Depuis plusieurs années, des projets d'intégration de données omiques se sont développés, notamment avec objectif de participer à la description fine de caractères complexes d'intérêt socio-économique. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de combiner différentes données omiques hétérogènes afin de mieux décrire et comprendre le dernier tiers de gestation chez le porc, période influençant la mortinatalité porcine. Durant cette thèse, nous avons identifié les bases moléculaires et cellulaires sous-jacentes de la fin de gestation, en particulier au niveau du muscle squelettique. Ce tissu est en effet déterminant à la naissance car impliqué dans l'efficacité de plusieurs fonctions physiologiques comme la thermorégulation et la capacité à se déplacer. Au niveau du plan expérimental, les tissus analysés proviennent de foetus prélevés à 90 et 110 jours de gestation (naissance à 114 jours), issus de deux lignées extrêmes pour la mortalité à la naissance, Large White et Meishan, et des deux croisements réciproques. Au travers l'application de plusieurs études statistiques et computationnelles (analyses multidimensionnelles, inférence de réseaux, clustering et intégration de données), nous avons montré l'existence de mécanismes biologiques régulant la maturité musculaire chez les porcelets, mais également chez d'autres espèces d'intérêt agronomique (bovin et mouton). Quelques gènes et protéines ont été identifiées comme étant fortement liées à la mise en place du métabolisme énergétique musculaire durant le dernier tiers de gestation. Les porcelets ayant une immaturité du métabolisme musculaire seraient sujets à un plus fort risque de mortalité à la naissance. Un second volet de cette thèse concerne l'imputation de données manquantes (tout un groupe de variables pour un individu) dans les méthodes d'analyses multidimensionnelles, comme l'analyse factorielle multiple (AFM) (ou multiple factor analysis (MFA)). Dans notre contexte, l'AFM fut particulièrement intéressante pour l'intégration de données d'un ensemble d'individus sur différents tissus (deux ou plus). Afin de conserver ces individus manquants pour tout un groupe de variables, nous avons développé une méthode, appelée MI-MFA (multiple imputation - MFA), permettant l'estimation des composantes de l'AFM pour ces individus manquants. / Over the last decades, some omics data integration studies have been developed to participate in the detailed description of complex traits with socio-economic interests. In this context, the aim of the thesis is to combine different heterogeneous omics data to better describe and understand the last third of gestation in pigs, period influencing the piglet mortality at birth. In the thesis, we better defined the molecular and cellular basis underlying the end of gestation, with a focus on the skeletal muscle. This tissue is specially involved in the efficiency of several physiological functions, such as thermoregulation and motor functions. According to the experimental design, tissues were collected at two days of gestation (90 or 110 days of gestation) from four fetal genotypes. These genotypes consisted in two extreme breeds for mortality at birth (Meishan and Large White) and two reciprocal crosses. Through statistical and computational analyses (descriptive analyses, network inference, clustering and biological data integration), we highlighted some biological mechanisms regulating the maturation process in pigs, but also in other livestock species (cattle and sheep). Some genes and proteins were identified as being highly involved in the muscle energy metabolism. Piglets with a muscular metabolism immaturity would be associated with a higher risk of mortality at birth. A second aspect of the thesis was the imputation of missing individual row values in the multidimensional statistical method framework, such as the multiple factor analysis (MFA). In our context, MFA was particularly interesting in integrating data coming from the same individuals on different tissues (two or more). To avoid missing individual row values, we developed a method, called MI-MFA (multiple imputation - MFA), allowing the estimation of the MFA components for these missing individuals.

Introduction : Partant du constat qu'il est possible de conserver plus longtemps les denrées alimentaires grâce à un conditionnement sous atmosphère modifiée enrichie en gaz nobles, nous avons développé une stratégie innovante de conservation de transplants rénaux. Nous avons évalué l'effet protecteur d'une solution de conservation saturée en gaz nobles pour la préservation des transplants rénaux.Matériels et méthodes : Dans un modèle d'autotransplantation rénale hétérotopique chez le porc, les transplants prélevés ont été rincés et mis en conservation 30h à 4°C dans du Celsior présaturée en gaz (air, azote, argon 100% ou xénon 100%, n=6 dans chaque groupe) avant transplantation. Les porcs ont été surveillés quotidiennement pendant 21 j.Résultats : L'argon a amélioré la survie (83,3% vs 33,3% avec l'Air, p=0,04) et la reprise de fonction du transplant. Une sortie de tubulopathie significativement plus précoce des transplants a été observé avec l'Argon. Tous les porcs xénon et azote sont décédés. A J21 les transplants argon avaient une meilleure préservation de leur intégrité structurelle cellulaire avec moins d'inflammation, de fibrose interstitielle et d'atrophie tubulaire. Les rapports RAA/TBARS, et d'Hsp 27, étaient significativement plus élevés avec l'argon. Les taux de TNF alpha, Il 6 et 8 ont montré une diminution de la réponse inflammatoire avec l'argon.Conclusion : Nous avons démontré l'effet bénéfique de l'argon sur la reprise précoce de fonction de transplant et en limitant les lésions d'ischémie-reperfusion. Bien que le mécanisme d'action de l'Argon ne soit pas élucidé, il semble que Hsp 27 soit un élément central de la renoprotection. / Introduction: Based on prolonged preservation of perishable food products under modified atmosphere, we developed an innovative method to preserve kidneys during transplantation using nobles gases. We evaluated the protective effect of argon and xenon on preserving kidney graft functionality and integrity in a clinically relevant pig model of transplantation. Methods: The left kidneys of pigs (n=6 per group) were removed, flushed and stored for 30 h in Celsior solution saturated with air, nitrogen, 100% argon, or 100% xenon. Next, autotransplantation and controlateral nephrectomy were performed. The survival rate, renal function, Hsp27, thiobarbituric acid (TBARS), reduced ascorbic acid (RAA), and TNF alpha were analyzed. A histological examination was completed.Results: Argon improved survival (83.3% for argon vs 33.3% for air, p=0.04) and transplant function recovery. All pigs in the nitrogen and the xenon group died. Diuresis recovery occurred earlier in the argon group (n= 5) when compared with the air group (n=2), p=0.05. On day 7 argon transplants had lower serum creatinine levels and a large reduction in primary non function than the air group. Argon-treated tissues showed better cell structural integrity with minor signs of inflammation, fibrosis, and tubular atrophy. The argon group showed significantly higher RAA/TBARS ratios and Hsp27 levels.Conclusion: We demonstrated that modified atmosphere preservation packaging with argon in cold-storage solution improved early transplant function recovery and long-term quality by minimizing IRI in a pig model of prolonged cold-ischemia. The renoprotective effect of argon may involve the Hsp27 pathway.

F. graminearum est l’une des espèces prédominantes en tant que pathogène des céréales en Europe et dans les régions tempérées du monde. Cette moisissure appartient au genre Fusarium qui est l’un des genres qui produit le plus de métabolites secondaires, dont de nombreuses mycotoxines. Cependant, les connaissances sur son génome laissent présager que F. graminearum produit une très grande variété de métabolites qui sont encore inconnus. C’est pourquoi l’objectif de cette thèse a été de caractériser le métabolome de cette moisissure en identifiant de nouveaux métabolites ainsi qu’en étudiant leur toxicité. Pour cela, une méthode analytique combinant la spectrométrie de masse de haute résolution et le marquage des métabolites secondaires avec des isotopes stables a été développée. Celle‐ci à tout d’abord était validée avec le métabolome bien connu d’Aspergillus fumigatus avant d’être appliquée au métabolome de F. graminearum. Cette méthode a permis d’identifier 37 nouveaux métabolites, dont les fusaristatines A, C et D qui on été détectées pour la première fois chez F. graminearum. Le deoxynivalenol (DON) est une mycotoxine majeure produite par F. graminearum, c’est pourquoi sa toxicité a été comparée in vivo sur un modèle porcin à celle d’un mélange de fusariotoxines. Les résultats de cette étude ont montré une toxicité bien différente du mélange par rapport au DON seul, que ce soit par rapport à la performance des animaux ou à leur réponse immunitaire. Ceci suggère que certaines des fusariotoxines présentes dans le mélange auraient des répercutions biologiques et donc que leur toxicité reste encore à être élucidée. De plus, l’importance de la caractérisation de la toxicité du métabolome de F. graminearum a été soulignée par les résultats obtenus dans une seconde étude, qui ont révélés une possible implication du DON dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin par l’intermédiaire des lymphocytes Th17. / F. graminearum is one of the most predominant cereal pathogen in Europe and temperate regions of the world. It belongs to the genera Fusarium, which is one of the most important in terms of the production of secondary metabolites, among which stand several mycotoxins. However, recent advances on the study of its genome suggest that only a small fraction of the secondary metabolites produced by F. graminearum have been identified so far. Therefore, the main objective of this thesis was to characterize the metabolome of this fungus by identifying new metabolites and by analyzing their toxicity. First, an analytical method combining high resolution mass spectrometry and isotopically labeled secondary metabolites was developed. The method was validated with the well known metabolome of Aspergillus fumigatus before it was applied to F. graminearum. As a result, 37 new metabolites were identified such as fusaristatin A, C and D, which were detected for the first time in the metabolome of F. graminearum. Deoxynivalenol (DON) is one of the major mycotoxins produced by this fungus. Therefore, its toxicity was compared to that of a blend of fusariotoxins in vivo in a pig model. The results of this study showed different effects of the blend compared to DON alone on animal performances and immune response. This suggests that some of the fusariotoxins present in the blend could be biologically active and their toxicity should be further investigated. Toxicity of the metabolome of F. graminearum has also been highlighted by the results of a second study which showed a possible implication of DON on the appearance of inflammatory bowel diseases by the action of Th17 lymphocytes.

Les mycotoxines sont des métabolites secondaires des moisissures qui peuvent naturellement contaminer de nombreuses denrées alimentaires, notamment les céréales. Dans les travaux de thèse, nous nous sommes intéressés à deux mycotoxines majeures produites par des champignons du genre Fusarium, le Déoxynivalénol (DON) et la Fumonisine (FB). Les objectifs de la thèse ont été de déterminer les effets individuels et combinés d’une contamination en DON et FB chez le porc, une espèce cible et sensible aux mycotoxines. Les effets sur les fonctions immunitaires lors d’un challenge antigénique ainsi que sur les fonctions intestinales ont été évalués. Par ailleurs, dans le cadre d’un partenariat avec un industriel, nous avons évalué in vivo les effets de méthodes de détoxification par biotransformation et ciblant spécifiquement ces deux toxines. Chez le porc, l’ingestion d’aliments contaminés avec de faibles doses de mycotoxines (DON, 3 mg/kg ; FB, 6 mg/kg) a provoqué des lésions tissulaires (foie, reins et poumons) et a fortement altéré la mise en place d’une réponse immunitaire spécifique de l’antigène (expression des cytokines, prolifération des lymphocytes et anticorps spécifiques). Les animaux ont été significativement plus affectés après la consommation du régime co-contaminé, et l’interaction a pu être considérée comme additive. De plus, les paramètres intestinaux examinés ont révélé des changements dans la morphologie, dans le profil de sécrétion des cytokines et dans l’adhésion cellulaire. L’interaction des deux toxines a pu ici être caractérisée comme moins qu’additive. Les approches de détoxification biologique proposées par l’industriel étaient basées sur la transformation par voie enzymatique du DON et des FB, à partir d’un microorganisme entier et d’une enzyme respectivement. La stratégie d’élimination des FB a suscité un intérêt plus important étant donné que cette méthode est non commercialisée et en cours de développement. Ainsi, la toxicité du produit d’hydrolyse de la FB1 (mycotoxine principale de la famille des FB) obtenu initialement par traitement enzymatique, a été comparée in vivo à celle de la molécule mère la FB1. Les résultats ont montré que l’hydrolyse de la FB1 réduisait fortement la toxicité hépatique et intestinale chez les porcelets. L’expérimentation animale avec le DON et la FB, seuls ou en combinaison a ensuite été reproduite afin de déterminer l’efficacité d’hydrolyse de ce procédé chez le porc après incorporation de l’enzyme dans les aliments contaminés. Dans ces aliments, le microorganisme entier ciblant le DON avait également été inclus. La nette diminution du marqueur d’exposition des FB et la neutralisation partielle ou totale des effets ont suggéré que le procédé avait fortement réduit la biodisponibilité des FB dans le tractus gastro-intestinal. Cette observation a aussi été en partie confirmée pour l’approche de dégradation du DON. La biotransformation par voie enzymatique des mycotoxines représente ainsi une stratégie biotechnologique prometteuse dans la lutte contre ces contaminants. / Mycotoxins are secondary metabolites of fungi that are natural contaminants of several commodities, in particular cereals. In the present work, we focused on two major mycotoxins produced by the Fusarium genus, Deoxynivalenol (DON) and Fumonisin (FB). The main objectives of the thesis were to determine the toxic effects of individual and combined DON and FB contamination in pig, a target species highly sensitive to mycotoxins. The effects on the immune functions following an antigenic challenge and also on the intestinal functions were evaluated. Besides, within the framework of an industrial partnership, we evaluated in vivo the effects of detoxifying methods by biotransformation and targeting specifically these two toxins. In pigs, ingestion of contaminated feeds with low doses of mycotoxins (DON, 3 mg/kg ; FB, 6 mg/kg) triggered tissular lesions (liver, kidneys and lungs) and strongly impaired the establishment of the antigenic immune response (cytokines expression, lymphocytes proliferation and specific antibodies). Animals consuming the cocontaminated diet were more affected and the interaction could be considered as additive. In addition, changes in morphology, in profile of cytokines secretion and in cell adhesion were observed at intestinal level. The interaction here could be characterized as less than additive. The biological detoxification approaches proposed by the industrial were based on the transformation by enzymatic way of DON and FB, from intact microorganism and enzyme respectively. We paid a particular attention to the strategy of FB removal as this method is not marketed and still in development. Therefore, the toxicity of the hydrolysis product of FB1 (major mycotoxin in the FB group) initially obtained by enzymatic way, was compared in vivo to the toxicity of the parent compound FB1. Results showed that the hydrolysis of FB1 strongly reduced the toxicity in piglets at intestinal and hepatic levels. The animal experiment with DON and FB, alone or in combination was then repeated in order to determine in pigs the hydrolysis efficiency of this process when enzyme was incorporated in contaminated feeds. In these feeds, the intact microorganism toward DON was also included. The marked decrease of the biomarker of exposure to FB and the partial or total counteraction of the effects suggested that the process had greatly reduced the FB bioavailability in the gastrointestinal tract. This observation was also in part confirmed for the method degrading DON. The biotransformation method of mycotoxins by enzymatic way represents therefore a promising biotechnological strategy in the control of these contaminants.

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Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L’objectif de ce travail est de développer une démarche permettant de prédire l’évolution de la charge microbienne à la surface de carcasses de porc lors d’un transport frigorifique selon les conditions opératoires (température et humidité de l’air de soufflage) et des conditions initiales (profil de température en sortie de chambre froide d’abattoir). La croissance microbienne dépendant notamment de la température et de l’activité de l’eau, il est nécessaire d’étudier les transferts de chaleur et de matière de type diffusif au sein des carcasses et de type convectif autour des carcasses. Ces derniers dépendent de la circulation d’air dans le véhicule frigorifique lorsqu’il est chargé de centaines de demi-carcasses ce qui rend la géométrie particulièrement complexe.De ce fait, ce travail fait appel à diverses disciplines : mécanique des fluides, transferts thermiques et microbiologie prévisionnelle. Le couplage de ces trois disciplines permet d’apporter des réponses scientifiques quant à la qualité sanitaire des carcasses de porc.En travaillant sur un dispositif expérimental reproduisant une semi-remorque chargée de carcasses de porc à l’échelle réduite, les écoulements d’air ont pu être caractérisés par vélocimétrie laser Doppler 2D dans deux configurations de distribution d’air (avec et sans conduits). De plus, les coefficients de transfert convectifs locaux ont pu être estimés à la surface de différentes parties des carcasses de porc et à différentes positions dans la semi-remorque à l’échelle réduite. Un schéma simplifié des écoulements d’air a été établi, il permet de localiser les « zones à risque » dans la semi-remorque chargée (faible circulation d’air et faible coefficients de transfert convectif).En se basant sur les résultats de l’étude expérimentale à l’échelle laboratoire et sur ceux récoltés au cours de vrais transports frigorifiques, la variabilité des paramètres caractérisant l’air circulant autour des carcasses a pu être estimée. Ces informations ont servi de conditions aux limites d’un modèle de transfert de chaleur et de matière (eau) au sein de la partie la plus sensible au niveau microbiologique: le jambon. Ce modèle 3D, résolu par la méthode des éléments finis, permet de prédire l’évolution de la température, de la teneur en eau et de la charge microbienne (Pseudomonas) à la surface de la partie maigre du jambon pour différents scénarios de transport frigorifique. Les résultats ont montré que si le transport commence alors que le cœur des carcasses est encore tiède (15°C au lieu de 7°C selon la réglementation actuelle) la croissance des microorganismes à la surface des carcasses de porc n’est globalement pas plus importante entre l’abattage et l’arrivée sur le site de découpe.Enfin, une étude de terrain a permis de valider les données obtenues à l’échelle du laboratoire et de réaliser une étude énergétique. Il apparait que quelle que soit le pourcentage de carcasses tièdes dans la semi-remorque, la capacité frigorifique du système de production de froid est généralement suffisante pour évacuer la chaleur des carcasses.Cette étude a permis de développer des méthodes de caractérisation des écoulements et des transferts dans une géométrie particulièrement complexe. Elle a montré l’intérêt de coupler des modèles de transfert et de microbiologie prévisionnelle. Les expérimentions à l’échelle laboratoire ont été construites en reproduisant au plus près les conditions réelles grâce à l’appui de spécialistes de la filière viande. Ainsi les carcasses modèles ont été réalisées dans des moules obtenus par impression 3D d’après des scanners X de vraies carcasses. Les résultats de cette étude sont directement utilisables par la profession et les pouvoirs publics pour l’adaptation de la réglementation des transports réfrigérés. La démarche développée pourra être adaptée pour des problèmes similaires dans des enceintes ventilées très encombrées. / The objective of this work is to develop an approach allowing to predict the evolution of the microbial load on the surface of pork carcasses during a refrigerated transport according to the operating conditions (temperature and humidity of the blowing air) and initial conditions (temperature profile at the outlet of the slaughterhouse cold room). Since microbial growth depends mainly on temperature and water activity, it is necessary to study heat and mass transfer the transfer within and around the carcasses. These phenomena depend on the circulation of air in the refrigerated vehicle loaded with hundreds of half-carcasses which makes the geometry particularly complex.Thus, this work involves various disciplines: fluid mechanics, heat transfer and predictive microbiology. The coupling of these three disciplines makes it possible to provide scientific answers as to the sanitary quality of the pork carcasses.By conducting experiments on a semitrailer loaded with pork carcasses on a reduced scale, the air flows could be characterized by 2D Doppler laser velocimetry in two air distribution configurations (with and without air ducts). In addition, local convective heat transfer coefficients could be estimated at the surface of different parts of pork carcasses and at different positions in the reduced-scale trailer. A simplified model of the airflow has been established, that makes it possible to identify the "risk zones" in the loaded semi-trailer (low air circulation and low convective transfer coefficients).Based on the results of the experimental laboratory scale study and those collected during actual refrigerated transport, the variability of the parameters characterizing the air circulating around the carcasses could be estimated. This information served as boundary conditions for a model of heat and mass (water) transfer within the most sensitive part at the microbiological level: the ham. This 3D model, solved by the finite element method, makes it possible to predict the evolution of the temperature, the water content and the microbial load (Pseudomonas) on the surface of the lean part of the ham for different scenarios. The results showed that if the transport begins while the heart of the carcasses is still warm (15°C instead of 7°C according to current regulation) the growth of microorganisms on the surface of pork carcasses is generally not more between slaughter and arrival at the cutting site.Finally, a field study validated the data obtained at the laboratory scale and carried out an energy study. It appears that whatever the percentage of warm carcasses in the semi-trailer, the cooling capacity of the cooling system is generally sufficient to evacuate the heat of the carcasses.This study has made it possible to develop a method that characterizes airflow and heat transfer methods in a particularly complex geometry. It showed the interest of coupling transfer models and predictive microbiology models. Experiments at the laboratory scale were built by reproducing the real conditions as closely as possible thanks to the support of specialists in the meat sector. Thus the model carcasses were made in molds obtained by 3D printing from X-Ray scanners of real carcasses. The results of this study are directly usable by the profession and the public authorities for the adaptation of the refrigerated transport regulations. The approach developed may be adapted for similar problems in very congested ventilated enclosures.

Streptococcus suis est une bactérie pathogène qui cause d'importantes pertes économiques dans l'industrie porcine à travers le monde. Comme il n’existe pas de vaccins commerciaux en Amérique du Nord, l'utilisation d'autovaccins administrés aux cochettes/truies pour induire des anticorps passifs chez les porcelets représente une alternative intéressante pour les producteurs. Cependant, il n’existe aucune production standardisée de ces vaccins et le produit final peut être très différent d'un laboratoire agréé à l'autre. Dans la présente étude, un vaccin autogène (« bacterin ») polyvalent contenant les sérotypes 1/2, 2, 5, 7 et 14 de S. suis a été préparé par un laboratoire agréé et utilisé dans un programme de trois doses administrées aux cochettes par voie intramusculaire. La réponse humorale (anticorps) chez les cochettes ainsi que le transfert passif d'anticorps aux porcelets ont été évalués. Contrairement à ce qui avait été publié précédemment avec un vaccin autogène produit par une autre compagnie, la réponse anticorps accrue observée chez les cochettes vaccinées était suffisante pour améliorer le transfert d'anticorps maternels aux porcelets âgés de 3 à 5 semaines. Cependant, les porcelets resteraient encore sensibles à la maladie à S. suis qui apparaît souvent pendant la deuxième partie de la période en pouponnière. Le niveau élevé d'anticorps n'a pas affecté l'excrétion de S. suis (ainsi que celle de sérotypes spécifiques de S. suis inclus dans le vaccin) chez les cochettes et les porcelets. Bien que tous les traitements antibiotiques aient été absents pendant l'essai, l'effet protecteur clinique du programme de vaccination avec le vaccin autogène n'a pas pu être évalué, car des cas limités d’infection à S. suis étaient présents pendant l'essai. D'autres essais pour évaluer l'utilité de la vaccination des cochettes/truies avec des vaccins autogènes pour protéger les porcelets de pouponnière devraient être réalisés. Il est nécessaire, pour les futurs essais sur le terrain, de toujours inclure un groupe témoin non vacciné, d'éliminer si possible tout traitement antimicrobien dans l'élevage et de confirmer l'étiologie des cas cliniques par un diagnostic en laboratoire lors de l'évaluation de l'effet protecteur de tels vaccins autogènes. / Streptococcus suis is a bacterial pathogen that causes important economic losses to the swine industry worldwide. Since there are no commercial vaccines available in North America, the use of autogenous vaccines applied to gilts/sows to induce maternal antibodies to protect piglets is an attractive alternative for producers. However, there is no universal standardization in the production of such vaccines and the final product may be highly different among licenced laboratories. In the present study, a polyvalent autogenous vaccine (“bacterin”) with S. suis serotypes 1/2, 2, 5, 7 and 14 was prepared by a licenced laboratory and used in a three-dose program given to gilts intramuscularily. The humoral (antibody) response in gilts as well as the passive transfer of antibodies to piglets were evaluated. Different from what was previously published with an autogenous vaccine produced by a different company, the increased response seen in vaccinated gilts when compared to non-vaccinated animals was sufficient to improve maternal antibody transfer to piglets of 3 to 5 weeks of age. However, piglets would still remain susceptible to S. suis disease that often appears during the second part of the nursery period. The high level of antibodies did not affect S. suis (as well as that of specific serotypes of S. suis included in the vaccine) shedding by both, gilts and piglets. Although all antibiotic treatments were absent during the trial, the clinical protective effect of the vaccination program with the autogenous vaccine could not be evaluated, since limited S. suis clinical cases were present during the trial. Further trials to evaluate the usefulness of gilt/sow vaccination with autogenous vaccines to protect nursery piglets should be done. There is a need, for future field trials, to always include a control non-vaccinated group, to eliminate if possible any antimicrobial treatment in the farm and to confirm the etiology of clinical cases by a diagnostic laboratory when evaluating the protective effect of such autogenous vaccines.

Ce mémoire de maîtrise porte sur l'effet des races porcines canadiennes sur la qualité de la viande. La revue de littérature aborde les critères globaux de qualité et de biochimie et présente un approfondissement des effets de ces traits sur les trois principales races canadiennes (Yorkshire, Landrace, Duroc). Ce document comprend aussi un rapport sur la recherche effectuée entre 2004 et 2006 sur des animaux de ces trois races provenant de 4 provinces différentes. Les résultats obtenus lors des analyses de composition et de qualité de la viande sur ces animaux sont décrits de même que les différences retrouvées entre les sexes. Entre les races, les résultats consistent principalement en une démarcation entre les animaux de race Duroc par rapport aux deux autres, ceci tant en terme d'adiposité que de pH ou de rétention d'eau. Un portrait du typage des fibres effectué est aussi présenté.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Swine postweaning diarrhea (PWD) is a disease of considerable economic importance and is commonly associated with Escherichia coli. However, the vimlence mechanisms of E. coli associated with PWD have not all been elucidated. In the present study, a collection of 32 porcine E. coli 045 strains isolated from PWD were examined genotypically for the presence of virulence detenninants and phenotypically for adherence to mammalian cells in vivo and in vitro and for the expression of virulence factors related to their pathogenicity. Our results indicated that these isolates did not possess the virulence determinants, LT, STap, STb, VT1, VT2, F4, F5, F6, and F41 of enterotoxigenic or verotoxigenic E. coll. However, the majority of the strains carry eae^-related nucleotide sequences and are able to induce attaching and effacing (A/E) lesions in experimentally inoculated gnotobiotic piglets in vivo and on pig ileal expiants in vitro. The A/E lésions induced by these strains were characterized by intimate adherence of bacteria to the intestinal epithelial cell membrane with effacement of the microvilli, identical to those observed in the natural infection of pigs and to those induced by human A/E E. coli (AEEC). We also observed that the severity and extent of A/E lésions appeared to be related to the time of onset and the severity of the diarrhea in the inoculated piglets indicating an implication of A/E lesions in the induction of diarrhea in the experimentally inoculated piglets. However, none of these 045 isolates exhibited localized adherence to HEp-2 cells. The A/E-positive 045 isolates expressed an antigenically related 97 kDa outer membrane protein. The amino-terminal sequence of this protein showed 100% identity in the stretch of all known thirteen amino acids to the EaeA protein derived from the eaeA genes of human enteropathogenic E. coli and enterohemorrhagic E. coli, indicating that it is the eaeA gene product of porcine A/E isolates. The EaeA protein of E. coli 045 is serologically related to the EaeA protein of rabbit and human AEEC strains. It has an apparent isoelectric point of 8.4, is located in the bacterial outer membrane and is exposed on the bacterial surface. Most notably, the capacity of 045 isolates to induce A/E lesions appears to be correlated to the production of the EaeA protein, suggesting that expression of the EaeA protein is important for bacterial attachment to and effacement of enterocytes. Thus, we demonstrated that the E. coli 045 isolates associated with PWD in pigs are AEEC and that expression of the EaeA protein plays an important role in the pathogenicity of these isolates. We suggest that E. coli isolates capable of inducing A/E lesions could be one of the causative agents of swine PWD. / Escherichia coli (E. colî) est une bactérie gram-négative appartenant à la famille des entérobactéries. Elle constitue une grande partie de la flore intestinale normale chez l'homme et les animaux. Toutefois, certaines souches peuvent entraîner des infections intestinales ou extra-intestinales (237). Actuellement, les souches de E. coli responsables d'infections intestinales peuvent être regroupées en sept différentes classes: E. coli entérotoxinogènes (ETEC); E. coli entéroinvasifs (EIEC); E. coli entéropathogènes (EPEC); E. coli entérohémorrhagiques (EHEC); E. coli vérotoxinogènes (VTEC); E. coli adhèrent de manière diffuse (DAEC); E. coli entéroaggregatifs (EAggEC) (214). E. coli est capable d'induire la diarrhée, via divers mécanismes. En effet, ce micro-organisme possède différents facteurs de virulence spécifiques interagissant avec la muqueuse intestinale. Les ETEC adhèrent à la muqueuse de l'intestin grêle, grâce à des adhésines fimbriaires, sécrètent des entérotoxines provocant ainsi une diarrhée aqueuse. Les EIEC envahissent les cellules épithéliales du côlon et entraînent une dysenterie (217). Les EPEC sont responsables d'un grand nombre de diarrhées infantiles. Ils sont définis comme des souches non-entéroinvasives qui ne produisent aucune entérotoxine classique (73). Les EPEC adhèrent intimement à la muqueuse intestinale causant la destruction des microvillosités. Ce type de phénomène est appelé communément des lésions attachantes et effaçantes (A/E). Le nom de AEEC a été attribué aux souches d’E. coli produisant ce type de lésions (73). Les EHEC sécrètent des vérotoxines (VT) et sont de plus en plus souvent incriminés dans des épidémies de colite hémorragique. Ces souches sont également des AEEC. Les VTEC produisent une vérotoxine. Quant aux infections induites par DAEC et par EAggEC, leur mécanisme pathogène demeure actuellement peu connu (214). Parmi les différentes catégories d'E. coli diarrhéiques, seuls les ETEC et les VTEC ont été formellement identifiés chez le porcelet (99). D'autres classes d'E. coli entéropathogènes existent probablement chez le porcelet; toutefois, leur rôle demeure méconnu. En période post-sevrage, la diarrhée constitue l'une des principales causes de morbidité et de mortalité (99). La pathogénicité de ce type de diarrhée apparaît beaucoup plus complexe que celle des diarrhées néonatales. Des agents infectieux tels que E. coli, le rotavirus et le coronavirus de la gastro-entérite transmissible sont régulièrement mis en évidence chez les porcelets diarrhéiques en période post-sevrage (99). Les E. coli sont impliqués dans 50% et plus de cas de diarrhée qui apparaissent généralement pendant la première semaine post-sevrage. La majorité des souches isolées chez ces porcelets appartiennent aux classes ETEC (155, 242), ou VTEC (122). Il existe toutefois d'autres souches d'E. coli impliquées dans les troubles de diarrhée post-sevrage. Au Québec, nous avons caractérisé des souches appartenant au sérogroupe 045 qui sont associées à la diarrhée post-sevrage du porcelet et à des lésions d'A/E. Cependant, le mécanisme impliqué dans le développement de ces diarrhées reste encore inconnu. Les objectifs de notre étude étaient multiples: (l) caractériser génotypiquement plusieurs souches 045 afin d'identifier la présence de facteurs de virulence spécifiques aux ETEC, VTEC et AEEC; (2) déterminer la capacité de ces souches à causer les lésions d'A/E au niveau de l'épithélium intestinal de porcelets gnotobiotiques et une toxicité au niveau des cellules HEp-2; (3) développer une technique in vitro permettant d'étudier la capacité des différentes souches d'E. coli 045 d'induire les lésions d'A/E; (4) identifier les principales structures membranaires d'E. coli responsables du développement des lésions d'A/E. Dans le but de caractériser génotypiquement des souches 045, nous avons démontré que les 32 souches d'E. coli 045 examinées étaient majoritairement négatives pour les sondes spécifiques aux entérotoxines LT, STap, STb, VT2 et pour les fimbriae F4 (K88), F5 (K99), F6 (987P) et F41 rencontrés chez ETEC et VTEC. Parmi ces souches, une seule était positive pour STb et trois l'étaient pour le fimbriae F4. De plus, les souches isolées ont été examinées aussi pour la présence de eaeA Ç"E. coli attaching and effacing") b^jA ("bundle-forming pili") et EAF ("E. coli adherence factor"). Ces gènes étant associés aux souches AEEC chez l'homme. Des 32 souches isolées, 25 hybridaient avec une sonde spécifique au gène eaeA et 11 avec une sonde spécifique à la protéine EAF. Cependant, aucune souche n'a réagit avec la sonde spécifique au gène bjpA. Ces résultats indiquent que les souches 045 n'appartiennent ni à la famille des ETEC ni à celle des VTEC, mais possèdent certains facteurs de virulence des AEEC. Dans le but de déterminer la capacité des souches 045 à provoquer les lésions d'A/E au niveau de l'épithélium intestinal de porcelets gnotobiotiques et une toxicité au niveau des cellules HEp-2, nous avons démontré que 10 des 12 souches eaeA-positives causent les lésions d'A/E chez les porcs nouveau-nés infectés expérimentalement, alors qu'aucune lésion d'A/E n'a été décelée avec les trois souches eaeA-négatives. De plus, nous avons observé un attachement intime des bactéries à la surface cellulaire et un effacement des microvillosités accompagnés d'une formation de structures en piédestal et en forme de coupe. Ces lésions semblent être identiques à celles décrites pour les souches d'EPEC chez l'homme. Cependant, contrairement aux souches AEEC humaines, aucune souche porcine n'a pu démontré une adhérence au niveau des cellules HEp-2. Chez le porc inoculé, nous avons pu observer une corrélation entre la sévérité des lésions et celle de la diarrhée. Cette observation indique que les lésions d'A/E pourraient être impliquées dans l'induction de la diarrhée. Nos résultats démontrent l'importance du gène eaeA dans les souches porcines. Nous avons également montré que les souches d'E. coli 045 font partie intégrante de la famille des AEEC. Nos résultats suggèrent aussi l'existence de différents mécanismes de pathogénicité chez les souches 045. Afin de déterminer la capacité des souches d'E. coli 045 à induire des lésions d'A/E, nous avons développé une nouvelle technique m vitro utilisant la culture de l'iléon de porcelet nouveau-né. Lors de l'inoculation des cultures avec des isolats 045, nous avons observé un attachement des bactéries et un effacement des microvillosités accompagnés de structures en piédestal et en forme de coupe. L'attachement initial des bactéries aux entérocytes a été observé deux à quatre heures après l'inoculation et les lésions de type A/E ont été observées huit heures après l'inoculation. Nous proposons ici un modèle in vitro permettant d'étudier la capacité des E. coli à causer des lésions de type A/E. Les résultats obtenus montrent que 22 des 24 isolais 045 eaeA-positifs induisent des lésions de type A/E dans les explants de l'iléon. De plus, in vitro, certaines souches sont plus pathogènes que d'autres. Cette différence de rapidité dans l'induction des lésions d'A/E est probablement due aux facteurs de virulence de la bactérie. Ces résultats indiquent que certains déterminants impliqués dans le développement des lésions d'A/E pourraient être présents dans certains isolats et absents dans d'autres. Utilisant des modèles in vitro et in vivo, nous avons aussi démontré que seuls les isolats eaeA-positïîs sont capables d'induire les lésions d'A/E typiques. Nos résultats suggèrent donc que le déterminant eaeA joue un rôle important dans l'induction des lésions d'A/E. Cependant, ti-ois isolats eaeA-positïîs n'ont pas induit ce type de lésions. Quatre hypothèses sont déjà suggérées: (l) une défectuosité du gène eaeA; (2) une régulation de l'expression du gène eaeA; (3) l'absence d'un déterminant dont la fonction est similaire au BFP; (4) ou alors l'intervention d'un facteur inconnu. Afin d'identifier les structures de surface d'E. coli du sérotype 045 impliquées dans le développement des lésions d'A/E, l'expression de la protéine EaeA ou intimine, produit du gène eaeA, a été déterminé sur gel de polyacrylamide (SDS-PAGE) et immunobuvardage. Les résultats obtenus montrent que la majorité (20/22) des souches attachantes et effaçantes d'E. coli expriment une protéine de 97 kDa, alors que cette protéine est absente dans les dix souches non attachantes et non effaçantes. D'autre part, la séquence d'acides aminés N-terminale de la protéine de 97 kDa démontre une homologie avec la protéine EaeA déduite par le gène eaeA des souches EPEC et EHEC humaines. Les résultats du séquençage protéique suggèrent également que la maturation de la protéine EaeA des AEEC ainsi que celle de la protéine EaeA des EPEC et des EHEC s'effectue au niveau du 40e acide aminé. Le premier acide aminé inconnu de la protéine de 97 kDa de la souche 045 porcine correspond au 40 acide aminé (asparagine) de la protéine EaeA des EPEC et des EHEC. Ces conclusions ont été obtenues par comparaison avec le gène eaeA. Une électrophorèse (isoelectric focusing) de la protéine EaeA purifiée par la technique d'immunoaffinité indique que le pl de la protéine EaeA est de 8.4 comparé au pl de 9.5 de la protéine EaeA des souches humaines (358). La protéine EaeA du sérotype 045 constitue une des protéines de la membrane externe des bactéries. Enfin, en utilisant le sémm polyclonal généré par une immunisation de lapin avec des E. coli porcins 045, ou RDEC-1 ou encore en utilisant des anticorps (E2348/69) d'origine humaine, nous avons observé des réactions sérologiques croisées chez différentes espèces animales. Nous avons produit des anticorps monoclonaux spécifiques à la protéine EaeA de souche porcine. L'hybridome Cil, dirigé spécifiquement contre la protéine EaeA, réagit avec une protéine EaeA des souches AEEC de lapin, mais ne reconnaît pas les souches d'origines humaine et canine. Cet anticorps monoclonal semble reconnaître la forme conformationnelle de l'épitope ainsi que sa forme dénaturée. Par immunobuvardage, cet anticorps réagit également avec la protéine EaeA de la souche de lapin (RDEC-1), mais ne réagit pas avec des souches d'origine humaine (E2348/69) ou canine (89-4221). Nous avons démontré, à l'aide d'anticorps polyclonaux, par immunobuvardage et ELISA, que les protéines EaeA sont spécifiques des sérogroupes 045, excepté pour la souche 81-4420. Dans la présente étude, nous avons observé par ELISA des variations dans la production des protéines EaeA parmi les isolats porcins A/E 045. Une ix n correlation significative (p < 0.05) a été observée entre la quantité de protéine EaeA exprimée et la sévérité des lésions d'A/E induites m vivo par les isolats du sérogroupe 045. Ces résultats montrent une corrélation entre la production de la protéine EaeA et la capacité d'induire les lésions d'A/E. D'autre part, la quantité de protéine EaeA produite in vitro, pourrait aussi déterminer la sévérité des lésions d'A/E in vivo. Utilisant une technique d'immunofluorescence (IF) et un test de sensibilité de la protéine EaeA à certaines protéases, nous avons démontré que la protéine EaeA est localisée A la surface de la bactérie. D'une part, l'anticorps Cil réagit avec la bactérie entière indiquant ainsi la présence de la protéine native EaeA à la surface bactérienne. D'autre part, la dégradation de la protéine EaeA de la souche 045 AEEC par la papaïne a été observée lorsque (a) la cellule bactérienne est intacte; (b) les OMPs et la protéine EaeA purifiée sont soumis à des concentrations croissantes de papaïne, indiquant que la protéine EaeA est exposée A la surface externe de la bactérie. La localisation sur la surface externe de la bactérie est probablement nécessaire pour que la protéine EaeA puisse se lier à un ligand présent sur les cellules de mammifères. En conclusion, nous avons démontré qu'E. coli du sérogroupe 045, associé à la diarrhée post-sevrage du porc, induit des lésions attachantes et effaçantes m vivo et in vitro. Ces souches sont donc des AEEC. Leur capacité d'induire des lésions d'A/E semble être liée à la présence du gène eaeA et non au gène bjpA ou au facteur EAF. Nos résultats suggèrent que la protéine EaeA du sérotype 045 joue um rôle important dans la pathogénicité de la bactérie. En tenant compte des différents sérogroupes et de la presence ou absence du gène bjpA, les isolats d’E. coli du sérogroupe 045 différent des EPEC humains. Cependant, ces isolats ressemblent beaucoup plus aux EPEC humains qu'à toute autre catégorie d'E. coli diarrhéique. Nous considérons donc que les isolats d'E. coli caractérisés dans cette étude sont des EPEC-porcins (EPEC-P).