et PRI qui estiment la résistance du caoutchouc à la thermo-oxydation. Cette absence de corrélation pourrait être due à la différence des conditions de mesure in-vitro de celles existantes au sein du matériau caoutchouc. La localisation des antioxydants dans le caoutchouc et en particulier leur possibilité physique d'interagir avec les doubles liaisons du poly(cis-1,4-isoprene) ou avec des espèces oxydantes reste à étudier afin de comprendre ce qui régit la chute de P30 au cours de la maturation. Des lipides non extractibles ou des molécules non-isoprènes plus polaires (protéines, polyphénols, …) pourraient également influencer la résistance du caoutchouc à la thermo-oxydation. / Natural rubber (NR), a derived product from H. brasiliensis latex, is known for its high mechanical properties that are, for some, superior to those of its synthetic counterparts. However, the high degree of unsaturation of poly(cis-1,4-isoprene) makes it susceptible to thermo-oxidation. Fortunately, NR is endowed with non-isoprene components of which some have antioxidant properties. Especially, lipids, the main non-isoprene component retained in NR, have been reported to contain antioxidant substances, especially tocotrienols. It is well known that during the maturation of latex coagula, both NR physical properties and chemical composition are altered, but the complex mechanisms of this alteration are still to be elucidated. In the present work, the evolution of some native antioxidant molecules during maturation was followed in relation with some physical properties. Two experimental conditions of maturation were chosen. The first experiment involved uncontrolled conditions based on traditional unsmoked (USS) or ribbed smoked sheet (RSS) processing, while the second was performed in a dedicated maturation device with full control of environmental factors (relative humidity, temperature and oxygen content) followed by a processing based on that of Technically Specified Rubber (TSR). The evolution of samples during maturation was studied at different scales: bulk properties (P0, P30 and PRI), mesostructure (% gel content, Mw and Mn) and biochemical composition (lipids components). In parallel, in vitro antioxidant activity of NR lipid extracts was also investigated using an optimized DPPH method. Lipid quantity and quality evolved during maturation, especially under aerobic conditions. The total amount of lipid extract decreased, with a release of free fatty acids at early stage of maturation followed by a later decrease, unsaturated fatty acids being the first to disappear. The amount of extractable free γ-tocotrienol did not change much during maturation, while its esterified form was enriched in saturated fatty acids. The antioxidant activity measured in vitro correlated well with free γ-tocotrienol concentration but not with the resistance of rubber to thermo-oxidation assessed by P30 or PRI. Indeed, the in vitro conditions of measurement were far from those occurring inside rubber material. The localization of antioxidants in rubber and especially their physical possibility to interact with the double bonds of poly(cis-1,4-isoprene) or with oxidant species should be further investigated to understand what drives the drop of P30 along maturation time. Non extractable lipids or more polar non-isoprene molecular species (proteins, polyphenols, etc…) could also influence the resistance to thermo-oxidation.

L’océan domine la surface de notre planète et joue un rôle majeur dans la régulation de notre biosphère. Par exemple, les microorganismes photosynthétiques vivant dans l’océan produisent 50% de l’oxygène que nous respirons tous les ans, et une grande partie de notre alimentation et des ressources minérales en proviennent. En cette époque de crise écologique liée à l’accumulation anthropogénique de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, il est impératif de développer des énergies plus durables que les carburants fossiles. Le biodiesel pourrait être une source de carburant viable et durable pour remplacer le pétrodiesel mais jusque-là, nos efforts visant à produire des lipides à base de microalgues se sont essentiellement concentrés sur des algues vertes. Dans cette thèse je propose des méthodes pour mieux caractériser une autre catégorie de microalgue : les diatomées. Les diatomées sont une composante importante du phytoplancton et contribuent 40% de la production marine de biomasse primaire. Les diatomées accumulent des lipides en réponse à la carence en nutriments, et même si elles semblent accumuler tout autant de lipides que les microalgues vertes, les voies métaboliques menant à l’accumulation de lipides sont encore peu connues.Dans cette thèse je décris notre caractérisation du glycerolipidome de la diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum ainsi que notre étude du remodelage de lipides suite à la carence d’azote ou de phosphate. Des accessions de P. tricornutum isolées dans différentes régions de l’océan ont aussi été étudiées afin de comparer leurs réponses au stress nutritif. Nous avons trouvé que la réponse métabolique menant à l’accumulation de lipides en carence d’azote ou de phosphate est différente. En effet, la carence en azote semble déclencher le recyclage des galactoglycerolipides chloroplastiques ainsi qu’une augmentation de la biosynthèse de novo d’acides gras, alors que la carence en phosphate est plus sévère car nous avons observé une accumulation plus significative de triacylglycerols ainsi que la déplétion totale des phospholipides. De plus, nous avons observé des réponses au stress différentes entre les accessions de P. tricornutum, et en particulier concernant leur capacité à accumuler des lipides. Nous proposons l’hypothèse que ces différences sont liées à leur aptitude à recycler du carbone issu de molécules de stockage non lipidiques.Des approches génomiques ont permis de nombreuses avancées pour mieux comprendre le métabolisme des lipides de microalgues mais notre compréhension des voies de biosynthèse de lipides chez les diatomées est encore limitée. Il y a eu diverses tentatives de caractérisation de la réponse au stress de carence par approche transcriptomique mais l’étude de ces données est incomplète du fait de l’annotation insuffisante des gènes encodant les voies métaboliques pertinentes. Ainsi, dans cette thèse je décris nos tentatives d’annotation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides de P. tricornutum ainsi que les approches d’ingénierie génétique visant à mieux caractériser certains de ces gènes. J’ai également utilisé notre nouvelle annotation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides pour effectuer une étude comparative de plusieurs transcriptomes de P. tricornutum en conditions de carence trouvés dans la littérature. J’ai ainsi pu produire une liste de gènes potentiellement impliqués dans l’accumulation de lipides. Enfin, nous avons pu utiliser ces données pour aider l’interprétation de données génomiques et transcriptomiques issues de la diatomée oléagineuse Fistulifera solaris afin de mieux comprendre comment elle accumule des quantités importantes de lipides pour des applications dans le secteur des biotechnologies et des bioénergies. / The ocean dominates the surface of our planet and plays a major role in regulating the biosphere. For example, the microscopic photosynthetic organisms living in the ocean provide 50% of the oxygen we breathe every year, and much of our food and mineral resources are extracted from the ocean. In a time of ecological crisis linked to the accumulation of anthropogenic greenhouse gases in the atmosphere, we must investigate more sustainable energies than fossil fuels. Much attention has been given to biodiesel but so far most efforts to efficiently produce triacylglycerols in microalgae have focused on green algae. In this thesis I propose approaches to better understand another type of microalgae that is significantly divergent from green lineages: diatoms. Diatoms are a major phylum of phytoplankton in the ocean and account for 40% of marine primary productivity. While diatoms appear to be at least as effective as green algae for producing lipids, the fatty acid and glycerolipid biosynthetic pathways leading to their production have not yet been well characterized. Therefore, I propose to better characterize these pathways in the model diatom Phaeodactylum tricornutum in order to help unlock the potential of diatoms for lipid-based biotechnological applications.In this thesis, I discuss our attempts to establish a reference for the glycerolipidome of P. tricornutum and of our assessment of the lipid remodeling and accumulation that occurs in response to nitrogen- and phosphorus-starvation. A range of accessions of P. tricornutum isolated from different parts of the ocean were also examined to compare their responses to nutrient deprivation. We found that the metabolic response leading to lipid accumulation in different nutrient-deprived conditions are distinct. Nitrogen-deprivation appears to trigger the recycling of chloroplastic galactoglycerolipids as well as a strong increase in de novo fatty acid synthesis while the response to phosphorus-deprivation was more severe as we observed a higher triacylglycerol pool and the complete depletion of phospholipids. Furthermore, we observed several differences among accessions of P. tricornutum regarding their ability to accumulate triacylglycerol in response to nutrient starvation and propose the hypothesis that these differences are linked to their ability to recycle intracellular carbon from non-lipid storage molecules.Genome-enabled approaches have also allowed significant steps towards elucidating the lipid metabolism of microalgae in the past decade, but our understanding of diatom metabolic pathways is still limited compared to that of other microalgae and higher plants. There have been several attempts to characterize the stress response in P. tricornutum by using transcriptomic approaches but this data is difficult to exploit to its full potential without a better annotation of genes encoding the relevant pathways. Therefore, in this thesis I discuss our attempts to annotate P. tricornutum lipid metabolism genes. Based on this annotation I have attempted to better characterize a selection of genes by genetic engineering and have pursued a comparative study of several published transcriptomes of P. tricornutum in nutrient deprived conditions to produce a list of candidate genes likely to be involved in triacylglycerol accumulation. Finally, we used this data to help interpret genome and transcriptome data of the newly sequenced oleaginous diatom Fistulifera solaris to help understand how it accumulates unusually high amounts of triacylglycerol for applications in the biotechnology and bioenergy industry.