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

Le rat (Rattus spp.) est une source de nombreux pathogènes zoonotiques responsables de morbidité et de mortalité dans le monde. Ces espèces sont particulièrement problématiques en santé publique car leur mode de vie synanthrope favorise la proximité rat-Homme et la transmission potentielle de pathogènes. Selon l'approche « une seule santé », la surveillance sanitaire des rats et d'autres espèces animales sensibles devrait contribuer à améliorer la santé de ces dernières et de l'Homme. Notre objectif était de développer la surveillance des zoonoses associées aux rats chez une espèce source (R. norvegicus) et chez des espèces cibles (bovins, chiens et porcs) en tant que sentinelles de l'exposition de l'Homme. L'intérêt de méthodes de détection dont la micro-puce à ADN développée dans le cadre du projet européen « WildTech » et l'investigation de la distribution du risque étaient les thèmes majeurs de ces travaux. Ils ont été documentés à partir de 181 rats capturés dans le Rhône entre 2010 et 2013 et, de données diagnostiques de leptospiroses animales enregistrées au Laboratoire des Leptospires – Lyon entre 2008 et 2012. Les méthodes de détection directes et indirectes utilisées à des fins de surveillance ont montré leur intérêt par la mise en évidence de quatre pathogènes potentiellement zoonotiques chez les rats (Hantavirus Séoul, virus de l'hépatite E, Leptospira spp. et Toxoplasma gondii). Malgré la spatialisation hétérogène des statuts infectieux, Leptospira spp. et l'hantavirus Séoul étaient les dangers prédominants avec respectivement, 26%, CI95%=20%-33% et 14%, CI95%=8%-20% de rats infectés par ces agents. Leur distribution spatiale a été caractérisée par des indices socio-économiques et, dans le cas des infections par les leptospires, une étude approfondie des souches circulantes a montré que leur persistance relevait de facteurs locaux, intrinsèques à la colonie. L'étude des leptospiroses animales (chiens et bovins) suggère leur exposition accrue au sérogroupe Australis, leur distribution spatiale hétérogène et une croissance significative de l'incidence annuelle canine. Ces trois observations également rapportées chez l'Homme soulignent l'intérêt de la surveillance de ces espèces en tant que sentinelles. Les informations obtenues par l'ensemble des méthodes appliquées contribuent à une meilleure compréhension de l'épidémiologie des zoonoses associées aux rats et de la leptospirose en particulier, afin d'orienter la mise en œuvre de leur surveillance et les décisions de santé publique à venir. / Rats (Rattus spp.) are a source of a number of zoonotic pathogens responsible for morbidity and mortality worldwide. These species are particularly problematic with regards to rat associated health risks because rats are living in close contact with people leading to potentially rat disease transmission. Based on the "One Health" approach, surveillance of zoonotic pathogens in rats and other susceptible hosts should help to improve animal and human health. Our aim was to develop the surveillance of rat-associated zoonoses in a source species (Rattus norvegicus) and, in some target populations (cattle, dogs and pigs) as sentinels of human exposure. The screening methods including DNA microarray developed for the purpose of the "WildTech" project and the spatial distribution of the risk were the major themes in this work. They have been documented based on 181 rats captured in the administrative unit “département du Rhône” between 2010 and 2013 and, diagnostic data of leptospirosis in cattle, dogs and pigs, recorded at "Laboratoire des Leptospires – Lyon" between 2008 and 2012. The application of various screening methods (direct and indirect) for the purpose of surveillance were relevant and detected four potentially zoonotic pathogens circulating in rats, (hantavirus Seoul, hepatitis E virus, Leptospira spp. and Toxoplasma gondii). Although the location of infected rats varied among a short geographic distance, Leptospira spp. and hantavirus Seoul were the predominant hazard with respectively 26%, IC95% = 20% -33% and 14%, IC95% = 8% -20% of infected rats. Their spatial distribution could be characterized with socio-economic indices and, regarding Leptospira-infected rats, a further study shown that the maintenance of strains was related to local and intrinsic factors. The study of leptospirosis in dogs and cattle revealed their increased exposure to the serogroup Australis, their heterogeneous spatial distribution and the significant increase of annual incidence in dogs. The same trends were observed in humans which underlines the relevance of surveillance of animal leptospirosis as sentinels of human exposure. All together, the information obtained contributes to a better understanding of the epidemiology of rat-associated zoonoses to support implementation of surveillance and public health decisions in the future.

Les Wnts représentent une famille de glycoprotéines de signalisation qui sont connues pour les nombreux rôles qu'ils jouent durant le développement embryonnaire et dans la cancerogénèse. Plusieurs Wnts, leurs récepteurs (Fzd) et d'autres composants des voies de signalisation des Wnt sont exprimés dans l’ovaire postnatal, et il a été démontré que l’expression de certains de ces gènes est régulée pendant le développement et l'ovulation/luteinization folliculaires. Toutefois, leurs rôles physiologiques dans l’ovaire demeurent mal définis. Pour étudier le rôle de WNT4 dans le développement folliculaire, nous avons entrepris d’identifier ses cibles transcriptionnels dans les cellules de la granulosa. Pour ce faire, nous avons employé la souris Catnbflox(ex3)/flox(ex3), chez laquelle une activation constitutive de la voie de Wnt/β-catenin a lieu suite à l’action de la recombinare Cre. Des cellules de la granulosa de ces souris ont été mises en culture et infectées avec un adenovirus pour causer la surexpression de WNT4 ou l’expression de Cre. L’ARN a alors été extrait de ces cellules et analysé par micro-puce. Les résultats ont démontré qu’une forte proportion des gènes induits par WNT4 étaient des gènes impliqués dans la réponse cellulaire au stress. Presque tous gènes induits par WNT4 ont également été induits par Cre, indiquant que WNT4 signale via la voie Wnt/β-catenin dans ces cellules. Nos résultats suggèrent donc que WNT4 favorise la survie des follicules par l’induction de gènes de réponse au stress dans les cellules de la granulosa, augmentant ainsi la résistance cellulaire à l'apoptose. / The Wnts comprise a large family of local-acting, secreted glycoprotein signaling molecules that are known mostly for the numerous roles they play in embryonic development and cancer. Several Wnts, their cognate receptors of the Frizzled (Fzd) family and other components of the Wnt signaling pathways are expressed in the postnatal ovary, and several have been shown to exhibit specific patterns of regulation in response to gonadotropin stimulation. Nonetheless, their role(s) in ovarian physiology remain poorly defined. To study the role of WNT4 in follicle development, we endeavoured to identify its transcriptional targets in granulosa cells. To this end, we used the Catnbflox(ex3)/flox(ex3) mouse model, in which constitutive activation of the Wnt/β-catenin pathway is obtained following Cre-mediated genetic recombination. Cultured granulosa cells from these mice were infected with adenoviruses to either overexpress WNT4 or to express Cre. RNA from these cells was then extracted and subjected to microarray analysis. Results revealed that a large proportion of the genes induced by WNT4 were genes previously shown to mediate cellular stress responses. Nearly all genes that were up-regulated by WNT4 were also induced by the Cre, indicating that WNT4 signals via the Wnt/β-catenin pathway in these cells. Our findings suggest that WNT4 mediates ovarian follicle survival by inducing a stress response in granulosa cells, thereby increasing their resistance to apoptosis.

Les Wnts représentent une famille de glycoprotéines de signalisation qui sont connues pour les nombreux rôles qu'ils jouent durant le développement embryonnaire et dans la cancerogénèse. Plusieurs Wnts, leurs récepteurs (Fzd) et d'autres composants des voies de signalisation des Wnt sont exprimés dans l’ovaire postnatal, et il a été démontré que l’expression de certains de ces gènes est régulée pendant le développement et l'ovulation/luteinization folliculaires. Toutefois, leurs rôles physiologiques dans l’ovaire demeurent mal définis. Pour étudier le rôle de WNT4 dans le développement folliculaire, nous avons entrepris d’identifier ses cibles transcriptionnels dans les cellules de la granulosa. Pour ce faire, nous avons employé la souris Catnbflox(ex3)/flox(ex3), chez laquelle une activation constitutive de la voie de Wnt/β-catenin a lieu suite à l’action de la recombinare Cre. Des cellules de la granulosa de ces souris ont été mises en culture et infectées avec un adenovirus pour causer la surexpression de WNT4 ou l’expression de Cre. L’ARN a alors été extrait de ces cellules et analysé par micro-puce. Les résultats ont démontré qu’une forte proportion des gènes induits par WNT4 étaient des gènes impliqués dans la réponse cellulaire au stress. Presque tous gènes induits par WNT4 ont également été induits par Cre, indiquant que WNT4 signale via la voie Wnt/β-catenin dans ces cellules. Nos résultats suggèrent donc que WNT4 favorise la survie des follicules par l’induction de gènes de réponse au stress dans les cellules de la granulosa, augmentant ainsi la résistance cellulaire à l'apoptose. / The Wnts comprise a large family of local-acting, secreted glycoprotein signaling molecules that are known mostly for the numerous roles they play in embryonic development and cancer. Several Wnts, their cognate receptors of the Frizzled (Fzd) family and other components of the Wnt signaling pathways are expressed in the postnatal ovary, and several have been shown to exhibit specific patterns of regulation in response to gonadotropin stimulation. Nonetheless, their role(s) in ovarian physiology remain poorly defined. To study the role of WNT4 in follicle development, we endeavoured to identify its transcriptional targets in granulosa cells. To this end, we used the Catnbflox(ex3)/flox(ex3) mouse model, in which constitutive activation of the Wnt/β-catenin pathway is obtained following Cre-mediated genetic recombination. Cultured granulosa cells from these mice were infected with adenoviruses to either overexpress WNT4 or to express Cre. RNA from these cells was then extracted and subjected to microarray analysis. Results revealed that a large proportion of the genes induced by WNT4 were genes previously shown to mediate cellular stress responses. Nearly all genes that were up-regulated by WNT4 were also induced by the Cre, indicating that WNT4 signals via the Wnt/β-catenin pathway in these cells. Our findings suggest that WNT4 mediates ovarian follicle survival by inducing a stress response in granulosa cells, thereby increasing their resistance to apoptosis.

Cette thèse traite un sujet pluridisciplinaire, la conception d’un prototype de micro-capteur biologique pour la détection des anticorps de patients susceptibles d'être allergiques.Elle a pour objectif la miniaturisation de la méthode ELISA pour « Enzyme Linked Immune Sorbent Assay » en concevant en « full-custom », avec une technologie CMOS APS, un capteur colorimétrique. Ce capteur est posé en dessous un système micro fluidique contenant l’échantillon biologique à tester, le tout est illuminé via une fibre optique. Le détecteur capte la lumière qui a traversé le micro-tube contenant l’échantillon. Les courants photoniques induits sont liés à la concentration et la coloration de la solution. Le virage colorimétrique de la réaction enzymatique, due à la présence des anticorps dans le sérum, et l’évaluation quantitative de la concentration seront déterminée par la mesure de ces photo-courants. Le capteur pourrait contenir une matrice de 20x20 pixels de détecteurs de couleur ainsi que leur électronique de lecture et de commande. Pour des raisons de coûts, nous avons validé le procédé à l’aide d’une matrice de 4x4 pixels de détecteur de couleur. La réalisation du circuit a été suivie par une caractérisation électrique et colorimétrique. La caractérisation électrique a permis de valider le fonctionnement du bloc de commande du circuit ainsi que celui du pixel (l’électronique de lecture, BDJ). Les résultats de mesures concordent avec ceux de simulations. La caractérisation colorimétrique consiste à mesurer le virage colorimétrique de deux solutions différentes. Les mesures ont pu montrer que notre capteur est plus sensible que le spectromètre utilisé pour mesurer la concentration des deux solutions. Ainsi ce travail de recherche a contribué à la miniaturisation d’une bio-puce colorimétrique dédiée aux tests immunologiques basée sur la méthode ELISA. / This PhD treats a multidisciplinary subject based on the design of a biological micro-sensor prototype for the detection of antibodies of patients susceptible to be allergic.The goal has been the miniaturization of the ELISA "Enzyme Linked Immune Sorbent Assay" method, designing in integrated full-custom colorimetric sensor with a CMOS APS technology. This sensor is installed below a microfluidic system containing the biological test sample, the whole is illuminated via an optical fiber. The sensor detects the light passed through the micro reservoir containing the sample, the induced photo-currents is related to the concentration of the solution. The color change of the enzyme reaction due to the presence of antibodies in the serum, and the quantitative evaluation of the concentration will be determined by the measurement of the induced photo-currents. The sensor may contain a matrix of 20x20 color detector pixels and their reading and control electronics. For cost reasons, we validated the method using a matrix of 4 x 4 pixels of color detectors.The design of electrical device was followed by a colorimetric and electrical characterizations. The latter was used to validate the operation of the control block of the circuit as well as that of the pixel (readout electronics, BDJ). The results brought by measurements are in good agreement with those obtained through simulations. The colorimetric characterization consists in measuring the intensity of the color of two different solutions of different colors. These measurements have shown that our sensor is more sensitive than a spectrometer. Therefore, this research work has contributed to the miniaturization of a colorimetric sensor and its electronic part for the Immunoassay based on the ELISA method.