Le syndrome de Down (SD), ou Trisomie 21, est l'aneuploïdie la plus fréquente chez l'humain. Le désordre génomique est tel qu'aucun traitement unique ne peut pallier à tous les symptômes (retard mental, troubles moteurs...). C'est pourquoi l'utilisation de modèles murins permet d'étudier l'impact de régions partielles du Hsa21 dans l'apparition des déficits. Mon projet de thèse s'est orienté sur un locus télomérique encadré par les gènes Abcg1 et U2af1. Mes recherches se sont focalisées sur deux modèles, Ts1Yah et Ms2Yah, dédiés à cette région. L'étude de ces lignées, combinées à d'autres modèles transgéniques, a montré la contribution de l'intervalle génique dans l'optimisation de l'apprentissage locomoteur. Dans un deuxième temps, le gène Cbs, candidat à la perte de fonction de mémoire, a permis de mettre en évidence un sauvetage fonctionnel dans une expérience à effets de doses. Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles perspectives thérapeutiques.

Le Syndrome de Down, aneuploïdie la plus courante, a pour cause première la présence d'un chromosome 21 surnuméraire. L'établissement de cartes de corrélation génotypes/phénotypes chez les patients atteints du Syndrome de Down a permis de mettre en évidence la kinase DYRK1A, codée par le gène DYRK1A localisé dans la région DCR-1 du chromosome 21, comme candidat pouvant être impliqué dans l'apparition d'un retard mental. Comprendre le rôle et la régulation de DYRK1A est donc essentiel et pour cela, utiliser un test fiable de mesure d'activité de l'enzyme est indispensable. Nous avons développé une nouvelle méthode de dosage de l'activité kinase de DYRK1A utilisant la chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC). Cette méthode s'est révélée très sensible et peu coûteuse. En utilisant cette nouvelle méthode, nous avons confirmé les principales données obtenues in vitro sur l'activité de DYRK1A. Nous avons également caractérisé le comportement d'inhibiteurs connus de DYRK1A (harmine) et confirmé les résultats rapportés dans la littérature. En collaboration avec l'équipe du Dr. Dodd nous avons criblé des dérivés hétérocycliques azotés de faible poids moléculaire, inhibiteurs potentiels de DYRK1A. Enfin, le test d'activité a été utilisé ex vivo sur des extraits de cerveau de souris. Nos résultats indiquent que cette nouvelle méthode de dosage d'activité kinase est spécifique, reproductible et rapide. Elle peut potentiellement s'appliquer à d'autres kinases, phosphatases et plus largement à d'autres enzymes catalysant une réaction de modification de protéines. La GnRH joue un rôle essentiel en régulant la sécrétion et la synthèse de LH et de FSH via des récepteurs spécifiques (GnRHR) exprimés à la surface des cellules gonadotropes hypophysaires. L'expression tissulaire spécifique du Gnrhr est contrôlée par une combinatoire bien définie de facteurs de transcription comportant trois acteurs majeurs, SF1, LHX3 et ISL1. Au contraire du Gnrhr, nous montrons que les séquences régulatrices d'Isl1 en amont du site d'initiation de transcription (TSS) sont insuffisantes pour diriger l'expression hypophysaire spécifique, suggérant l'existence de mécanismes additionnels. De fait, les régions régulatrices (ou promoteurs) ainsi que les "corps" des gènes sont altérés par des modifications épigénétiques. Les résultats, obtenus par immunoprécipitation de la chromatine, montrent que dans les lignées cellulaires exprimant Isl1, notamment les cellules gonadotropes, Isl1 est complexé avec des histones H3 triméthylées sur la Lys4 (H3K4Me3) au niveau du TSS, une marque d'histones corrélée avec les gènes actifs. En revanche, dans les lignées cellulaires où Isl1 est silencieux, il est complexé avec des histones H3 triméthylées sur la Lys27, marque liée à la répression des gènes. On observe cette même corrélation au niveau du TSS du Gnrhr. De plus, notre étude suggère que la méthylation de l'ADN, en amont de l'îlot CpG est inversement corrélée à l'activité de ce gène. Ces données suggèrent que les modifications épigénétiques sont essentiellement responsables de l'expression hypophysaire spécifique d'Isl1contrairement à l'expression du Gnrhr qui semble principalement dépendante de la présence de facteurs de transcription tissulaires spécifiques majeurs. Mots clefs : ISL1, récepteur du GnRH, antéhypophyse, régulation épigénétiques, modifications des histones, méthylation de l'ADN, protéine LIM à homéodomaine, cellules gonadotropes.

La présente thèse par articles aborde différentes facettes du dépistage prénatal de certaines aneuploïdies au premier trimestre de la grossesse. L’introduction retrace l’historique du dépistage prénatal et énonce les différents marqueurs biochimiques et échographiques associés aux aneuploïdies. La première publication démontre que le tabagisme maternel abaisse significativement les niveaux sanguins maternels de PAPP-A et de la fraction libre de la β-hCG et augmente significativement la clarté nucale, confirmant la nécessité de contrôler cette co-variable dans le calcul de risque final, du moins pour la trisomie 18. Le deuxième article identifie des seuils de clarté nucale au-delà desquels la biochimie génétique n’apporte aucune valeur additionnelle au dépistage prénatal de la trisomie 21 et de la trisomie 18. Pour les fœtus avec clarté nucale supérieure aux seuils établis, un diagnostic prénatal intrusif devrait être offert sans délai. Le troisième et dernier article porte sur la première détermination des niveaux plasmatiques maternels de la protéine FLRG (follistatin-related gene) au premier trimestre de grossesse et sur son rôle potentiel à titre de marqueur biochimique dans le dépistage prénatal de la trisomie 21. Bien que détectables, les niveaux plasmatiques maternels de FLRG ne sont pas significativement altérés en présence de fœtus avec syndrome de Down. Dans la discussion générale, les trois articles sont abordés sous un angle plus spécifique au Québec. Des données complémentaires et originales y sont présentées. Une discussion sur l’évolution future du dépistage prénatal est entamée et des axes de recherche sont proposés. / In this thesis by articles, we explore different facets of first trimester prenatal screening of aneuploidy. Introduction retraces the origin of prenatal screening and enunciates current biochemical and ultrasound markers associated with aneuploidy. In the first article, impact of maternal smoking on first-trimester prenatal screening results is assessed for Down syndrome and trisomy 18. Both maternal blood levels of PAPP-A and free β-hCG are significantly decreased by maternal smoking while fetal nuchal translucency (NT) thickness is significantly increased. Without adjustment, this results in an increase of false positives, at least for trisomy 18. Based on these results, adjustment for smoking should be mandatory in first-trimester prenatal screening. In the second article, we identify NT threshold values above which biochemical screening provides no additional benefit. In pregnancies in which NT is above the proposed upper cut-offs, invasive prenatal screening should be offered without undue delay. In the third and last article, maternal plasma levels of follistatin- related gene protein (FLRG) are determined for the first time in first trimester of pregnancy. Its potential role as a new marker for Down syndrome is assessed. Although FLRG can be successfully detected in maternal plasma, its levels are not significantly altered by the presence of Down syndrome fetuses. In the general discussion, articles are mainly addressed under a Quebec standpoint. Additional and complementary original data are presented and different clinical research avenues are proposed.

La présente thèse par articles aborde différentes facettes du dépistage prénatal de certaines aneuploïdies au premier trimestre de la grossesse. L’introduction retrace l’historique du dépistage prénatal et énonce les différents marqueurs biochimiques et échographiques associés aux aneuploïdies. La première publication démontre que le tabagisme maternel abaisse significativement les niveaux sanguins maternels de PAPP-A et de la fraction libre de la β-hCG et augmente significativement la clarté nucale, confirmant la nécessité de contrôler cette co-variable dans le calcul de risque final, du moins pour la trisomie 18. Le deuxième article identifie des seuils de clarté nucale au-delà desquels la biochimie génétique n’apporte aucune valeur additionnelle au dépistage prénatal de la trisomie 21 et de la trisomie 18. Pour les fœtus avec clarté nucale supérieure aux seuils établis, un diagnostic prénatal intrusif devrait être offert sans délai. Le troisième et dernier article porte sur la première détermination des niveaux plasmatiques maternels de la protéine FLRG (follistatin-related gene) au premier trimestre de grossesse et sur son rôle potentiel à titre de marqueur biochimique dans le dépistage prénatal de la trisomie 21. Bien que détectables, les niveaux plasmatiques maternels de FLRG ne sont pas significativement altérés en présence de fœtus avec syndrome de Down. Dans la discussion générale, les trois articles sont abordés sous un angle plus spécifique au Québec. Des données complémentaires et originales y sont présentées. Une discussion sur l’évolution future du dépistage prénatal est entamée et des axes de recherche sont proposés. / In this thesis by articles, we explore different facets of first trimester prenatal screening of aneuploidy. Introduction retraces the origin of prenatal screening and enunciates current biochemical and ultrasound markers associated with aneuploidy. In the first article, impact of maternal smoking on first-trimester prenatal screening results is assessed for Down syndrome and trisomy 18. Both maternal blood levels of PAPP-A and free β-hCG are significantly decreased by maternal smoking while fetal nuchal translucency (NT) thickness is significantly increased. Without adjustment, this results in an increase of false positives, at least for trisomy 18. Based on these results, adjustment for smoking should be mandatory in first-trimester prenatal screening. In the second article, we identify NT threshold values above which biochemical screening provides no additional benefit. In pregnancies in which NT is above the proposed upper cut-offs, invasive prenatal screening should be offered without undue delay. In the third and last article, maternal plasma levels of follistatin- related gene protein (FLRG) are determined for the first time in first trimester of pregnancy. Its potential role as a new marker for Down syndrome is assessed. Although FLRG can be successfully detected in maternal plasma, its levels are not significantly altered by the presence of Down syndrome fetuses. In the general discussion, articles are mainly addressed under a Quebec standpoint. Additional and complementary original data are presented and different clinical research avenues are proposed.

Ce mémoire examine la pratique du dépistage prénatal et du diagnostic prénatal (désormais les tests prénataux ) en deux temps. D’abord, et après une brève mise en contexte, je présente une analyse des facteurs qui ont influencé la mise en place du Programme québécois de dépistage prénatal de la trisomie 21 (PQDPT21). En me basant sur la littérature gouvernementale, je démontre comment un ensemble de pressions politiques, éthiques et sociales a mené à l’impératif d’PQDPT21. Ensuite, je présente une revue de la recherche qualitative à propos de l’expérience de poursuivre une grossesse affectée par l’aneuploïdie fœtale, y compris la trisomie 21. Les principaux résultats de cette revue suggèrent que la ‘rhétorique’ du choix n’est pas toujours démontrée lorsque les parents amènent à terme un fœtus diagnostiqué avec aneuploïdie. Ensuite, je discuterai de l’ensemble de ces travaux selon le concept foucaldien de biopolitique, où les normes et la normalisation agissent sur la régulation politique et sociale. En conclusion, des recommandations pour la recherche et la pratique sont proposées, principalement la nécessité de documenter l’expérience vécue des personnes qui participent aux tests prénataux et d’intégrer ces constatations dans les décisions politiques et dans l’éducation des professionnels de la santé. / This thesis examines the practice of prenatal screening and prenatal diagnosis (henceforth “prenatal testing”) from two angles. Firstly, following a brief introduction to provide context, I present a framework analysis of the factors that influenced the implementation of the Trisomy 21 Prenatal Screening Program of Québec (T21PSPQ). Using governmental literature, I demonstrate how a combination of political, ethical and social pressures led to the imperative of the T21PSPQ. I then present a scoping review of primary empirical qualitative research regarding the experiences of continuing a pregnancy affected by fetal aneuploidy, including trisomy 21. The main findings of this review suggest the ‘rhetoric’ of choice is not always demonstrated in cases where prospective parents bring to term a fetus diagnosed with aneuploidy. The results of this work are then discussed through the Foucauldian concept of biopolitics, where norms and normalization are the principal forms of social and political regulation. Finally, recommendations for research and practice are offered, mainly the need to document the lived experience of those participating in prenatal testing and to incorporate those findings into policy making and into education for health care professionals.