Le virus de l'immunodéficience bovine (VIB) est un rétrovirus qui partage des propriétés similaires avec les autres lentivirus, dont le virus de l'immunodéficience humaine (VIH). L'expression des gènes lentiviraux dépend des protéines régulatrices virales Tat et Rev qui interviennent, dans le cycle de réplication virale, aux niveaux transcriptionnel et post-transcriptionnel, respectivement. Les longues répétitions terminales (LTR) du génome viral fournissent, quant à elles, les signaux d'initiation, d'amplification et de terminaison de la transcription. La protéine Tat, pour exercer son activité transactivatrice, interagit avec une séquence d'ARN appelée TAR ("transactivaton response element") présente sur tous les transcrits viraux. Tat recrute le facteur positif de l'élongation de la transcription b (pTEFb) au niveau du promoteur viral des LTR pour augmenter l'efficacité de transcription de l'ARN polymérase II. La protéine nucléaire Rev est impliquée dans le transport nucléo-cytoplasmique des ARN viraux mono- et non épissés. Récemment, une protéine hybride Tat/Rev constituée de 236 acides aminés (Tat 236) a été découverte à partir de virions isolés de la rate de lapins qui avaient été infectés trois ans auparavant, suggérant une évolution temporelle du virus in vivo. L'objectif de ce travail était de déterminer si des variations génétiques et/ou fonctionnelles pouvaient se retrouver dans d'autres parties du génome du variant du VIB impliquées dans la régulation de l'expression génique virale, notamment au niveau du LTR et du gène accessoire rev du VIB. Ainsi, en utilisant la technique d'amplification en chaîne des gènes (PCR), une séquence LTR mutante (LTRm) fut mise en évidence, démontrant la présence de trois mutations aux positions 191, 250 et 271 lorsque comparée à celle du LTR pré-infection obtenue du génome des virus ayant servi à l'infection des lapins. La séquence du LTR pré-infection était 100% identique à celle du LTR sauvage (LTRs) retrouvée dans la littérature. En utilisant un test de transactivation CAT in vitro avec la protéine Tat103 comme agent transactivateur, le LTRm démontra une activité promotrice d'au moins deux fois supérieure à celle obtenue avec le LTRs. Pour tenter d'associer ces mutations au nouveau caractère phénotypique de LTRm, des mutants de restauration furent développés par PCR-mutagenèse pour revenir au phénotype LTRs. L'ensemble des résultats obtenus suggère que les mutations en positions 250 et 271 seraient impliquées dans l'activité promotrice augmentée de LTRm. Finalement, l'analyse de séquences du gène rev pré- et post- infection a montré deux mutations aux positions 48 (Val → Ile) et 76 (Pro → Leu), la dernière étant localisée dans un domaine riche en arginine. Fait intéressant, la mutation à la position 76 avait aussi été rapportée auparavant dans la portion Rev de Tat236. Les résultats obtenus suggèrent une évolution temporelle du VIB dans le cours d'infections in vivo au niveau du LTR et du gène rev, similaire à celle antérieurement décrite pour le gène tat. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : lentivirus, région du LTR, gène rev, diversité génétique

La grande variété des images et séquences vidéo rencontrées dans le domaine multimédia rendent tout projet de segmentation automatique extrêmement complexe. Notre approche cherche à obtenir une segmentation efficace au prix d'un minimum d'interaction. Pour permettre une grande flexibilité et des temps de réponse rapides, le contenu de la séquence est représenté en forme de partitions emboitées. Tous les contours possibles dans l'image sont détectés chacun avec un indice indiquant sa force. L'étape de segmentation proprement dite offrira à l'utilisateur divers mécanismes de sélection finale des contours qui réellement l'intéressent. Ainsi de multiples segmentations sont possibles sur cette représentation hiérarchique, sans nécessiter de nouveaux calculs. Dans un premier temps, différentes hiérarchies associées aux inondations morphologiques sont étudiées, ainsi que plusieurs mécanismes permettant l'introduction de connaissances à priori quand elles sont disponibles. Dans un deuxième temps, les notions présentées pour les images fixes sont étendues aux séquences vidéo en utilisant une approche 3D-récursive.Ainsi, une unique hiérarchie associée à une séquence vidéo complète est calculée. Des outils d'interaction sont proposés permettant à l'utilisateur de manipuler la hiérarchie de manière intuitive. Grâce aux représentations en forme d'arbre utilisées, la manipulation de la hiérarchie se fait avec un très faible coût de calcul et les résultats de l'interaction sont perçus par l'utilisateur comme étant immédiats.

La génomique moléculaire fait face en ce début de siècle à de nouvelles situations qu'elle doit prendre en compte. D'une part, depuis une dizaine d'années, la quantité de données disponibles croît<br />de manière exponentielle. D'autre part, la recherche dans le domaine<br />implique de nouvelles questions dont les formulations in silico<br />génèrent des problèmes algorithmiquement difficiles à résoudre.<br /><br />Parmi ces problèmes, certains concernent notamment l'étude de réarrangements génomiques dont les duplications et les éléments transposables. Ils imposent que l'on soit en mesure de détecter précisément et efficacement de longues répétitions approchées et multiples dans les génomes. Par répétition multiple, nous désignons<br />des répétitions ayant au moins deux copies dans une séquence d'ADN, ou ayant des copies dans au moins deux séquences d'ADN distinctes. De plus, ces répétitions sont approchées dans le sens où des erreurs existent entre les copies d'une même répétition.<br /><br />La recherche de répétitions approchées multiples peut être résolue par des algorithmes d'alignements multiples locaux mais ceux-ci présentent une complexité exponentielle en la taille de l'entrée, et ne sont donc pas applicables à des données aussi grandes que des génomes. C'est pourquoi, de nouvelles techniques doivent être créées pour répondre à ces nouveaux besoins. <br /><br />Dans cette thèse, une approche de filtrage des séquences d'ADN est<br />proposée. Le but d'une telle approche est de supprimer rapidement et<br />efficacement, parmi des textes représentant des séquences d'ADN, de<br />larges portions ne pouvant pas faire partie de répétitions. Les données filtrées, limitées en majorité aux portions pertinentes, peuvent alors être fournies en entrée d'un algorithme d'alignement multiple local.<br /><br /><br />Les filtres proposés appliquent une condition nécessaire aux séquences pour n'en conserver que les portions qui la respectent. Les travaux que nous présentons ont porté sur la création de conditions de filtrage, à la fois efficaces et simples à appliquer d'un point de vue algorithmique. À partir de ces conditions de filtrage, deux filtres, Nimbus et Ed'Nimbus, ont été créés. Ces filtres sont appelés exacts car il ne suppriment jamais de données contenant effectivement des occurrences de répétitions respectant les caractéristiques fixées par un utilisateur. L'efficacité du point de vue de la simplicité d'application et de celui de la précision du filtrage obtenu, conduit à de très bons résultats en pratique. Par exemple, le temps utilisé par des algorithmiques de recherche de répétitions ou d'alignements multiples peut être réduit de plusieurs ordres de grandeur en utilisant les filtres proposés.<br /><br />Il est important de noter que les travaux présentés dans cette thèse<br />sont inspirés par une problématique biologique mais ils sont également généraux et peuvent donc être appliqués au filtrage de tout type de textes afin d'y détecter de grandes portions répétées.

Le système Tat (pour Twin Arginine Translocation) exporte des protéines repliées depuis le cytoplasme vers le périplasme des bactéries. L'adressage des protéines à exporter au système Tat repose sur une séquence signal spécifique amino terminale clivée après exportation. Chez le phytopathogène Dickeya dadantii, l'homologue de pectine lyase PnlH possède une séquence signal Tat qui assure son adressage au système Tat mais qui n'est pas clivée après exportation et ancre la protéine dans la membrane externe. Chez les protéobactéries, la majorité des protéines de membrane externe sont soit des lipoprotéines soit des protéines intégrales de membrane en tonneau β. L'adressage de ces protéines à la membrane externe repose sur des voies spécifiques du type de protéine : la voie Lol pour les lipoprotéines et la combinaison des chaperons périplasmiques SurA, Skp et DegP et du complexe de membrane externe Bam (β barrel assembly machinery) pour les protéines en tonneau β. Au cours de ce travail, l'étude de l'adressage de PnlH à la membrane externe a montré que SurA se liait à la séquence signal hydrophobe de PnlH pour la protéger de l'environnement hydrophile au cours de son transit dans le périplasme. La séquence signal de PnlH (41 acides aminés) porte l'intégralité de l'information nécessaire à son adressage à la membrane externe. La nature de l'information adressant les protéines au système Tat est bien connue et dans ce travail nous nous sommes efforcés d'identifier les informations requises pour les deux dernières étapes de l'adressage de PnlH à la membrane externe : la traversée du périplasme et l'insertion dans la membrane externe. La délétion d'une région conservée comprise entre les résidus 28 et 41 de la séquence signal de PnlH affecte l'adressage de cette dernière à la membrane externe. Des substitutions des acides aminés conservés de cette région ne semblent pas affecter l'adressage de PnlH, indiquant que l'information nécessaire à l'adressage de PnlH à la membrane externe après exportation ne réside pas dans la séquence en acides aminés de la séquence signal de PnlH. En revanche, nos données suggèrent que la présence d'une hélice α hydrophobe dans la séquence signal de PnlH est importante pour son adressage à la membrane externe. Cette observation est particulièrement intéressante puisqu'une telle structure est généralement considérée comme une caractéristique des protéines de membrane interne.

La thèse propose l'étude de systèmes de constellations locales permettant le positionnement dans des milieux difficiles. Dans ce contexte, il apparaît que les trajets indirects perturbent la mesure du temps de propagation entre l'antenne de l'émetteur et l'antenne du récepteur. L'éblouissement entre les signaux, phénomène d'interférence du CDMA, est exacerbé à cause des distances courtes et des variations de puissance de réception. La thèse apporte des réponses à ces deux problématiques. Pour les trajets indirects nous proposons d'utiliser les mesures de phase de la porteuse qui y sont moins sensibles. Il faut alors solutionner le problème de l'ambiguïté entière sur ces mesures. Une méthode le permet sans avoir recours à une technique différentielle en utilisant une boucle de poursuite insensible aux trajets indirects : la SMICL. Pour l'éblouissement, nous avons développé trois approches. L'une d'elle utilise les séquences de longueurs maximales et permet de réduire notablement son importance. Une deuxième méthode, baptisé Technique de la Double Emission (TDE), permet de supprimer intégralement ces interférences pour une paire d'émetteurs lorsque leurs Doppler respectifs sont égaux. Nous avons étudié le cas où les Doppler sont différents et mis au point une version améliorée de la TDE, la TDE étendue à la porteuse, qui permet de supprimer les influences du Doppler. Nous avons également montré que cette dernière peut s'appliquer à un émetteur fixe en présence d'une constellation de satellites. Une troisième méthode, appelée TDE maximale, utilise à nouveau une séquence de longueur maximale pour étendre la méthode TDE au cas de plusieurs émetteurs en présence.

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

Résumé: L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil de choix en clinique pour la détection des maladies cardiovasculaires. Ses résolutions spatiale et temporelle élevées en font une technique fiable pour l'évaluation de la structure, de la fonction, de la perfusion ou encore de la viabilité du muscle du myocarde. Les modèles animaux, et plus particulièrement le rat et la souris transgénique, sont de plus en plus utilisés pour étudier les gènes et les mécanismes biologiques mis en cause dans les maladies cardiaques. L'IRM est devenue la méthode de référence pour l'étude non-invasive de ces modèles, et ce malgré des différences physiologiques comme la fréquence cardiaque élevée (jusqu'à 600 battements par minute chez la souris) ou la taille de l'animal qui rendent l'acquisition d'images plus ardue que dans le cadre clinique. Cependant, il est possible d'obtenir des images de bonne qualité grâce aux appareils dédiés à haut Champ, à des nouvelles stratégies de synchronisation des acquisitions et à l'utilisation de séquences d'impulsions optimisées pour l'imagerie du petit animal. Les travaux rapportés dans ce mémoire portent sur la mise en place de ces techniques sur l'appareil IRM 7 T du Centre d'Imagerie Moléculaire de Sherbrooke (CIMS). Nous donnons un aperçu des possibilités offertes par l'IRM cardiaque chez le petit animal, puis nous présentons le matériel et les méthodes utilisées pour réaliser l'étude de la fonction cardiaque chez le rat avec l'imagerie cinématique. Dans cette étude, nous proposons l'utilisation d'une technique de débruitage afin d'améliorer l'évaluation quantitative des paramètres de la fonction cardiaque. Enfin, nous détaillons le développement de deux séquences d'impulsions appliquées à un modèle d'infarctus du myocarde chez le rat : une séquence d'inversion-récupération pour l'imagerie de rehaussement tardif au gadolinium et une séquence de préparation T2 pour l'imagerie de pondération T2. // Abstract: Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a clinically valuable tool for the detection of cardiovascular diseases. Its high temporal and spatial resolutions have established it as a reliable technique for assessment of cardiac structure, fonction, perfusion, and myocardial viability. Animal models, and particularly rats and transgenic mice, are increasingly used for the study of genes and biological mechanisms involved in heart diseases. MRI has become the gold-standard for the non-invasive examination of these models, despite physiological differences such as the rapid heart rate (up to 600 beats per minute for the mouse) and the animal size, that make its application more challenging than clinical imaging. However, high-quality images can be obtained with dedicated high-field MRI scanners, novel gating strategies and optimised pulse sequences. The work reported in this thesis consists in the implementation of these techniques on the dedicated 7 T MRI scanner at the Sherbrooke Molecular Imaging Center. We first provide an overview of the possibilities offered by cardiac MRI in small animals, then we present the material and methods for the study of cardiac function in rats with cine-imaging. In this study, we propose the use of a denoising technique as a way to improve the evaluation of global cardiac function parameters. Finally, we explain in detail the development of two pulse sequences for their application in a myocardial infarction model : an inversion-recovery sequence for late gadolinium enhancement imaging and a T2-prepared sequence for T2-weighted imaging.

Les séquences répétées en tandem sont constituées de motifs adjacents. Elles constituent une classe de séquences génétiques dont font partie microsatellites et minisatellites. Dans cette thèse, nous traitons le problème de la comparaison de séquences répétées en tandem sous un modèle évolutif particulier. Plus précisément, nous nous intéressons au problème de leur alignement dans lequel, en plus des trois opérations classiques, mutation, insertion et délétion, nous considérons l'amplification en tandem et la contraction en tandem. L'amplification copie un facteur de la séquence, c'est-à-dire un ou plusieurs caractère(s), et met le ou les exemplaire(s) du facteur copié à côté du facteur original, la contraction est l'événement inverse. L'amplification (resp. la contraction) est dite « n-aire d'ordre m », si elle copie (resp. retire) m motif(s) n fois. Nous proposons une méthode donnant un score d'alignement, qui est une métrique, entre deux séquences répétées en tandem, sous un modèle comprenant les cinq opérations précédemment citées où l'amplification et la contraction sont unaires d'ordre 1. Le problème est difficile car les opérations ne sont pas commutatives. Notre solution fait appel à de l'algorithmique de graphe. Nous avons réalisé un programme nommé MS_Align qui implémente cette méthode. Il s'agit du premier programme capable d'aligner des cartes de minisatellites. À l'aide de ce programme, nous avons étudié des données biologiques provenant du minisatellite humain MSY1. Comme nous le montrons, notre modèle évolutif s'applique bien à ce type de séquences d'ADN. Nous avons construit à partir de nos résultats des arbres phylogénétiques semblables à ceux obtenus grâce à d'autres marqueurs du chromosome Y indépendants de MSY1, nos arbres offrent une meilleure résolution. Une partie de cette thèse est consacrée au problème général où nous relaxons les contraintes sur les amplifications et contractions.

La duplication de code source a de nombreuses origines : copie et adaptation inter-projets ou clonage au sein d'un même projet. Rechercher des correspondances de code copié permet de le factoriser dans un projet ou de mettre en évidence des situations de plagiat. Nous étudions des méthodes statiques de recherche de similarité sur du code ayant potentiellement subi des opérations d'édition telle que l'insertion, la suppression, la transposition ainsi que la factorisation et le développement de fonctions. Des techniques d'identification de similarité génomique sont examinées et adaptées au contexte de la recherche de clones de code source sous forme lexemisée. Après une discussion sur des procédés d'alignement de lexèmes et de recherche par empreintes de n-grams, est présentée une méthode de factorisation fusionnant les graphes d'appels de fonctions de projets au sein d'un graphe unique avec introduction de fonctions synthétiques exprimant les correspondances imbriquées. Elle utilise des structures d'indexation de suffixes pour la détermination de facteurs répétés. Une autre voie d'exploration permettant de manipuler de grandes bases indexées de code par arbre de syntaxe est abordée avec la recherche de sous-arbres similaires par leur hachage et leur indexation selon des profils d'abstraction variables. Des clones exacts de sous-arbres de forte proximité dans leurs arbres d'extraction peuvent alors être consolidés afin d'obtenir des correspondances approchées et étendues. En amont et en aval de la recherche de correspondances, des métriques de similarité sont définies afin de préselectionner les zones d'examen, affiner la recherche ou mieux représenter les résultats

A la fin des années 50, les premières descriptions d'amnésie antérograde chez le patient H.M. ont mis en évidence le rôle crucial de l'hippocampe dans la mémoire. Ces travaux fondateurs ont été étendus grâce à l'enregistrement de l'activité cérébrale chez le rat libre de ses mouvements, avec l'étonnante découverte que les neurones hippocampiques codent la position de l'animal dans l'environnement (« cellules de lieu »). Lorsqu'un rat parcourt une trajectoire, il traverse successivement différents « champs de lieu », et les cellules de lieu correspondantes déchargent les unes après les autres en séquences. De façon surprenante, lorsque la décharge d'une cellule de lieu est observée par rapport au rythme thêta (~8 Hz) présent dans l'hippocampe lorsque le rat explore son environnement, l'ordre dans lequel les cellules déchargent est maintenu à une échelle de temps très rapide (~150 ms), au sein de chaque cycle de l'oscillation thêta. Ces « séquences thêta » reflètent ainsi les positions passée, présente et future de l'animal, ancrant les lieux visités par l'animal dans leur contexte temporel. Pendant le sommeil, les séquences d'activité des cellules hippocampiques sont spontanément réactivées, reproduisant virtuellement la trajectoire du rat lors de son exploration. Ces réactivations ont lieu lors de patterns d'activité transitoires appelés sharp wave-ripples (SPW-Rs). La réintégration répétitive de l'activité séquentielle liée à l'expérience pourrait renforcer les connexions synaptiques entre les cellules. De plus, il a été montré que les SWR-Rs et leurs réactivations associées jouent un rôle causal dans la consolidation de la mémoire. Comment ces réactivations peuvent-elles avoir lieu ? De façon intéressante, pendant l'exploration, les séquences thêta permettent la compression des trajectoires de l'animal à une échelle de temps compatible avec des processus de plasticité. Par conséquent, ces séquences thêta pourraient soutenir l'apprentissage séquentiel pendant l'exploration, et pourraient sous-tendre le codage initial des traces mnésiques. Toutefois, des preuves directes en faveur de ce scénario n'ont pas été fournies... / In the late 50's, the first descriptions of anterograde amnesia in patient H.M. have highlighted the crucial role of the hippocampus in memory. These seminal works have been extended with brain electrophysiological recordings in freely moving rats, with the striking discovery that hippocampal neurons code for the location of the animal in the environment (‘place cells'). When a rat runs through a trajectory, it successively crosses multiple ‘place fields', and the corresponding place cells fire one after the other in sequence, in an order corresponding to the trajectory of the rat. Strikingly, when the place cell firing is observed relative to the ongoing theta rhythm (~8 Hz) recorded in the hippocampus when the rats is exploring its environment, the order in which the cells fire is maintained at a much shorter time scale (~150 ms), in each cycle of the theta oscillations. These ‘theta sequences' thus reflects the past, present and future locations of the animal, anchoring locations in their temporal context. During subsequent sleep, the sequences of hippocampal cell activity are spontaneously reactivated, virtually reproducing the trajectory of the rat during its previous exploration. This replay occurs during transient hippocampal activity patterns called sharp wave-ripples (SPW-Rs). Repetitive reinstatement of experience-related sequential activity may strengthen synaptic connections between cells. Moreover, SPW-Rs and their associated replay have been causally linked to memory consolidation. How does such replay occur during sleep? Interestingly, during exploration, theta sequences allowed the temporal compression of the animal’s trajectory at a time-scale compatible with synaptic plasticity processes. Therefore, these theta sequences have been hypothetized to support sequential structure learning during exploration, and might underlie the initial encoding of memory traces. However, direct evidence supporting this scenario remains elusive...