Depuis ces vingt dernières années et la démocratisation des technologies de séquençage haut débit de l'ADN, l'accessibilité des données génomiques a permis le développement de nouveaux outils analytiques, notamment dans l'étude des maladies complexes. Au-delà de la simple perspective descriptive, il y a un intérêt croissant des chercheurs à étudier les phénomènes biologiques menant à l'émergence ou au développement de maladies chez l'humain. En effet, la vaste majorité des troubles complexes sont la résultante de la combinaison de variations rares et communes situées dans des régions non codantes du génome, rendant l'interprétation des mécanismes biologiques en jeu difficile. Ce dernier point a été l'occasion pour les chercheurs de caractériser, à travers de nouvelles technologies, certaines régions du génome selon leur profil épigénétique et d'intégrer cette information dans de nouveaux outils statistiques dans une optique de détection de variants impliqués dans les maladies. Premièrement, à l'heure actuelle les modèles existant pour caractériser les régions non codantes et les lier à leur(s) gènes cibles n'intègrent pas la notion de réseaux d'interaction. Ainsi il devient critique de proposer un modèle computationnel, valide biologiquement, capable de capturer les contacts entre gènes et éléments de régulation à travers des réseaux, afin de mettre en lumière les mécanismes biologiques impliqués dans les maladies complexes. D'un autre côté, bien que des modèles permettant de tenir compte de la rareté des variants et de leur implication fonctionnelle dans les maladies ont déjà été proposés, ces derniers ne se limitent qu'aux devis cas-témoins d'individus non apparentés, pouvant nécessiter des tailles d'échantillon souvent élevées pour détecter des associations. Il y a alors un réel besoin méthodologique d'étendre ces approches aux études familiales, lorsque ces dernières sont plus performantes pour identifier des variants rares impliqués dans les maladies. Ainsi, dans cette perspective, nous proposons un nouveau modèle de réseaux intégrant l'information épigénétique au travers des contacts physiques entre gènes et enhancers, appelé pôles de régulation cis. Aussi, parce que cette information peut être exploiter afin de mettre en lumière de nouvelles régions associées avec des maladies, nous proposons un nouveau test d'association de variants rares, appelé RetroFun-RVS, exploitant la structure familiale et permettant l'intégration des annotations fonctionnelles sous forme de réseaux. Enfin, nous avons démontré que notre modèle de pôles de régulation cis en plus d'être biologiquement valide est capable de mieux cerner les mécanismes épigénétiques impliqués dans l'étiologie de maladies complexes. Par ailleurs, RetroFun-RVS en incorporant les pôles de régulation cis, en tant qu'annotations fonctionnelles et l'information familiale, a été démontré une approche puissante pour détecter de nouveaux variants causaux. Dans une perspective mécanistique, proposer des modèles unifiant approches familiales et information fonctionnelle ouvre alors de nouvelles voies dans l'étude des maladies complexes, notamment en permettant de cibler plus précisément les phénomènes de régulation impliqués. / Over the past few years, with the development of whole-genome sequencing technologies, improvements have been made in the understanding of complex diseases. Indeed, most phenotypes are characterized by a combination of common and rare variants, mainly located within noncoding regions, making the underlying biological mechanisms difficult to interpret. The increased availability of genomics data has provided opportunities for researchers to characterize noncoding regions and assess their roles in diseases, by incorporating this information in analytical tools to detect new causal variants involved in diseases. On the one side, to date, methods to detect enhancers and link to their target genes do not integrate complex networks of interactions. Indeed, no network-based model integrating physical contacts between genes and enhancers has been proposed. Thus, it remains crucial to provide a computational model which is biologically relevant and able to capture complex regulatory interactions, in order to gain insights in epigenetics mechanisms involved in the etiology of complex diseases. On the other side, although rare-variant association tests integrating functional information have already been proposed, models currently available suffer from two major limitations. Firstly, they are restricted to case-control designs of unrelated people, where tens or hundreds thousand of individuals are often required to reach sufficient power, limiting their applicability in practice. Secondly, these approaches have been mainly evaluated using continuous scores. Indeed, no functional annotations corresponding to regions with regulatory impacts have been assessed. To overcome these limitations, there is an important need to provide family-based rare-variant association tests, incorporating functional annotations through active noncoding regions. Hence, in this thesis, we are firstly proposing Cis-Regulatory Hubs (CRHs), a new 3D-based model integrating contacts between genes and enhancers within networks of complex interactions. Also, we argue that this information can be used to highlight new risk variants involved in complex diseases. Thus, we have developed a new family-based rare variant association test, called RetroFun-RVS, integrating 3D-based functional annotations, such as CRHs. We have demonstrated that CRHs represent biological relevant structures to gain insights into complex disease etiology, such as schizophrenia. Moreover, RetroFun-RVS incorporating CRHs as functional annotations has been shown to be powerful in detecting new risk variants. We argue that these aspects are crucial to highlighting epigenetics mechanisms involved in complex traits. Finally, by proposing an unified framework combining both family-based studies and functional annotations, progress is made in the understanding of the etiology of complex diseases.

Les glioblastomes sont des tumeurs du système nerveux central hautement létaux. Ils se caractérisent par leur grande infiltration dans les tissus avoisinants. Ils modifient les vaisseaux sanguins préexistants et ils migrent d’une façon perivasculaire. Cette cooption vasculaire est un processus entraînant l’expression d’Angiopoietine-2 (Angpt2) par des cellules endothéliales et sa liaison au récepteur Tie2. Le premier objectif de cette étude était d’examiner le potentiel thérapeutique de deux protéines qui pourraient interférer avec Angpt2, à savoir Angpt3 et la partie soluble extracellulaire du récepteur Tie2 (sTie2). Le deuxième objectif était de développer des vecteurs lentiviraux capables d’exprimer ces protéines, tout en offrant la possibilité d’identifier et détruire les cellules génétiquement modifiées. À cette fin, nous avons construit un vecteur contenant une cassette bicistronique qui exprime le marqueur amélioré de la protéine fluorescente verte (EGFP) fusionnée au gène suicide provenant du virus herpès simplex de type I-thymidine kinase (HSVtk). Les cellules du gliome GL261 transduites avec ce vecteur pourraient être suivies et tuées sur demande par l’administration de la prodrogue ganciclovir, soit in vitro, soit après l'implantation dans le cerveau des souris. Malgré l’expression des hauts niveaux d’Angpt3 et de sTie2 obtenus avec ce vecteur, nous avons observé qu’Angpt3 augmente la déstabilisation capillaire et la croissance de gliomes, alors que sTie2 n’exerce aucun effet. Globalement, cette étude a permis de comprendre l’importance de la voie de signalisation de Tie2 dans le développement des gliomes et le rôle d’Angpt3, mais suggère que ni cette molécule ni sTie2 soient des agents efficaces contre les gliomes malins. Cette étude fournit également le prototype d’un vecteur lentiviral pour la thérapie génique plus sécuritaire. / Glioblastomas are highly lethal tumors of the central nervous system characterized by large spread into the surrounding tissues. They modify and migrate along pre-existing blood vessels. This vascular cooption is a process involving the release of angiopoietin-2 (Angpt2) from endothelial cells and binding to the Tie2 receptor. The first goal of this study was to examine the therapeutic potential of two proteins that could interfere with Angpt2, namely Angpt3 and the soluble extracellular domain of Tie2 (sTie2). The second goal was to develop a lentiviral vector capable of delivering such proteins while offering the possibility to identify and destroy the genetically modified cells. To this end, we designed a bicistronic construct expressing the marker enhanced green fluorescent protein (EGFP) fused to the suicide gene herpes simplex virus 1-thymidine kinase (HSVtk). GL261 glioma cells transduced with this vector could be tracked and killed on command by the administration of the prodrug ganciclovir, either in vitro or after implantation into mouse brains. High levels of Angpt3 or sTie2 could be achieved with this vector; however, Angpt3 increased capillary destabilization and glioma growth, whereas sTie2 exerted no effect. Overall, this study helps to understand the importance of the Tie2 signaling pathway in glioma development and the role of Angpt3, but suggests that neither this molecule nor sTie2 are effective agents against malignant gliomas. This study also provides a lentiviral vector design for safer gene therapy.

Notre objectif est d'étudier les effets de la fumée de cigarette (FC) sur les fibroblastes gingivaux humains. Nos travaux démontrent que FC réduit la viabilité cellulaire cellules vivantes par le biais de la voie apoptotique/nécrotique. Une analyse génomique a montré une surexpression significative de plusieurs gènes dont les gènes de Bax, récepteurs du TNF et caspases; mais une régulation des gènes Lymphotoxin alpha, BCLA1 et BIRC3. Une analyse protéique montant une augmentation des protéines Bax et p53 et de la caspase -3 confirmant l’effet nocif du FC biais un mécanisme apoptotique/nécrotique. Une exposition répétée au FC pendant de courtes périodes, favorise la prolifération cellulaire en augmentant l'activité de la télomérase. En conclusion, ces résultats démontrent qu’à hautes doses la FC est toxique mais à faibles doses la FC provoque une surcroissance cellulaire qui pourrait contribuer au développement des maladies parodontales et des caries.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / La dernière décennie a vu se développer une approche novatrice et efficace pour modéliser la propagation de maladies infectieuses dans des populations: l'épidémiologie par réseaux de contacts. Utilisant des réseaux complexes pour tenir compte des interactions permettant la transmission de maladies infectieuses entre les individus, la percolation de liens de tels réseaux permet de prédire l'issue d'une épidémie et donc d 'aider à tester et à améliorer les politiques de santé publique. Nous présentons un nouveau modèle de percolation de liens sur des réseaux complexes possédant une quelconque distribution de degrés et où l'hétérogénétité de la probabilité d'occupation des liens est explicitement intégrée. Puisque plusieurs maladies infectieuses possèdent une transmissibilité hétérogène, due aux différences physiologiques et comportementales entre les individus, ce modèle permettra des études beaucoup plus précises et détaillées et pourra participer à l'élaboration de politiques de santé publique mieux adaptées à la réalité.

Cette thèse avait deux objectifs principaux. Le premier était de caractériser les stratégies motrices du membre supérieur de personnes présentant un syndrome d’abutement de l’épaule (SAE) lors de gestes d’atteinte. Le deuxième était d’évaluer, chez cette même population, les effets d’un entraînement moteur utilisant des rétroactions extrinsèques sur les stratégies motrices. Trente-trois personnes présentant un SAE ont participé à deux rencontres espacées de 24 heures. Leurs stratégies motrices ont été caractérisées à l’aide de l’activation de muscles de l’épaule et des patrons de cinématique du membre supérieur, lors de gestes d’atteinte de cibles situées dans deux plans d’élévation. Les stratégies motrices étaient évaluées avant, pendant, immédiatement après, et 24 heures après un entraînement supervisé, de même qu’immédiatement après un entraînement autonome. L’entraînement supervisé (première rencontre) consistait en des gestes d’atteinte exécutés sous la supervision d’un physiothérapeute qui donnait des rétroactions afin de corriger les déficits de mouvement; tandis que l’entraînement autonome (deuxième rencontre) consistait en l’exécution de gestes d’atteinte devant un miroir. Les résultats démontrent que les personnes présentant un SAE ont des déficits moteurs au niveau de la cinématique du tronc, de l’épaule et du coude, ainsi que dans l’activation musculaire du trapèze lors de gestes d’atteinte dans le plan frontal. L’entraînement supervisé avec rétroactions permet de réduire, pendant et immédiatement après l’entraînement, certains déficits observés au niveau du tronc et de l’épaule. Toutefois, la rétention est faible 24 heures après l’entraînement supervisé. Néanmoins, l’ajout d’un entraînement autonome avec rétroactions visuelles, effectué 24 heures après l’entraînement supervisé, permet de maintenir les gains obtenus à la suite de l’entraînement supervisé. En conclusion, nos travaux ont démontré qu’un entraînement supervisé permet de diminuer à court terme les déficits moteurs des personnes présentant un SAE. Si la rétention est faible 24 heures après l’entraînement supervisé, nous remarquons que l’ajout d’un entraînement autonome permet de maintenir les effets de l’entraînement. Nos résultats supportent l’utilisation de l’entraînement avec rétroactions chez cette population afin de corriger les déficits moteurs associés au SAE. / The first objective of this thesis was to characterize upper limb motor strategies in persons with shoulder impingement syndrome (SIS) during reaching movements. The second was, for the same population, to evaluate the effects of supervised and unsupervised movement training with feedback on motor strategies. Thirty-three subjects with SIS participated in two visits, one day apart. Motor strategies were characterized using upper limb kinematic patterns (total joint excursion and final position) and shoulder muscular activity while reaching toward targets located at 90° of arm elevation in two different planes. Upper limb motor strategies were evaluated before, during, immediately after and 24 hours after supervised movement training and immediately after unsupervised training. Movement training, performed during the first visit, consisted of reaching movements executed under the supervision of a physiotherapist who gave feedback to restore proper shoulder control; while unsupervised training, performed during the second visit, consisted of reaching movements executed in front of a mirror. Subjects with SIS had motor deficits during reaching movements with more involvement of the trunk and shoulder in rotation, a more anterior plane of shoulder elevation at the end of reaching and alteration in the trapezius muscular activity. During and following supervised movement training with feedback, total excursion of the trunk and final position of the trunk and shoulder were improved during and immediately after training, while 24 hours after training, the kinematics of these joints were back to baseline level. The addition of unsupervised training with visual feedback, performed 24 hours after the supervised training, helped return kinematics back to the level observed immediately after supervised training. In conclusion, supervised movement training with feedback brought temporary changes in the upper limb motor strategies and improved some aspects of the kinematics. One supervised training session was not enough to bring about permanent improvement in the kinematic patterns. However, unsupervised training helped to regain the improved kinematics and appears to be a good complement to supervised training. Therefore, our results support the use of movement training to rehabilitate the motor deficits associated with SIS.

PROBLÉMATIQUE. Le tabagisme induit une réponse inflammatoire pulmonaire qui, lorsque soutenue, peut engendrer des dommages tissulaires. Il existe des systèmes de régulation de l’inflammation afin de maintenir et de rétablir l’homéostasie cellulaire tel que le système « Signal regulatory protein alpha » (SIRPa)/CD47. SIRPa est exprimée principalement par les cellules myéloïdes, alors que CD47 est retrouvée de façon ubiquitaire. Il a été démontré que l’activation de SIRPa par la protéine de fusion CD47-Fc réduit la réponse inflammatoire pulmonaire dans un modèle d’asthme allergique sensibilisé à l’ovalbumine. Nous posons donc l’hypothèse que l’activation de SIRPa pourrait limiter l’inflammation pulmonaire induite par la fumée de cigarette. OBJECTIFS. 1) Évaluer l’effet de la fumée de cigarette sur les niveaux d’ARNm et protéiques de SIRPa. 2) Investiguer l’impact d’une activation de SIRPa sur l’inflammation pulmonaire induite par la fumée de cigarette. MÉTHODES. Des souris BALB/c ont été exposées à la fumée de cigarette 2h/jour, 5 jours/semaine pendant 2, 8 et 24 semaines afin d’explorer, par qPCR, les niveaux d’ARNm de SIRPa. D’autres protocoles d’exposition de 4 jours ont été réalisés afin de déterminer les niveaux protéiques de SIRPa par cytométrie en flux et d’investiguer l’impact d’une activation de SIRPa par l’administration systémique du CD47-Fc. L’efficacité du CD47-Fc sur la réponse inflammatoire pulmonaire a été déterminée par des comptes cellulaires totaux et différentiels dans le lavage broncho-alvéolaire. RÉSULTATS. En contexte tabagique, les niveaux d’ARNm de SIRPa augmentent dans le poumon alors que le nombre de phagocytes exprimant cette protéine semble diminuer. Or, SIRPa est retrouvée en plus grande quantité sur les cellules qui l’expriment toujours. L’administration du CD47-Fc engendre une diminution de la neutrophilie chez les souris fumeuses. CONCLUSION. Ces résultats suggèrent que le CD47-Fc peut réduire l’inflammation pulmonaire induite par la fumée de cigarette. De plus amples recherches permettront d’évaluer son potentiel thérapeutique. / RATIONAL. Smoking induces an inflammatory response in the lung that can cause significant tissue damage if sustained. Fortunately, there exist inflammatory regulatory pathways that help maintain and restore cellular homeostasis, such as through the signal regulatory protein alpha (SIRPa)/CD47 system. SIRPa is mainly expressed by myeloid cells while CD47 is found ubiquitously. It has been shown that activation of SIRPa by CD47-Fc fusion protein reduces the inflammatory pulmonary response in an ovalbumin-induced allergic asthma mouse model. Thus, we hypothesize that activation of SIRPa could limit lung inflammation induced by cigarette smoke exposure. OBJECTIVES. 1) To evaluate the effect of cigarette smoke on SIRPa mRNA and protein levels. 2) To investigate the impact of SIRPa activation on lung inflammatory response induced by cigarette smoke exposure. METHODS. SIRPa mRNA levels were explored by qPCR in BALB/c mice that were exposed to cigarette smoke 2 hours/day, 5 days/week during 2, 8 and 24 weeks. Also, 4 days cigarette smoke protocols were performed to investigate SIRPa protein levels by flow cytometry and to evaluate the impact of SIRPa activation by systemic administration of CD47-Fc. Treatment efficacy was determined via total and differential cellular count in the bronchoalveolar lavage (BAL). RESULTS. SIRPa mRNA levels were increased in the lungs of mice exposed to cigarette smoke. Although, the number of phagocytes expressing SIRPa protein seems to decrease, our data show that these cells expressed SIRPa at a higher intensity. Finally, we found that CD47-Fc treatment reduced neutrophilia in BAL of mice exposed to cigarette smoke. CONCLUSION. These results demonstrate that CD47-Fc treatment can reduce lung inflammation induced by cigarette smoke exposure, suggesting further research into CD47-Fc therapeutic potential is required.

L’effet d’une intervention qui inclut des exercices de contrôle dynamique et de renforcement de l’épaule sur la fonction de personnes présentant un syndrome d’abutement à l’épaule (SAE) a été évalué. Huit sujets avec SAE ont été évalués hebdomadairement pendant les neuf semaines de cette étude utilisant un devis à sujet unique. D’abord, la condition initiale des sujets a été évaluée (phase A1), puis ils ont participé à une intervention supervisée (phase B). Enfin, la rétention des effets de l’intervention a été évaluée (phase A2). La fonction de l’épaule était la variable principale quant à l’efficacité de l’intervention. Pour tous les sujets, l’intervention a permis une amélioration significative de la fonction de l’épaule. Un meilleur contrôle scapulaire et une diminution de la douleur ont également été observés. Ainsi, des exercices de contrôle dynamique et de renforcement de l’épaule devraient être favorisés dans la phase précoce de réadaptation des personnes présentant un SAE. / The purpose of the study was to evaluate the effect of shoulder dynamic control and strengthening exercises on shoulder function in persons with an impingement syndrome (SIS). Eight subjects with SIS were assessed weekly during nine weeks using a single-subject design (A1-B-A2). The baseline condition was first evaluated (phase A1). The second phase (B) consisted of the intervention and the assessment of its immediate effect. Finally, during the last phase (A2), the continuing effect of the intervention was evaluated. The primary outcome measure was shoulder function evaluated with the SPADI questionnaire. Secondary outcome measures were shoulder pain, muscle strength and scapular behavior. All subjects showed a clinically and statistically significant improvement in shoulder function at the end of phase B and during phase A2. Improved scapular behavior and reduction of pain were also observed. Thus, dynamic control and strengthening exercises should be promoted in the early phase of SIS rehabilitation.

Les infections causées par les staphylocoques, streptocoques et entérocoques sont en constante augmentation, en particulier dans les infections nosocomiales. Ainsi, une identification rapide et précise des bactéries responsables de ces infections est primordiale pour l'administration d'un traitement antimicrobien adapté. Cependant, dans les laboratoires de microbiologie clinique, les méthodes d'identification bactérienne actuelles requièrent plusieurs jours. Dans ce contexte, mon projet de doctorat a eu pour but de développer des outils de diagnostic moléculaire rapides pour identifier ces différentes espèces. Pour cela, nous avons mis au point, pour la première fois, un essai PCR en temps réel pour identifier spécifiquement l'espèce Streptococcus pseudopneumoniae. Nous avons, par la suite, élaboré une puce à ADN pour identifier, en moins d'lh30, 59 espèces bactériennes impliquées dans les septicémies, directement à partir d'hémocultures positives. Au cours de ce projet, nous avons en outre isolé et caractérisé deux nouvelles espèces d'entérocoques provenant d'échantillons d'eau. Les analyses phylogénétiques ont montré que ces bactéries font partie du groupe E. faecalis. La première espèce a été nommée Enterococcus quebecensis sp. nov. tandis que la deuxième a été désignée Enterococcus ureasum sp. nov.. Nos travaux ont ainsi permis de développer de nouveaux outils de diagnostic rapides pour identifier les espèces appartenant aux genres Staphylococcus, Streptococcus et Enterococcus et ont permis de décrire deux nouvelles espèces d'entérocoques retrouvées dans l'eau potable.

Ce mémoire en philosophie de la médecine propose une analyse des critiques ciblant la thèse de Thomas Szasz selon laquelle la psychiatrie n'est pas une discipline médicale au sens strict. Ce mémoire poursuit trois objectifs de nature historique, épistémologique et philosophique. Sur le plan historique, l'examen des critiques vise à réévaluer l'importance de Szasz dans l'histoire récente de la psychiatrie en montrant son rôle clef dans l'histoire de la psychiatrie américaine et la place qu'il continue d'occuper en psychiatrie et en philosophie de la psychiatrie. Sur le plan épistémologique, cet examen cherche à identifier les réfutations possibles de sa conception des troubles mentaux afin d'éviter les conclusions sceptiques qui en découlent. Sur le plan philosophique, enfin, l'examen des critiques permet de clarifier la conception szaszienne des troubles qui, bien qu'elle soit souvent citée par les philosophes de la psychiatrie, est souvent mal comprise et résumée à grands traits. Approfondir l'articulation entre les différentes thèses de cette conception permettra de pallier cette lacune dans la littérature en philosophie de la santé et ouvrir de nouvelles pistes de recherche sur l'héritage de la pensée de Szasz au vingt-et-unième siècle. / This thesis in philosophy of medicine offers a review of the criticisms targeting the idea that psychiatry is not a medical discipline in the strict sense put forward by Thomas Szasz. From a historical perspective, the review of the criticisms seeks to reevaluate Szasz's importance in recent history of psychiatry by showing the key role he played in the history of American psychiatry and the one he still occupies today in psychiatry and philosophy of psychiatry. From an epistemological perspective, this review seeks to identify arguments likely to refute the szaszian analysis of disorders to prevent the skeptical challenges that flow from it. From a philosophical perspective, the review of the criticisms helps clarify the szaszian analysis of disorders which, although it is often cited by philosophers of psychiatry, is often misunderstood, and grossly summarized. Deepening the links between the different theses of the szaszian analysis of disorders will help fill this gap in philosophy of health literature and open up new avenues of research on the legacy of Szasz's thought in the twenty-first century.

L’atteinte des muscles locomoteurs est une manifestation systémique de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). Ce mémoire a pour objectif général l’étude des microARN (miR) impliqués 1) dans la myogenèse et 2) dans l’angiogenèse musculaire squelettique. Tout d’abord, l’expression de miR-1 influence la myogenèse dans les muscles locomoteurs chez des patients atteints d’une MPOC, un effet qui ne serait pas médié par IGF-1 ni par HDAC4. Ensuite, nous avons montré que l’expression de miR-1 semble négativement reliée à l’expression de VEGF dans le vastus lateralis chez les patients atteints d’une MPOC. L’ensemble de ces résultats suggère que miR-1 joueraient un rôle important dans les voies de signalisation impliquée dans la régulation de la myogenèse et de l’angiogenèse des muscles locomoteurs dans la MPOC. / Limb muscle dysfunction is a systemic manifestation of COPD. This master’s thesis has for objective the investigation of microRNAs (miRs) involved 1) in myogenesis and 2) in skeletal muscle angiogenesis of patients with COPD. First, we showed that miR-1 appears to influence myogenesis in COPD, but not through IGF-1 or by HDAC4. We also showed that miR-1 negatively influences protein expression of VEGF in skeletal muscle angiogenesis of patients with COPD. Overall, these results suggest that miR-1 may play an important role in the regulation of limb muscle myogenesis and angiogenesis in COPD.