Il y a actuellement une pression mondiale pour revoir les pratiques d'utilisation des antimicrobiens (UAM) en production animale afin de limiter la propagation de bactéries résistantes aux antibiotiques. Conséquemment, les Producteurs de Poulet du Canada examinent la possibilité de réduire leur UAM en supprimant les antibiotiques médicalement importants en médecine humaine (AIM) des programmes préventifs avec la mise en place de leur stratégie de réduction de l’UAM. Cependant, les informations sont rares sur les conséquences de telles approches dans un contexte canadien. L'objectif de cette thèse était d'étudier les impacts sur les performances zootechniques, le contrôle des maladies intestinales et le microbiote cécal de deux stratégies de réduction de l'UAM dans des troupeaux commerciaux de poulets de chair par rapport à une UAM conventionnelle. Sur sept fermes commerciales de poulets de chair, un poulailler a été attribué aux traitements de réduction des antibiotiques pour six troupeaux consécutifs, tandis qu'un poulailler similaire sur le même site a été alloué à l'UAM conventionnelle (CONV) pour six troupeaux consécutifs (n = 84). Les stratégies de réduction des antibiotiques consistaient en l'utilisation continue d'ionophores dans l'alimentation sans (TX1) ou avec de l'acide butyrique (TX2). Aucune différence statistique (p > 0.05) n’a été notée entre TX1, TX2 et CONV sur les performances zootechniques et la santé intestinale. Les comptes d’oocystes d’Eimeria spp. étaient significativement (p < 0.05) inférieurs entre 22 et 34 jours d'âge dans les troupeaux CONV comparé aux TX1 et TX2. Le type de programme antibiotique a eu un impact relativement mineur (valeur R = 0.039), mais statistiquement significatif (p = 0.002), sur le microbiote cécal, tandis que les facteurs environnementaux ont montré les corrélations significatives (p = 0.001) les plus fortes avec le microbiote. Parmi les composantes du microbiote cécal associées à la croissance, le gain quotidien moyen (GMQ) était significativement associé à la Richesse bactérienne (p < 0.05). L’abondance relative de la famille bactérienne Lachnospiraceae fut la mesure la plus fortement corrélée à un GMQ augmenté, tandis que l’abondance relative de nombreuses familles bactériennes, incluant les Porphyromonadaceae, les Planococcaceae et les Veillonellaceae, fut corrélée à un faible GMQ. Ces taxons défavorables formaient un vaste réseau de corrélations positives entre elles, et négativement corrélées aux Lachnospiraceae. En conclusion, ces travaux ont contribué à améliorer la résilience de l'industrie avicole en fournissant des stratégies alternatives aux AIM pour prévenir les maladies intestinales. Des connaissances importantes sur le microbiote cécal des poulets de chair furent générées et pourront considérablement influencer les directions futures de la manipulation du microbiote pour favoriser la croissance. Par exemple, un paradigme important a été remis en question en illustrant que les additifs médicamenteux dans l'alimentation n’influencent que marginalement le microbiote cécal et que ce sont plutôt des facteurs environnementaux qui sont fortement impliqués dans la formation des communautés bactériennes cécales. La clé pour développer un microbiote cécal idéal chez les poulets de chair pourrait résider dans la capacité d'influencer ces facteurs, plus particulièrement l'exposition précoce à des communautés bactériennes bénéfiques et le contrôle de la flore résidente spécifique à la ferme. / There is a global pressure to review current antimicrobial use (AMU) practices in animal production and limit large-scale propagation of antibiotic resistant microorganisms. Consequently, the Chicken Farmers of Canada are examining the possibility to responsibly reduce AMU by discontinuing medically important antibiotics (MIAs) for humans from disease prevention programs of broiler chicken flocks through the implementation of their Antimicrobial Use Reduction Strategy. However, information is sparse on the consequences of such approaches in a Canadian commercial poultry production context. The general objective of this thesis was to investigate the impacts of two strategies reducing AMU in commercial broiler chicken flocks on zootechnical performance, control of intestinal diseases and the cecal microbiota compared to conventional AMU. On seven commercial broiler chicken farms, a house was allocated to the antibiotic reduction treatments for six consecutive flocks, while a similar house on the same premises was assigned to the conventional AMU (CONV) for six consecutive flocks (n = 84). The antibiotic reduction strategies consisted of continuous in-feed ionophores without (TX1) or with butyric acid (TX2). There were no statistical differences (p > 0.05) between TX1, TX2 and CONV for zootechnical performance and intestinal health. Predicted Eimeria spp. oocysts were significantly lower (p < 0.05) between 22 to 34 days of age in CONV flocks compared to TX1 and TX2. The type of antibiotic program had a relatively minor impact (R-value = 0.039), but statistically significant (p = 0.002), on the cecal microbiota composition, while environmental factors such as the farm and flock cycle showed the strongest statistically significant (p = 0.001) correlations with the microbiota composition (R-values of 0.239 and 0.374, respectively). Amongst the cecal microbiota components associated with weight gain, the average daily gain (ADG) was significantly associated with bacterial Richness (p < 0.05). The relative abundance of the bacterial family Lachnospiraceae was the most important measure correlated with ADG, while the relative abundance of numerous bacterial families, including Porphyromonadaceae, Planococcaceae and Veillonellaceae, were correlated with decreased growth rate. These unfavourable taxa formed a large network of positive correlations, indicating potential co-occurring synergies between these undesirable taxa. This network was also negatively correlated to Lachnospiraceae. In conclusion, the findings in this work contributed to improve the sustainability of the modern poultry industry by providing feasible alternatives to the practice of using MIAs for the prevention of intestinal diseases in broiler chickens. This project also generated important knowledge on the cecal microbiota of broiler chickens that could considerably influence future directions of microbiota manipulation in a perspective of improving zootechnical performance. For instance, an important paradigm was challenged by the indication that in-feed antibiotics and prebiotics may only influence marginally the microbiota during grow-out. Rather, this work suggests environmental factors are strongly involved in shaping the bacterial communities residing in the ceca of broiler chickens. Hence, the key to successfully develop an ideal cecal microbiota in broiler chickens may reside in the ability to influence such factors, more specifically the early exposure to beneficial bacterial communities and the control of farm-specific resident flora.

La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) est un processus incontournable dans de nombreux contextes normaux et pathologiques, tels que gastrulation, organogenèse, fibroses et cancers. Cette transformation de cellule épithéliale en cellule mésenchymateuse est indissociable de l'acquisition de propriétés migratoires et est généralement associée à un changement de destin cellulaire. Différentes voies moléculaires sont impliquées selon le contexte de l'EMT concernée. Récemment, notre laboratoire a mis en évidence que la voie Notch cytoplasmique contrôle l'EMT des cellules de la lèvre dorso-médiale du somite (DML). Les crêtes neurales exprimant DLL1 activent « en passant » le récepteur NOTCH, liberant ainsi le domaine intra-cytoplasmique de NOTCH (NICD). Dans le cytoplasme, NICD inhibe la kinase GSK3ß, conduisant à la stabilisation de SNAIL, un gène maître de la transition épithélio-mésenchymateuse. Il en résulte une libération de la βcaténine des jonctions adhérentes qui, après translocation dans le noyau, active la transcription des gènes de la myogénèse (Myf5). Ainsi, l'activation de la voie Notch cytoplasmique permet une induction concomitante de l'EMT et de la myogénèse. La fonction cytoplasmique de Notch reste controversée et le mécanisme par lequel NICD inhibe GSK3ß reste obscur. Au cours de ma thèse j'ai cherché à élucider le mécanisme par lequel NICD inhibe l'activité kinase de GSK3ß. J'ai confirmé l'interaction de GSK3ß et de NICD en démontrant leur interaction via CoIP. Après avoir démontré l'implication de la sérine-thréonie kinase AKT dans la myogenèse des cellules de la DML, j'ai mis en évidence, via CoIP et électroporation, que l'inhibition GSK3ß par NICD est très certainement médiée par AKT, connue pour être impliquée dans l'EMT et inhiber GSK3ß par phosphorylation. En comparant le NICD1 de poulet et les 4 NICD de souris, j'ai montré que l'expression exogène de ces 5 molécules induit l'EMT et la différenciation myogénique de manière similaire. J'ai aussi montré que parmi des différents domaines de NICD, le domaine RAM, connu pour se lier à l'ADN (via RBPJ), est nécessaire et suffisant à l'inhibition de GSK3ß. Un second axe de ma thèse a été de tester l'implication de la voie Notch cytoplasmique dans d'autres contextes d'EMT. Pour ce faire, j'ai mis en évidence que cette voie est impliquée dans les autres lèvres du dermomyotome mais aussi dans les crêtes neurales qui délaminent du toit du tube neural. J'ai en particulier mis en évidence une co-activation des voies Wnt et Notch, une inhibition de la kinase GSK3ß par NICD cytoplasmique ainsi qu'une inhibition de la différenciation en présence d'une ß-caténine mutée, retenue à la membrane, ou en présence d'une molécule SNAIL2 dominant-négative. Le dernier axe de ma thèse a consisté à élucider le mécanisme de régulation de l'induction de l'EMT et de la myogenèse via l'activation de NICD. Il a été mis en évidence que toutes les cellules de la DML peuvent être activées via DLL1 et que la surexpression massive de NICD dans la DML provoque une différenciation massive et une déplétion du groupe de cellules progénitrices. Afin de déterminer si la régulation de cette initiation se fait avant ou après induction de NICD, j'ai créé un plasmide permettant de répondre à cette question et afin de visualiser son expression in vivo, j'ai initié une collaboration avec une équipe de l'ILM afin de créer un microscope vertical SPIM biphoton permettant l'observation d'embryon de poulets vivants [etc...] / The epithelio-mesenchymal transition (EMT) is a well-known mechanism by which epithelial cells lose their adherent connections and gain migratory properties, associated with a gain of a mesenchymal phenotype. This EMT is required in numerous processes as gastrulation, organogenesis, fibrosis and cancers. Various molecular pathways orchestrate the EMT depending on the EMT biological context. Recently, our laboratory highlighted the implication of the cytoplasmic Notch pathway in the dorso-medial lip (DML) EMT. In the DML tissue, theEMT is synchronized with differentiation pathways, to generate cells forming the primary myotome. Our laboratory showed that neural crests cells expressing DLL1 activate NOTCH receptor of the DML cells, via a “kiss and run” model. This leads to NOTCH cleavage, releasing an activated intra-cytoplasmic NOTCH domain (NICD). In the cytoplasm, NICD inhibits the GSK3ß kinase, leading to the stabilization of SNAIL and the free cytoplasmic ßcatenin. These molecules translocate into the nucleus and lead to the activation of MRF as Myf5 (ß-catenin) and to the repression of adherent genes (SNAIL). Therefore, Notch cytoplasmic pathway allows a synergized induction of both, the EMT and myogenic programs. This pathway remains controversial and the precise mechanism how NICD inhibits GSK3ß needs to be elucidated. Therefore, the aim of my thesis project was to clarify how NICD inhibits GSK3ß activity. First, I confirmed that NICD and GSK3ß physically interact by CoIP. Moreover, I demonstrated that the serin-threonin kinase AKT, known to inhibit GSK3ß by phosphorylation and also to mediate EMT in cancer, can physically interact with NICD in the cytoplasm. I have also shown that AKT mediates the induction of the myogenic program through the inhibitory phosphorylation of GSK3ß and that SNAIL is downstream of AKT. Together, these experiments indicate that AKT mediates, through phosphorylation, the cytoplasmic NICD inhibition of GSK3ß leading to myogenesis. A comparison of the chicken NICD1 and the 4 isoforms of mouse NICD highlighted that these 5 proteins induce EMT and myogenesis similarly. The dissection of the different conserved domains in the 5 different NICD proteins demonstrated that the RAM domain, known to activate transcription by binding to RBPJ, is necessary and sufficient for GSK3ß inhibition. A second axis of the thesis has been to test the involvment of the cytoplasmic Notch pathway in other EMT contexts. First, I highlighted that this pathway induces myogenesis, showing that NICD inhibits GSK3ß activity in the ventro-lateral lip. I further demonstrated that the cytoplasmic Notch pathway is implicated in the EMT and differentiation of the neural crests cells delaminating from the dorsal neural tube. Particularly, I have shown a co-activation of the Wnt and Notch pathway in premigratory and migratory neural crests. Moreover, I demonstrated a cytoplasmic inhibition of the kinase activity of GSK3ß by NICD, as well as the induction of the differentiation by cytoplasmic ß-catenin or SNAIL2. In a third axis of my thesis, I tried to clarify the regulatory mechanism involved in Notch activation. Previously it has been demonstrated that in all the DML cells Notch can be activated by an overexpression of DLL1 and that an ectopic expression of NICD in the DML cells induce a massive differentiation and depletion of the progenitor pool. To determine if the regulation of this initiation of the myogenic program occurs before or after Notch activation, I designed a plasmid to visualize Notch activation in vivo. In order to be able to follow the DLM cells and Notch activation in vivo, I initiated a collaboration with an ILM team to create a vertical SPIM biphoton microscope. In the future, this microscope will allow us to follow cells in living chicken embryos [etc...]