En raison de préoccupations environnementales, économiques et sociales, de nombreux efforts ont été déployés au cours des dernières années afin de développer de nouvelles voies de valorisation des co-produits issus de l'industrie de transformation du poisson. À cet effet, il a été constaté que la transformation de ces co-produits en hydrolysats représentait une avenue d'intérêt puisque celle-ci permettait de produire des ressources ayant des activités biologiques. Toutefois, malgré ces aspects prometteurs, les hydrolysats de poisson présentent également l'inconvénient majeur d'être associés à des odeurs déplaisantes ce qui limite leur utilisation. Ainsi, le développement d'une méthode de désodorisation efficace revêt, dans ce contexte, un caractère crucial. L'objectif principal de cette thèse était de développer une méthode de désodorisation appliquée à un hydrolysat de laitance de hareng en évaluant, pour ce faire, la performance des procédés d'électrodialyse (ED) et de désaération à réduire le contenu odorant de cet hydrolysat. Dans un premier temps, le contenu odorant de l'hydrolysat de laitance de hareng a été caractérisé. Il a alors été démontré que le contenu odorant de cet hydrolysat comprenait 15 composés considérés comme principaux contributeurs à son odeur ainsi que les molécules de diméthylamine (DMA), triméthylamine (TMA) et d'oxyde de triméthylamine (TMAO). Ensuite, la performance des procédés d'ED et de désaération à réduire ce contenu odorant a été évaluée. L'ED ne s'est pas avérée performante à des fins de désodorisation et ce, indépendamment des conditions de pH et de courant testées. En revanche, le procédé de désaération a permis de réduire le contenu des composés considérés comme ayant une contribution significative à l'odeur de l'hydrolysat lorsque le traitement a été conduit à pH 7. Également, il a été constaté que la simple basification de l'hydrolysat à pH 10 permettait de conduire à une diminution significative du contenu des principaux contributeurs à l'odeur de ce dernier. Dans un second temps, puisque le traitement de désaération à pH 7 ainsi que la simple basification ont été identifiés comme des avenues d'intérêt afin de réduire le contenu odorant de l'hydrolysat de laitance de hareng, un intérêt particulier a été porté à ces deux conditions. Plus précisément, comme les solutions d'hydrolysat correspondant à ces conditions avaient subi en premier lieu un ajustement de pH puis un brassage d'une nuit sous inertie avant que d'être finalement traitées ou non par désaérateur, il demeurait indispensable de venir préciser le rôle respectif de chacune de ces étapes sur le contenu odorant ciblé. Il a alors été démontré que le brassage sous inertie n'avait aucun impact sur le contenu odorant ciblé contrairement au pH et au désaérateur. En effet, à pH 7, le désaérateur s'est avéré performant pour réduire le contenu des principaux contributeurs à l'odeur de l'hydrolysat du fait de leur meilleure disponibilité. A contrario, le traitement de désaération à pH 10 s'est accompagné d'une diminution dans le contenu en TMA et en DMA du fait de leur meilleure disponibilité sous de telles conditions. Finalement, lorsque la combinaison d'un traitement de désaération à pH 7 et d'une basification subséquente a été évaluée, une baisse significative du contenu des principaux contributeurs à l'odeur de l'hydrolysat a également été observée. Les analyses sensorielles ont confirmé que la combinaison d'un traitement de désaération à pH 7 et d'une basification subséquente ainsi que le simple traitement de désaération à pH 10 étaient les conditions les plus optimales pour désodoriser l'hydrolysat de laitance de hareng. Finalement, la méthode de désodorisation a été optimisée. À cet effet, la combinaison de traitements de désaération en conditions neutre et basique peut être considérée comme l'avenue la plus optimale afin de désodoriser l'hydrolysat de laitance de hareng. La performance de ces résultats a également été démontrée d'un point de vue sensoriel. De plus, un tel traitement n'a pas affecté la capacité antioxydante de l'hydrolysat de laitance de hareng. Ainsi, les travaux entrepris dans le cadre de cette thèse ont permis de développer une méthode de désodorisation efficace et simple d'utilisation d'un hydrolysat de laitance de hareng. Ceci offre donc l'opportunité d'accroître le potentiel d'utilisation de cette ressource d'intérêt. / Due to environmental, economic and social concerns, many efforts have been made over the past few years to develop new valorization ways of by-products originating from the fish processing industry. For this purpose, the transformation of these by-products into hydrolysates was perceived as a promising avenue since it could result in the production of resources evidencing biological activities. Nevertheless, in spite of these promising aspects, fish hydrolysates present as well the major drawback to be associated with off-flavors limiting their use. Therefore, the development of an effective deodorization method appears to be, in this context, of significant importance. The main objective of this thesis was to develop a deodorization method applied to herring milt hydrolysate by assessing, to do so, the performance of electrodialysis (ED) and deaeration processes to reduce the odorous content of this hydrolysate. Firstly, the odorous content of herring milt hydrolysate was characterized. It was demonstrated that the odorous content of this hydrolysate included 15 compounds considered as being the main contributors to its odor as well as the molecules of dimethylamine (DMA), trimethylamine (TMA) and trimethylamine oxide (TMAO). Then, the performance of ED and deaeration processes to reduce this odorous content was assessed. At that stage, it was noticed that ED was not effective for deodorization purposes, independently of the pH and current conditions. On the contrary, the deaerator was efficient to reduce the content of the compounds considered as being the most potent odor-active ones of the hydrolysate while the treatment was conducted at pH 7. Also, it was found that the simple basification of the hydrolysate at pH 10 led to a significant decrease in the content of the most potent odor-active compounds. Secondly, since the deaerator treatment at pH 7 and the simple basification were identified as avenues of interest to reduce the odorous content of herring milt hydrolysate, a particular attention was paid regarding these two conditions. More precisely, since such results were obtained on herring milt hydrolysate solutions whose pH was first adjusted either to 7 or 10 before being stirred overnight with nitrogen and then treated or not by deaerator, in order to develop an optimal deodorization method, it remained essential to clarify the respective role of each of these steps. It was demonstrated that the overnight stirring had no impact on the targeted odorous content on the contrary to pH and deaeration step. In fact, at pH 7, the deaerator was shown to be effective to reduce the content of the most potent odor-active compounds of herring milt hydrolysate due to their better availability. On the contrary, the deaerator treatment at pH 10 was shown to be effective to reduce the DMA and TMA contents due to their better availability under such conditions. Finally, while the combination of the deaerator treatment at pH 7 and the subsequent basification was assessed, a significant decrease in the content of the most potent odor-active compounds was observed as well. Sensory analyses confirmed that the combination of deaerator treatment at pH 7 and subsequent basification as well as a simple deaerator treatment at pH 10 were the most optimal conditions for the deodorization of herring milt hydrolysate. Finally, the deodorization method by deaerator was optimized. Deaerator treatments under neutral and basic conditions could be considered as the most optimal avenue for the deodorization of herring milt hydrolysate. The performance of these results was demonstrated from a sensorial point of view as well. Also, such treatment had no impact on the antioxidant capacity of herring milt hydrolysate. This thesis work allowed to develop an effective and easy-to-use deodorization method of herring milt hydrolysate. Therefore, this represents the opportunity to increase the potential for the use of this valuable resource.

Pour pallier aux problèmes d'infertilité masculine, de plus en plus de cliniques de fertilité font appel à l'injection intracytoplasmique d'un spermatozoïde (ICSI) directement dans un ovule. Le gamète mâle peut alors être isolé du testicule, de l'épididyme, ou obtenu après éjaculation. Les risques associés à l'ICSI font l'objet de nombreux débats en ce qui concerne les modifications -en particulier épigénétiques- que cette technique peut induire sur les gamètes et la santé de la progéniture. L'objectif de ma thèse était de cartographier le profil de méthylation d'ADN spermatique dans les différents segments du tractus mâle, de comprendre les mécanismes impliqués dans ces changements, et ultimement évaluer les conséquences que ces marques épigénétiques pourraient avoir sur le développement embryonnaire. Dans le cadre de mon projet, les spermatozoïdes testiculaires et épididymaires ont été purifiés à partir du modèle de souris transgénique (CAG/su9-DsRed2, Acr3- EGFP) dans lequel les gamètes mâles présentent une fluorescence endogène et peuvent être isolés par cytométrie en flux. L'analyse par séquençage bisulfite d'une représentation réduite (RRBS) du méthylome de l'ADN spermatique a mis en évidence un profil de méthylation d'ADN variable au niveau post-testiculaire, les spermatozoïdes de la région proximale de l'épididyme présentant des marques de méthylation d'ADN les plus distinctes des autres régions anatomiques. L'analyse in silico de ces changements de méthylation d'ADN nous a permis de définir que la plupart des gènes ciblés par ces modifications sont associés à des fonctions importantes pour le développement embryonnaire. Afin d'étudier les mécanismes potentiellement impliqués dans ces changements, l'activité des ADN (dé)méthyltransférases a été évaluée dans l'épididyme. Bien que ces enzymes soient détectées au niveau testiculaire et post-testiculaire, leur activité est réduite dans cet organe, mettant ainsi en évidence une cause alternative à ces changements. Grâce à nos analyses de cytométrie en flux, nous avons identifié l'existence de deux populations spermatiques présentant des niveaux de fluorescence CAG-DsRed distincts dans la région proximale de l'épididyme. Ces deux populations ont des profils de méthylation d'ADN significativement différents pour trois gènes d'intérêt et sont sensibles au traitement DNAse. Ceci suggère que l'association d'ADN extracellulaire avec une sous-population spermatique serait responsable du changement du profile de méthylation d'ADN observé dans la région proximale de l'épididyme. La réalisation de ce projet nous a permis 1) de définir l'hétérogénéité du méthylome de l'ADN spermatique au cours de la maturation post-testiculaire à l'aide d'outils de pointe, et 2) d'identifier les sources potentielles de ces changements. En plus de contribuer à l'avancement des connaissances, notre recherche réalisée sur un modèle murin pourrait avoir des implications directes en santé humaine. En effet, l'évaluation du degré de conservation de cette hétérogénéité épigénétique chez l'homme pourrait ultimement améliorer les critères de sélection des spermatozoïdes de la région proximale de l'épididyme utilisés pour l'ICSI et diminuer les risques associés. / The technique, intracytoplasmic sperm injection (ICSI), is applied more and more frequently in infertility clinics to overcome male infertility issues. In that context, spermatozoa can be collected from the testis, epididymis, or from the ejaculate, and directly injected into an egg. However, the risks associated with ICSI are the subject of much debate with regard to the modifications -particularly epigenetic that this technique can induce on the gametes and the health of the offspring. Therefore, the main objective of my thesis was to map-out the sperm DNA methylation profile in different segments of the male tract to understand the mechanisms involved in these changes, and ultimately to assess the consequences that these epigenetic marks could have on embryonic development. As part of my project, testicular and epididymal spermatozoa were purified from the transgenic mouse model (CAG/su9-DsRed2, Acr3-EGFP) in which male gametes exhibit endogenous fluorescence and can be isolated by flow cytometry. Reduced representation bisulfite sequencing (RRBS) of the sperm DNA methylome showed a variable DNA methylation profile at the post-testicular level, with sperm from the epididymal proximal region exhibiting DNA methylation marks most distinct from other anatomical regions. The in silico analysis of these DNA methylation changes allowed us to define that most of the genes targeted by these modifications are associated with important functions for embryonic development. In order to study the mechanisms potentially involved in these changes, the expression and activity of (de)methyltransferases were assessed in the epididymis. Although these enzymes were detected at the testicular and post-testicular levels, their activity was reduced in this organ, thus highlighting an alternative cause for these changes. Through our flow cytometry analyses, we identified the existence of two sperm populations with distinct CAG-DsRed fluorescence levels in the proximal region of the epididymis. These two populations displayed significantly different DNA methylation profiles for three genes of interest and were sensitive to DNAse treatment. This suggests that the association of extracellular DNA with a sperm subpopulation would be responsible for the change in the DNA methylation profile observed in the proximal region of the epididymis. The achievement of this project allowed us to 1) define sperm DNA methylome heterogeneity during post-testicular maturation using state-of-the-art tools, and 2) identify potential sources of these changes. In addition to contributing to the advancement of knowledge, our research carried out on a mouse model could have direct implications for human health. Indeed, evaluating the degree of conservation of this epigenetic heterogeneity in humans could ultimately improve the selection criteria for spermatozoa from the proximal region of the epididymis used for ICSI and reduce the associated risks.

La capacitation des spermatozoïdes est un processus indispensable au succès de la reproduction chez les animaux à fécondation interne. In vivo, ce processus se produit dans les voies génitales femelles où les spermatozoïdes peuvent interagir avec les cellules épithéliales de l'oviducte et leurs sécrétions. Les interactions avec les différentes molécules composant cet environnement permettent aux gamètes mâles de conserver et de promouvoir leur capacité à féconder l'ovule. Également, il ne faut pas négliger l'apport des gamètes. Les protéines intrinsèques aux spermatozoïdes participent aussi à l'obtention d'une cellule compétente à interagir avec l'ovule. Ce mémoire présente une étude portant sur la localisation de deux protéines chaperonnes ubiquitaires, Hsp60 et Grp78, dans les spermatozoïdes et le système reproducteur femelle ainsi que sur l'effet des protéines Hsp60 et Grp78 recombinantes commerciales sur les différentes fonctions des spermatozoïdes humains. / Sperm capacitation is a prerequisite to ensure internal fertilization. In vivo, this process occurs in the female genital tract where sperm cells interact with oviduct epithelial cells as well as their secretions. These interactions allow to spermatozoa to maintain and promote their capacity of achieving fertilization. Endogenous sperm proteins also contribute to the success of fertilization. They sustain the possibility to obtain a competent sperm cell able to interact and fuse with the egg. The present study investigates the presence of Hsp60 and Grp78 in spermatozoa and female reproductive tract as well as the effect of commercial recombinant exogenous Hsp60 and Grp78 on human sperm functions in vitro.

Suite à l’éjaculation, les spermatozoïdes ne sont pas aptes à féconder un ovocyte. Ces derniers doivent subir une maturation dans le tractus génital femelle afin d’acquérir le pouvoir fécondant soit la capacitation. Bien qu’elle fût découverte depuis plus de soixante ans, les modifications protéiques de la surface de la membrane des spermatozoïdes ne sont toujours pas complètement élucidées. Particulièrement chez le cheval et le porc, l’étude des protéines de surface des spermatozoïdes lors de la capacitation aurait un impact direct sur l’amélioration des techniques de reproduction avancées. La présente étude a pour premier objectif d’abord d’établir les meilleures conditions afin de promouvoir et caractériser la capacitation des spermatozoïdes équins et porcins en condition in vitro. Le deuxième objectif est d’optimiser un protocole d’isolement de protéines de surface des spermatozoïdes en utilisant la biotinylation. La démarche est de rendre ce processus complètement imperméable afin d’étudier seulement les protéines de surface. / After ejaculation spermatozoa must undergo a maturation to be able to fertilize an oocyte. The collective events that lead to this capability are named capacitation. Although capacitation was first discovered more than sixty years ago, the events and regulation of this maturation are still not fully understood. Also, the equine and porcine species has several reproductive issues believed to be caused by defects in sperm capacitation. Thus, the study of stallion sperm surface protein modification during capacitation could help to ameliorate advanced reproductive technologies in the horse and the pig. The aim of the first study was to establish the best in vitro conditions to promote horse sperm capacitation and to characterize the sperm using different tests. Our second objective was to optimize a surface biotinylation protocol to prevent biotin labeling of internal sperm proteins in order to study the surface membrane protein changes during capacitation.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

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

L'obésité est une condition médicale résultant d'une accumulation excessive de dépôts adipeux. Le remodelage pathologique du tissu adipeux chez les sujets obèses pourrait conduire à l'élaboration de plusieurs problèmes de santé. Malheureusement, la prévalence de l'obésité augmente dans le monde entier et en particulier chez les jeunes hommes en âge de procréation. En outre, plusieurs études ont suggéré que les informations de l'environnement paternel comme l'obésité acquise restent dans l’épigénome du spermatozoïde et peuvent moduler le phénotype de la descendance. Pour toutes ces raisons, une compréhension plus approfondie des effets de l’obésité sur la composition moléculaire des spermatozoïdes est nécessaire. Le premier objectif de cette thèse était d'évaluer l'effet de l'obésité sur la composition moléculaire et sur la physiologie des spermatozoïdes mobiles. Les échantillons de sperme ont été obtenus à partir de 96 hommes s’adressant au centre de fertilité ‘A-clinic’, Liban. Les patients ont été classés en trois groupes : poids normal, le surpoids, et obèses. Nos résultats ont montré qu’il y a une rétention des histones plus élevée, et un ADN spermatique hypométhylé et hypohydroxymethylé, dans les spermatozoïdes mobiles des hommes obèses par rapport à ceux des hommes non-obeses. Par conséquent, les embryons issus de spermatozoïdes mobiles d'un homme obèse avaient une cinétique de division embryonnaire altérer par rapport à ceux provenant des spermatozoïdes d’un homme de poids normal / Obesity is a medical condition resulting from an excessive accumulation of adipose deposits. The pathological remodelling of the adipose tissue in obese subjects may lead to the development of several health problems. Unfortunately, the prevalence of obesity is increasing worldwide and of particular interest among young men of reproductive age. Furthermore, accumulated evidence suggests that information from paternal environment such as acquired obesity remains in the sperm epigenome and can modulate the phenotype of the offspring. Therefore, a deeper comprehension of the drawbacks of male excessive fatness on the sperm molecular composition is needed. The first aim of this thesis was to assess the impact of obesity on the molecular composition and on the physiology of the motile sperm. The semen samples were obtained from 96 men attending the A-clinic fertility center, Lebanon. Patients were categorized into three groups: normal weight, overweight, and obese. We showed that the motile sperm of obese men had abnormal levels of paternally inherited histones and hypomethylated/hypohydroxymethylated DNA as compared to normal weight men. Subsequently, the embryos derived from the motile sperm of an obese father had an altered morphokinetic patterns when compared to those derived from normal weight one. The second aim of this thesis was to evaluate the adaptive and evolutionary potential of non-genetic heritable mechanisms in experimentally controlled animal models. Using a high fat diet (HFD)-induced obesity mouse model, we have examined how feeding male mice with a high fat diet for multiple generations impacts the phenotype of the resulting mice

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L’abeille domestique (Apis mellifera Linnaeus) joue un rôle crucial comme pollinisateur dans l’industrie de l’agriculture. Cependant, durant les dernières décennies, une mortalité des colonies d’abeilles a été observée partout à travers le monde. La conservation du sperme d’abeille est un outil efficace pour sauvegarder la diversité génétique. Sa conservation est possible à température pièce, mais la cryoconservation serait une meilleure méthode pour la conservation à long terme. Notre objectif général est de développer une méthode de cryoconservation de la semence d’abeille. L’hypothèse no.1 était que la cryoconservation de la semence d’abeille est plus efficace à long terme que les températures au-dessus de 0 °C. Nous avons évalué l’efficacité, basé sur la viabilité des spermatozoïdes, de deux températures de conservation: -196 °C et 16 °C. Après un an de conservation, la semence congelée avait une meilleure viabilité comparée à 16°C (76% ± 5% vs 0%; p < 0,05). Par la suite, la spermathèque des reines inséminées avec la semence cryoconservée a été évaluée par la migration des spermatozoïdes ainsi que la viabilité des spermatozoïdes. Il y avait beaucoup de variabilités dans nos résultats. Nous n’avons pas été en mesure de vérifier si l’ajout de la centrifugation après la conservation améliore la fertilité des reines après insémination. Toutefois, nos résultats confirment que la cryoconservation est une technique efficace pour conserver la semence d’abeille à long terme. / Honey bees (Apis mellifera Linnaeus) are critical players in the agricultural industry for food production as they account for the vast majority of insect pollination. In the last decades, however, there have been dramatic losses of honey bee colonies worldwide. Coupled with instrumental insemination, conservation of honey bee sperm is an effective strategy to protect the species and their genetic diversity. Sperm storage is possible at room temperature, but for many mammal species, cryopreservation is the preferred method for the long-term storage of gametes. However, cryopreservation of honey bee drone semen is not optimized. Our overall objective is to develop a method of drone semen cryopreservation, therefore, two experiments were conducted. Hypothesis #1 was that cryopreservation of drone semen is more effective for long-term storage than at above-freezing temperatures. We therefore compared the efficacy based on sperm viability, of two honey bee semen preservation temperatures: frozen (-196°C) and 16°C. After 1 year of storage, frozen sperm viability was higher than at 16°C (76% ± 5% vs. 0%; p < 0.05), showing that cryopreservation is necessary to conserve semen in vitro. However, the cryoprotectant used for drone sperm freezing, DMSO (dimethyl sulfoxide), is toxic to queens after instrumental insemination. Hypothesis #2, therefore, was that centrifugation of cryopreserved semen to remove DMSO prior to insemination improves queen fertility. Our results indicate that centrifuging semen does not affect sperm viability (78% ± 3% vs 75% ± 4% viable sperm; p > 0.05). After queen insemination, both spermathecae and brood production were evaluated, but the results varied greatly, possibly due to the undesirable mucus present in the semen. Therefore, we cannot yet confirm that centrifugation improves queen health after insemination. Nonetheless, our study confirms that cryopreservation of honey bee sperm is necessary and possible for long-term conservation.