L'analyse chromosomique sur puce ADN (ACPA) tend à devenir le principal examen diagnostique dans la déficience intellectuelle (DI). Parmi les techniques d'ACPA, les puces SNP ont l'intérêt de pouvoir détecter les pertes d'hétérozygotie, et par conséquent d’identifier les isodisomies uniparentales (iUPD) et les zones d'identité liées à la consanguinité. Nous avons étudié une cohorte de 1 187 patients atteints de DI, dans un cadre diagnostique, sur puces SNP. Nous avons réalisé, par cette étude, 145 diagnostics (12%) dont 2 iUPD et 6 délétions n'incluant qu'un seul gène. De plus, nous avons détecté 639 CNV rares non décrits chez des sujets contrôles et incluant des séquences codantes, ce qui nous a permis d'identifier 11 gènes candidats dans la DI : CAMTA1, SP3, CNTNAP4, NUDT12, STXBP6, DOCK8, DOCK10, SMARCA2, NYAP2, ATAD3A et ATAD3B. Nous avons tenté de valider l'implication de ces gènes par séquençage, mais n'avons trouvé de seconde mutation pour aucun d'entre eux. Toutefois, des réarrangements de CAMTA1 ont été retrouvés dans 2 autres familles avec un phénotype homogène (DI et ataxie congénitale) ce qui nous a permis d’affirmer qu'il s'agit d'un gène de DI. Par ailleurs, l'homozygosity mapping, réalisé avec puces SNP, a identifié, par séquençage whole exome, une mutation non-sens homozygote du gène BUD13 dans une famille de DI syndromique. Enfin, de façon fortuite, nous avons caractérisé en ACPA une translocation familiale entraînant une disruption d'un gène d'ataxie spino-cérébelleuse, ATXN10, ce qui a permis de mieux comprendre la physiopathologie de cette maladie. Au total, notre étude démontre l'intérêt des puces SNP dans la DI, d'une part en diagnostic et d'autre part pour l'identification de nouveaux gènes responsables de DI. / Chromosomal Microarray Analysis (CMA) has become the main diagnostic test in the field of intellectual disability (ID). Among CMA techniques, SNP arrays have the advantage of identifying losses of heterozygosity in addition to Copy Number Variants (CNVs). Therefore they can detect uniparental isodisomies (iUPD) and regions of identity by descent. We screened a cohort of 1,187 patients with ID, in diagnostic setting, by CMA using SNP arrays. Causal abnormalities, including 2 iUPDs and 6 deletions comprising only one gene, were detected in 145 patients (12%). Moreover we found 639 rare CNVs, absent from control individuals, which included coding sequences. Our results allowed us to identify 11 genes possibly involved in or contributing to ID: CAMTA1, SP3, CNTNAP4, NUDT12, STXBP6, DOCK8, DOCK10, SMARCA2, NYAP2, ATAD3A and ATAD3B. We then screened additional patients with similar phenotypes in order to find a second mutation, but no second mutation was identified in any of them. Besides, CAMTA1 rearrangements were also found among two other families with homogeneous phenotypes (ID and congenital ataxia), which confirms that this gene is involved in ID. Furthermore, thanks to homozygosity mapping made possible by SNP arrays combined with exome sequencing, we identified a homozygous nonsense mutation in the BUD13 gene, in a family with syndromic ID. Finally we incidentally characterized a familial translocation resulting in the disruption of ATXN10, a gene responsible for spinocerebellar ataxia. This translocation has helped to better understand the pathophysiology of the disease. Overall, our study shows the importance of SNP arrays for the molecular diagnosis of ID and as a tool to identify genes responsible for ID.

L'analyse chromosomique sur puce ADN (ACPA) tend à devenir le principal examen diagnostique dans la déficience intellectuelle (DI). Parmi les techniques d'ACPA, les puces SNP ont l'intérêt de pouvoir détecter les pertes d'hétérozygotie, et par conséquent d'identifier les isodisomies uniparentales (iUPD) et les zones d'identité liées à la consanguinité. Nous avons étudié une cohorte de 1 187 patients atteints de DI, dans un cadre diagnostique, sur puces SNP. Nous avons réalisé, par cette étude, 145 diagnostics (12%) dont 2 iUPD et 6 délétions n'incluant qu'un seul gène. De plus, nous avons détecté 639 CNV rares non décrits chez des sujets contrôles et incluant des séquences codantes, ce qui nous a permis d'identifier 11 gènes candidats dans la DI : CAMTA1, SP3, CNTNAP4, NUDT12, STXBP6, DOCK8, DOCK10, SMARCA2, NYAP2, ATAD3A et ATAD3B. Nous avons tenté de valider l'implication de ces gènes par séquençage, mais n'avons trouvé de seconde mutation pour aucun d'entre eux. Toutefois, des réarrangements de CAMTA1 ont été retrouvés dans 2 autres familles avec un phénotype homogène (DI et ataxie congénitale) ce qui nous a permis d'affirmer qu'il s'agit d'un gène de DI. Par ailleurs, l'homozygosity mapping, réalisé avec puces SNP, a identifié, par séquençage whole exome, une mutation non-sens homozygote du gène BUD13 dans une famille de DI syndromique. Enfin, de façon fortuite, nous avons caractérisé en ACPA une translocation familiale entraînant une disruption d'un gène d'ataxie spino-cérébelleuse, ATXN10, ce qui a permis de mieux comprendre la physiopathologie de cette maladie. Au total, notre étude démontre l'intérêt des puces SNP dans la DI, d'une part en diagnostic et d'autre part pour l'identification de nouveaux gènes responsables de DI.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le transport des molécules à travers les membranes est un processus cellulaire fondamental. Les transporteurs ABC (pour ATP-binding cassette) sont des protéines transmembranaires médiant le transport actif de substrats variés (peptides, ions, acides aminés, antibiotiques, etc). Le gène ATMI de Saccharomyces cerevisiae code pour un transporteur ABC de 690 acides aminés localisé dans la membrane interne de la mitochondrie. La protéine Atml est une proche homologue de la P-glycoprotéine impliquée dans la résistance aux agents anticancéreux. Il a été démontré qu'Atml est essentielle pour la croissance des cellules, procurant ainsi un phénotype idéal pour l'analyse fonctionnelle de ce transporteur. Nous utilisons une technique, appelée plasmid shuffling', basée sur l'échange de plasmides par contre-sélection d'un plasmide portant le marqueur de sélection URA3 en présence d'acide 5-fluoroorotique (5-F0A) pour étudier Atml. Nous avons construit une souche haploïde de S. cerevisiae dans laquelle la copie chromosomique du gène ATMI est excisée mais qui est viable grâce à la présence d'un plasmide URA3 portant une copie fonctionnelle du gène ATMI. Cette souche a été transformée avec une banque d'allèles mutés d'ATM1 portés par un plasmide LEU2 et criblée pour des mutants thermosensibles (ts) d'Atml après contre-sélection du plasmide URA3 sur 5-F0A. Trois mutants ts d'Atml ont été isolés et les mutations causant le phénotype ts ont été identifiées par séquençage de l'ADN. Des courbes de croissance de ces mutants ont été tracées, démontrant une croissance normale à température permissive mais un arrêt de croissance après quelques divisions à température restrictive. Nous avons produit des anticorps polyclonaux anti-Atml qui nous ont permis d'étudier la protéine de type sauvage et celle des trois mutants ts. Ces études ont révélé l'absence d'Atml seulement dans les mitochondries des mutants ts à température restrictive. D'autre part, des expériences de coimmunoprécipitation ont démontré qu'Atml forme des homodimères et que cette interaction est médiée par la partie C-terminale d'Atml, qui contient le domaine de liaison à l'ATP. Nos expériences ont donc permis d'identifier des acides aminés importants pour la fonction d'Atml ainsi qu'un domaine impliqué dans la structure quaternaire de ce transporteur.

Le microbiote gastro-intestinal joue un rôle important dans le maintien de la santé de l’hôte. Il est composé de nombreux micro-organismes tels que des bactéries, des virus, des champignons et des archées. Cependant, la majorité de ces cellules microbiennes sont des cellules bactériennes et, pour cette raison, de nombreuses études se concentrent sur l’exploration des communautés bactériennes en particulier dans le tube gastro-digestif. Un déséquilibre de cette microbiote, appelé dysbiose, a été observé dans plusieurs pathologies telles que la diarrhée, la pneumonie, après l'administration d'antibiotiques ou une modification du régime alimentaire. L’objectif de cette étude était de caractériser la dynamique du microbiote fécal des veaux entrant dans une unité d’élevage. Cinquante veaux Holstein âgés de 8 à 14 jours et arrivant dans une unité de veaux ont été inscrits à cette étude. Des échantillons fécaux ont été collectés à l'arrivée et les jours 4, 10 et 24 après l'arrivée. Les scores fécaux, le poids des veaux et l’administration d’antibiotiques ont été enregistrés au cours de l’étude. Le séquençage a été réalisé à l'aide de la plateforme Illumina MiSeq et les données analysées à l'aide du logiciel Mothur. Contrairement aux attentes, la richesse et la diversité étaient plus élevées lorsque la proportion d'animaux diarrhéiques était plus élevée (p < 0,001) et, comme prévu, la composition et la structure du microbiote changeaient au fil des jours de collecte (p > 0,001), mais les changements n'étaient pas associés à présence ou non de diarrhée et de traitement antibiotique comme prévu, ils sont associés aux jours de prélèvement. La proportion de diarrhée (nombre de veaux diarrhéiques par jour) était numériquement plus élevée les jours 4, 10 et 24 après l'arrivée. Comme prévu, les abondances relatives de bactéries associées à la santé (par example : Bifidobacterium, Lactobacillus et Faecalibacterium) ont diminué chez les veaux diarrhéiques. Bien que l'analyse de la diarrhée et de l'utilisation d'antibiotiques ne fît pas partie des objectifs de cette étude, il y avait une tendance (p=0,09) dans le poids des animaux ayant eu la diarrhée et ayant reçu des antibiotiques. Le poids final des veaux malades ayant reçu des antibiotiques avant l'abattage étaient inférieurs par rapport au poids final des animaux qui n'étaient pas malades et n'avaient pas reçu d'antibiotiques (p=0,072). La principale limite de cette étude est le manque d'information sur l'origine des veaux avant leur arrivée à l'unité d'élevage. Cette étude contribue à une meilleure compréhension des changements microbiens liés au stress auquel sont confrontés les veaux de boucherie et pourrait servir de base à d’autres études visant à proposer des méthodes alternatives de manipulation du microbiote pour prévenir les maladies et rétablir la santé des veaux. / The gastrointestinal microbiota plays an important role in maintaining the health of the host. It is composed of many microorganisms such as bacteria, viruses, fungi, and archaea. However, the majority of these microbial cells are bacterial cells, and for that reason, many studies focus on exploring especially bacterial communities in the GIT. Imbalance of the GIT microbiota, termed dysbiosis, has been observed in several conditions such as diarrhea, pneumonia, after antibiotic administration, or diet modification. The objective of this study was to characterize the dynamics of the fecal microbiota of veal calves entering a rearing unit. Fifty Holstein calves ranging from 8-14 days of life and arriving in a veal unit were enrolled in this study. Fecal samples were collected on arrival and on days 4 ,10 and 24 after arrival. Fecal scores, calves’ weight and antibiotic administration were recorded during the study. Sequencing was performed using the Illumina MiSeq platform and data analysed using the software Mothur. Contrary to expectations, richness and diversity were higher when the proportion of diarrheic animals were higher (p<0.001), and as expected, the microbiota composition and structure changed among days of collection (p>0.001), but the changes were not associated to presence or absence of diarrhea and antibiotic treatment as expected, they are associated to the sampling days. Diarrhea proportion (number of diarrheic calves per day) were numerically higher on days 4, 10 and 24 after arrival (As expected, the relative abundances of bacteria associated to health (i.e., Bifidobacterium, Lactobacillus and Faecalibacterium) were decreased in the diarrheic calves. Although analyzing diarrhea and antibiotic usage was not one of the objectives of this study, there was a tendence (p=0.09) in the weigh of the animals that had diarrhea and received antibiotics. The final weight of the sick calves that received antibiotics before slaughter were lower when compared to the final weigh of the animals that were not sick and did not received antibiotics (p=0.072). The main limitation of this study is the lack of information about calves’ origin before arrival at the rearing unit. This study contributes to the better understanding of the microbial changes related to the stress faced by veal calves and might be the basis for further studies to propose alternative methods of microbiota manipulation to prevent disease and restore health in calves.

Cette thèse s'intéresse à la conception et le développement des techniques de bioinfor- matique qui peuvent faciliter l'utilisation de l'approche metabarcoding pour mesurer la diversité d'espèces. Le metabarcoding peut être utilisé avec le séquencage haut débit pour l'identification d'espèces multiples à partir d'un seul échantillon environnemental. La véritable force du metabarcoding réside dans l'utilisation de barcode marqueurs choisi pour une étude particulière et l'identification d'espèces ou des taxons peut être réalisé avec des marqueurs soigneusement conçu. Avec l'avancement des techniques haut débit de séquençage, une énorme quantité des données de séquences est produit qui contient un nombres substantiel des mutations. Ces mutations posent un grand problème pour les estimations correctes de la biodiversité et pour le d'assignation de taxon. Les trois problèmes majeurs dans le domaine de la bioinformatique que j'ai abordés dans cette thèse sont: i) évaluer la qualité d'une barcode marker , ii) concevoir des nouveaux région barcode et iii) d'analyser les données de séquençage pour traiter les erreurs et éliminer le bruit en séquences. Pour évaluer la qualité d'un barcode marker, on a développé deux mesures quantita- tive,formelle: la couverture (Bc) et la spécificité (Bs). La couverture donne une mesure de universalité d'une pairs de primer pour amplifier un large nombre de taxa, alors que la spécificité donne une mesure de capacité à discriminer entre les différents taxons. Ces mesures sont très utiles pour le classement des barcode marker et pour sélectionner les meilleurs markers. Pour trouver des nouveaux région barcode notamment pour les applications metabarcod- ing, j'ai développé un logiciel, ecoPrimers3. Basé sur ces deux mesures de qualité et de l'information taxinomique intégré, ecoPrimers nous permet de concevoir barcode markers pour n'importe quel niveau taxonomique . En plus, avec un grand nombre de paramètres réglables il nous permet de contrôler les propriétés des amorces. Enfin, grâce a des algorithmes efficaces et programmé en langage C, ecoPrimers est suffisamment efficace pour traiter des grosses bases de données, y compris génomes bactériens entièrement séquencés. Enfin pour traiter des erreurs présentes dans les données de séquencage , nous avons analysé un ensemble simple d'échantillons de PCR obtenus à partir de l'analyse du régime alimentaire de Snow Leopard. En mesurant les corrélations entre les différents paramètres des erreurs, nous avons observé que la plupart des erreurs sont produites pendant l'amplification par PCR. Pour détecter ces erreurs, nous avons développé un algorithme utilisant les graphes, qui peuvent différencier les vrai séquences des erreurs induites par PCR. Les résultats obtenus à partir de cet algorithme a montré que les données de-bruitée a donnent une estimation réaliste de la diversité des espèces étudiées dans les Alpes françaises.