Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Depuis 1991, année de mon recrutement au CNRS, mon activité de recherche est centrée sur l'étude d'une famille d'enzymes intervenant dans la biosynthèse protéique : les aminoacyl-tRNA synthétases. Mon travail s'est articulé autour de l'étude de leur organisation fonctionnelle et de la compréhension des bases moléculaires de la reconnaissance spécifique entre ces enzymes et leurs substrats. Des approches multidisciplinaires (biologie moléculaire, biochimie, cristallographie aux rayons X, enzymologie et génétique) ont été mises en œuvre pour une exploration globale de ces problèmes. Nous avons pu progresser dans la connaissance de deux enzymes modèles : l'aspartyl-tRNA synthétase et l'arginyl-tRNA synthétase, deux enzymes appartenant respectivement à la classe II et à la classe I des aminoacyl-tRNA synthétases. Nous avons localisé les sites de fixation des différents substrats, proposé des mécanismes catalytiques et sélectionné in vivo des variants d'aminoacyl-tRNA synthétases et de tRNAs aux propriétés de reconnaissance modifiées.

L'amélioration de l'efficacité alimentaire est un enjeu économique et environnemental important pour la production porcine. L'aliment est le premier poste de dépenses en élevage porcin, et le restera vraisemblablement au vu de l'évolution du coût des matières premières. Historiquement, l'efficacité alimentaire a été améliorée en sélectionnant, avec succès, pour une diminution de l'indice de consommation (IC), qui représente l'efficacité de conversion de l'aliment en gain de poids. Dans un contexte d'évolution des objectifs de sélection, de nouvelles stratégies d'amélioration de l'efficacité alimentaire sont recherchées. Ce travail de thèse propose d'en explorer certaines en utilisant des données enregistrées en stations publiques de contrôle de performance entre 2000 et 2009 dans les quatre races porcines en sélection collective en France, deux races maternelles (Large White femelle et Landrace) et deux races paternelles (Large White mâle et Piétrain). L'approche privilégiée s'appuie sur la consommation moyenne journalière résiduelle (CMJR), qui est un critère d'efficacité alimentaire indépendant des performances des animaux, afin d'estimer ses relations génétiques avec les performances de production, ainsi qu'avec les quantités d'azote et de phosphore excrétées. Dans un premier temps, l'étude d'une population expérimentale Large White a montré que les corrélations génétiques entre sexes pour la CMJR étaient proches de 1, permettant par la suite de comparer les estimations de paramètres obtenues sur des femelles Piétrain à celles obtenues sur les mâles castrés des trois autres races. Nous montrons que ce caractère a une héritabilité (h²) comprise entre 0,21 et 0,33 selon les races, qu'il est un peu moins héritable que l'IC (h² entre 0,30 et 0,40), que ces deux caractères présentent des corrélations génétiques favorables (entre 0,52 et 0,85), et que si la CMJR est par définition phénotypiquement indépendante des caractères de croissance et de composition corporelle, elle l'est aussi au niveau génétique (corrélations inférieures à 0,16 en valeur absolue quelle que soit la race). En revanche, la CMJR, comme l'IC, a des relations génétiques antagonistes avec les caractères de qualité de la viande. Cependant, nous montrons que la CMJR, contrairement à l'IC, n'est pas affectée par le génotype halothane en ségrégation chez le Piétrain. Enfin, des corrélations génétiques très élevées avec l'IC (0,97 et plus), et plus modérées avec la CMJR (entre 0,38 et 0,86) ont été trouvées pour l'excrétion d'azote et de phosphore, suggérant la réduction attendue des rejets en réponse à la sélection sur l'efficacité alimentaire. Ces corrélations étaient globalement plus élevées dans les races paternelles que dans les races maternelles. Enfin, l'étude des cinétiques de croissance et d'ingestion des animaux en fonction de leur niveau d'efficacité alimentaire a montré qu'une sélection pour des animaux plus efficaces ne peut être réalisée qu'en adaptant la formulation des aliments, notamment leur concentration en acides aminés, de façon à permettre la pleine expression de leur potentiel génétique. / Improvement of feed efficiency is a main economic and environmental goal for pig production. Feed is the first component of cost production for pig farmers, and this will remain the case due to the evolution of feedstuffs cost. Historically, feed efficiency has been improved through selection, with success, for a decrease of feed conversion ratio (FCR) representing efficiency of feed conversion into body weight gain. In a context of evolving breeding objectives, new strategies of feed efficiency improvement are investigated. This PhD work has studied some of them using data collected in the French central test stations between 2000 and 2009 for the four main pigs breeds used in collective selection, i.e. two dam breeds (Large White dam line and Landrace) and two sire breeds (Large White sire line and Piétrain). The main approach retained here deals with residual feed intake (RFI), which is a criterion of feed efficiency independent from animal's performance level, in order to estimate its genetic relationships with usual production traits, and also with nitrogen and phosphorus quantities excreted by the animals. In a first step, a study of an experimental Large White population showed that genetic correlations between the three sexes for RFI were very close to 1 for RFI. This result allowed the comparisons of the results obtained on Piétrain females with those obtained on castrated males in the three other breeds. We showed that RFI had an heritability (h²) ranging between 0.21 and 0.33 depending on the breed, slightly less heritable than FCR (h² between 0.30 and 0.40) and with a favourable genetic correlation between them (between 0.52 and 0.85). The RFI is, by definition, phenotypically independent from growth rate and carcass composition traits, and this was also the case at the genetic level (genetic correlations lower than 0.16 in absolute values whatever the breed). However, RFI, like FCR, did not display favourable genetic correlations with meat quality traits. Contrary to FCR, RFI was shown to be unaffected by the halothane genotype segregating in the Piétrain breed. Very high genetic correlations with FCR (0.97 and higher), and more moderate genetic correlations with RFI (between 0.38 and 0.86) were found for nitrogen and phosphorus excreted quantities, which indicates that the reduction of excreted quantities is expected in response to selection for a better feed efficiency. These genetic correlations were globally higher in sire lines than in dam lines. Finally, the study of growth and feed intake curves of animals classified according to their feed efficiency level (either RFI or FCR) suggested that breeding for more efficient animals could not be conducted without an adaptation of feed formulation (e.g. for amino acids concentration), in order to allow the full expression of their genetic potential.

Le développement de l’halioticulture est récent et a été très rapide au niveau mondial. Il s’explique par une demande supérieure à l’offre et par un épuisement des stocks dans le milieu naturel. Pour soutenir leur développement, la plupart des filières de production halioticole ont récemment mis en place des programmes de sélection génétique. En France, la filière ormeaux peine à se développer. Cette thèse CIFRE, cofinancée par France Haliotis, seule écloserie d’ormeau en France, a donc été initiée afin de définir les bases d’un programme de sélection pour améliorer la rentabilité de son élevage. La thèse s’est déroulée en deux étapes : l’étude des effets du processus de domestication observés sur les ormeaux issus de cette écloserie, et l’estimation de paramètres génétiques dans son système de production. Deux expérimentations comparant une population sauvage et une population d’élevage ont permis de montrer que les ormeaux produits sur l’élevage jusqu’en 2013 présentaient des performances égales à celles des ormeaux sauvages. A l’âge adulte, les ormeaux d’élevage ont néanmoins montré une moins grande sensibilité aux manipulations d’élevage et un comportement d’évitement des prédateurs produit par rapport aux ormeaux sauvages. L’estimation de paramètres génétiques a pu être effectuée grâce à la constitution d’un jeu de 123 marqueurs SNP permettant la reconstruction du pedigree de familles élevées en mélange pendant 4 ans. L’estimation de l’héritabilité de différents caractères associés à la croissance montre que des progrès importants pourraient être obtenus par sélection sur le poids à 42 mois. En revanche, les caractères comportementaux et physiologiques étudiés dans cette thèse n’apparaissent pas ou peu héritable. Un programme de sélection adapté au système de France Haliotis a donc été proposé pour améliorer le poids des animaux à 4 ans. L’analyse des corrélations génétiques suggère qu’une sélection multicritères pour améliorer conjointement la croissance, le taux de chair et contrôler l’évolution du développement gonadique, pourrait également être envisagée. / In the context of an increasing demand and a declining supply from fisheries, worldwide aquaculture production of abalone has greatly increased in the last decades. Selective breeding has been initiated to improve growth in major abalone species. In France, the abalone production was initiated 30 years ago and struggles to develop. This CIFRE PhD co-financed by France Haliotis, the only French hatchery in activity, was initiated to study early domestication process of farmed abalone population and to provide knowledge required to design a selective breeding program adapted to this company. Wild and farmed populations were compared, showing that, until 2013, farmed and wild abalone presented similar performances. However, lower physiological and behavioural responses to farm stressor were observed, as well as less response to predator contact.Estimations of genetic parameters were performed using a novel set of 123 SNP markers in order to successfully assign parentage in a single cohort resulting from the reproduction of 40 broodstock reared under common conditions over 4 years. Heritability estimates were obtained for a large number of production traits, indicating that individual selection of live weight when 42-month-old would lead to significant gains. A selective breeding program suitable for France Haliotis production system has been proposed to improve the weight at 4 years. The analysis of genetic correlations suggest that a multi-criteria and selective breeding program to improve growth, meat yield and to control reproductive allocation could also be established, but would be more complex to implement

Dans un contexte où la demande mondiale en viande de poulet ne cesse d’augmenter, les qualités technologique et sensorielle de cette viande sont devenues un enjeu majeur pour l’industrie. L’analyse de deux lignées de poulet divergentes pour le pH ultime (pHu) du filet confirme que la génétique est un déterminant majeur de ce caractère. Leur comparaison montre qu’augmenter le pHu du filet par sélection impacte le pHu d’autres muscles et améliore de nombreux critères dont le pouvoir de rétention d’eau, le rendement technologique et la tendreté de la viande. Si l’histologie et la composition biochimique du muscle ne sont pas affectées par la sélection, nos résultats suggèrent un lien défavorable entre un trop faible niveau des réserves énergétiques musculaires et l’incidence de défauts structuraux telle que les striations blanches. Par contre, aucun antagonisme génétique entre le pH ultime et les caractères de production (poids vif, rendement en viande et indice de consommation) n’a été observé. / In a context where the global demand for chicken meat is increasing, technological and sensory qualities of this meat have become a major issue for the poultry industry. The analysis of two chicken lines divergent for ultimate pH (pHu) of breast fillets confirms that genetics is a major determinant of this trait. Between-lines comparison shows that increasing the pHu by selection changes the pHu of other muscles and improves many other quality criteria such as water-holding capacity, curing-cooking yield and meat tenderness. Although histology and biochemical composition of the muscle are not affected by the selection, our results suggest an unfavorable relationship between low muscle energy reserve and the incidence of structural defects such as white striping. On the contrary, no negative association between ultimate pH and production traits (body weight, meat yield and feed conversion ratio) was observed.

Ce travail de thèse a eu pour objectif d’identifier les mécanismes majeurs intervenant dans la régulation de l’adiposité musculaire chez la truite arc-en-ciel. Pour cela, nous avons analysé les effets combinés de la sélection génétique et de l’alimentation, facteurs prépondérants de variation de l'adiposité. Deux lignées de truites arc-en-ciel sélectionnées sur la teneur en lipides du muscle dorsal ("muscle gras" et "muscle maigre"), ont été nourries pendant 6 mois avec un régime contenant 10 ou 23% de lipides (% de la matière sèche). Nous avons mesuré l'activité et/ou l'expression d’enzymes clé des principales voies métaboliques intervenant dans l'utilisation de l'énergie, puis développé une analyse différentielle globale à l’échelle du transcriptome (microarray nylon) et du protéome (électrophorèse bidimensionnelle). Ces analyses portent sur le muscle blanc, tissu cible de la sélection, et le foie, carrefour métabolique et site majeur de la lipogenèse chez les poissons. Les résultats obtenus confirment l’effet inhibiteur d’un apport alimentaire riche en lipides sur la lipogénèse et la désaturation des acides gras dans le foie, déjà observé chez des individus de plus grande taille, et fournissent de nouvelles connaissances sur l’effet exercé sur les autres voies, en particulier la protéolyse. Ces analyses ont également permis de mettre en évidence des différences métaboliques existant entre lignées, qui concernent non seulement le métabolisme des lipides mais aussi celui des autres substrats énergétiques. Il apparaît que les deux moyens utilisé pour augmenter la teneur en lipides du muscle mettent en jeu des mécanismes moléculaires différents. Nos travaux ont permis d’identifier deux gènes dont l’expression est augmentée dans le muscle en réponse à un apport alimentaire riche en lipides et par la sélection génétique en faveur d’un indice d’adiposité musculaire élevé, et qui pourraient être des marqueurs moléculaires de l’adiposité musculaire. / The objective of the study was to identify genes and proteins that are involved in the control of muscle fat deposition in rainbow trout. We analyzed the combined effects exerted by genetic selection and dietary treatment, which are the two main factors that can be used to manage body fat content. Two lines of rainbow trout, obtained after 3 generations of divergent selection for high or low muscle fat content, were fed diets containing either 10% or 23% lipids (% dry matter), for six months. We analyzed the activity and gene expression of key enzymes involved in energy utilization, and performed a more global approach through transcriptome (nylon microarray) and proteome (two- dimensional electrophoresis) analysis. We analyzed the liver, which is the centre of intermediary metabolism and the main site of lipogenesis in fish, and the muscle, the target tissue of the selection provedure. The results confirmed the depressing effect exerted by a lipid rich diet on lipogenesis and fatty acid desaturation, already described in larger size fish, and provided new insight about the effect exerted on the other metabolic pathways, in particular the proteolysis. These analyses pointed out metabolic differences existing between lines. They involved not only lipid metabolism, but also the other pathways of nutrient utilization. With regard to their muscle-fattening effect, the dietary treatment and the genetic selection appear to act through different molecular mechanisms. These analyses allowed the identification of two genes that are over-expressed in muscle upon both high dietary lipid supply and upward selection for muscle fat content, suggesting that these two genes could be relevant molecular markers of muscle fattening.

La gestion des ressources génétiques animales domestiques est aujourd'hui au cœur d'une actualité renouvelée. La gestion de tels biens communs territorialisés repose sur des dispositifs coopératifs impliquant un nombre croissant d'acteurs. Se pose alors la question des modes de pilotage de ces dispositifs et des crises de la coopération qui peuvent les fragiliser, véritables enjeux pour le maintien de la biodiversité. Au travers de l'analyse des dispositifs de sélection des races ovines laitières locales des Pyrénées-Atlantiques, cette thèse vise à montrer l'intérêt d'une approche multi-niveaux de la coopération autour de biens communs. Nous proposons de considérer les biens communs non comme donnés mais comme résultant d'un processus de conception. Ainsi une approche généalogique retraçant l'évolution des formes de coopération autour de ces biens nous permet de construire quatre régimes de coopération (communautaire, entrepreneurial, intensif et découplé) dont les dynamiques expliquent en partie les tensions actuelles autour des ressources concernées. Nous montrons ensuite l'importance d'étudier ces dispositifs non par les intentions des managers mais par les effets et les usages inattendus de leur instrumentation technique, scientifique et gestionnaire. Leur étude fine questionne l'universalité des modèles scientifiques et techniques, souvent considérés comme neutres par leurs concepteurs. Mais la coopération autour de biens communs nécessite aussi la gestion de la qualification collective de ces biens impliquant les usagers, activité dont l'importance est souvent minimisée par les gestionnaires de ces dispositifs. L'étude des instruments utilisés dans les activités de qualification des animaux permet de dépasser les controverses et dichotomies entre formes de connaissances, et de réfuter le mythe d'un régime scientifique pur de production de connaissances sur les animaux. Nous proposons enfin une analyse du marché des biens et des services produits par ces dispositifs, montrant l'inexistence d'un marché auto-régulateur des ressources génétiques. L'important est donc de gérer la diffusion de ces ressources pour maintenir la légitimité des dispositifs. Ce travail permet de mieux comprendre le rôle de l'instrumentation dans la coopération pour la production de biens communs territorialisés. Il s'agit alors de concevoir une instrumentation favorisant les apprentissages et la gestion de la diversité des points de vue.

Que l’on parle de « technosemen », de « cyborg babies » ou de « techno-birth », force est de constater que le recours aux nouvelles technologies de reproduction participe d’une reconfiguration des processus biologiques. On assiste à une technicisation du corps qui entraine sa parcellisation et rend possibles son exploitation et sa commercialisation en pièces détachées. Or, la mise en valeur des substances biologiques est souvent accompagnée de leur rematérialisation dans l’imaginaire social. En nous intéressant à l’industrie du don de gamètes, nous cherchons à comprendre comment elle marchandise les substances reproductives en reconstituant le corps du donneur. La littérature est abondante sur la participation des nouvelles technologies de reproduction au renouveau identitaire et sociétal. Nous souhaitons donc décaler le regard et réfléchir sur la manière avec laquelle la sélection génétique opérée en clinique de reproduction nous révèle des schémas sociaux qui interviennent dans la dimension identitaire du corps. Dans le cadre de ce mémoire, il s’agira d’analyser les discours entourant le recrutement et la présentation des donneurs sur les sites internet de banques de gamètes au Canada et aux États-Unis. Nous montrerons que l’industrie du don de sperme et d’ovules, qui s’insère dans ce que l’on appelle la bioéconomie, participe à la reproduction d’une vision des formations sociales qui est à la fois genrée, racialisée et stratifiée par classes sociales. / Whether we talk about “technosemen”, “cyborg babies” or “techno-birth”, it all comes down to one thing: the use of the latest reproductive technologies is part of a redesign of the biological processes. What we are witnessing is that the body is being technified and ultimately broken down in such a way that it can be exploited and marketed in spare parts. However, because they’re being valued, the biological substances are often also rematerialized in the social consciousness. In looking at the gamete donation industry, we are trying to understand how it treats the reproductive substances as commodities in reconstructing the donor’s body. There is plenty of literature on how the new reproductive technologies are contributing to the identity and societal renewal. Our goal is therefore to look beyond and reflect on how much the genetic selection performed in fertility clinics says about the social patterns that enter in the identity dimension of the body. This thesis analyses the rhetoric used on the websites of sperm and egg banks in Canada and in the United States to recruit and present the donors. We will show that sperm and egg donations, which come within what is now called the bioeconomy, replicate a certain vision of social groups which are altogether classified by gender, race and social class.