La phase érythrocytaire du cycle de Plasmodium est caractérisée par une hémolyse importante et la libération d’hème chez l’hôte. Grâce à ses activités pro-oxydantes et immunomodulatrices, l’hème contribuerait au dysfonctionnement de la réponse immune observée durant le paludisme grave. Ainsi, ce travail de thèse avait pour but de clarifier le rôle de l’hème sur la réponse des lymphocytes T et des cellules gliales au cours du neuropaludisme et de l’anémie palustre sévère dans des modèles murins de paludisme. De plus, nous avons étendu nos études au paludisme chez des patients infectés par P. falciparum manifestant différents phénotypes cliniques. D‘après nos résultats l’hème diminue la réponse délétère de type 1 des lymphocytes T CD4 et des microglies chez les modèles murins. Alors que cette réponse est essentielle à la clairance du parasite, le prétraitement des souris BALB/c avec l’hème induit une parasitémie plus faible, en comparaison au groupe non traité, qui est également associée à une anémie liée à une dysérythropoïèse. Cependant, l’injection d’hème chez des souris C57BL/6 pendant l’infection les protège du neuropaludisme en diminuant le recrutement des lymphocytes T, la réponse de type M1 des microglies et la production de cytokines pro-inflammatoires dans le cerveau. Par l’étude réalisée dans l’Odisha en Inde nous avons corroboré l’ensemble de ces résultats avec des données cliniques, et montrons que les niveaux plasmatiques d’hème augmentent chez les patients atteints de neuropaludisme et corrèlent positivement avec les cytokines IP-10, IL-10, TNF-alpha et MCP-1. Nous soulignons dans notre étude la complexité de la physiopathologie du paludisme grave. / During the erythrocytic phase of the parasite Plasmodium, large amounts of heme are release in circulation. Due to its pro-oxidant, and immunomodulating activities, heme might be responsible for the alterations of the immune response that were reported during severe malaria. Thus, the objectives of this work were to clarify the impact of heme on the response of T lymphocytes and glial cells in rodent models of severe malarial anemia, and cerebral malaria. In addition, we have also looked at the relationship between heme levels and malaria severity in a human cohort of P. falciparum-infected patients manifesting mild and severe malaria. Heme decreased the pro-inflammatory type 1 response of CD4 T lymphocytes and microglia cells in rodent models. Despite the essential role of this response for the elimination of the parasite, BALB/c mice that were preconditioned with heme before infection had lower parasitemia compared to the untreated group. However, heme induced stronger anemia during the infection that was concomitant with alterations in erythropoiesis. In addition, heme injection during infection protected partly C57BL/6 mice from developing cerebral malaria by preventing T cell recruitment to the brain, the M1 response of microglia cells, and the production of pro-inflammatory cytokines by brain cells. Interestingly, we show from our field study in Odisha, India, that plasma heme levels increased with the severity of malaria, and more specifically during cerebral malaria, and correlated positively with the plasma levels of four cytokines: IP-10, IL-10, TNF-alpha and MCP-1. Herein we underscore the complexity of the pathophysiology of severe malaria.

Réalisé sur un effectif d'un peu plus de 300 enfants brésiliens de 6 à 30 mois de Recife, ce travail montre que l'anémie ferriprive évaluée à l'aide de trois variables biologiques, l'hémoglobinémie, la ferritinémie et le récepteur soluble de la transferrine, présente une prévalence élevée, proche de 60 % (Partie 1: étude transversale), qu'elle représente la cause de 2/3 des cas d'anémie et que la prévalence de l'anémie ferriprive diminue avec les trois compléments à base de sulfate ferreux administrés en 3 fois à la dose de 90 mg/semaine (Partie 2: étude longitudinale, randomisée, contrôlée, en double insu) ) sur une durée de 3 mois. Plus particulièrement, la Partie 2 a consisté dans la comparaison des effets sur l'anémie d'un complément « sulfate ferreux + vitamine E » (groupe VITE) à un complément « sulfate ferreux seul » (groupe contrôle) et un complément « sulfate ferreux + complément multivitaminique et minéral » avec les mêmes quantités de vitamine E que le complément précédant et dépourvu de vitamine C (groupe CMM). Il a été possible pour la première fois de montrer que l'hémoglobinémie et la ferritinémie sont favorablement affectées par le complément VITE et ceci d'autant plus que les enfants sont plus gravement anémiés. Ce résultat met donc en évidence un avantage certain au traitement associant la vitamine E et le sulfate ferreux, comparé aux deux autres traitements. L'option fer+vitamine E, par son rapport coût/efficacité meilleur que l'option fer+CMM, pourrait être d'une grande importance dans les futurs programmes de lutte contre l'anémie ferriprive. / Involving a little more than 300 Brasilian infants (6-30 months of age) from Recife, this study shows that iron-deficiency anaemia (IDA) when assessed by means of 3 biological variables: hemoglobinemia, ferritinemia and the soluble transferring receptor revealed a high prevalence, of about 60 % (Part 1: transversal study), accounting for 2/3 of anaemia, and that this prevalence was decreased by iron-based supplements administered three times a week (providing 90 mg/wk of Fe) for 3 months (Part 2: Longitudinal, randomized, controlled, double blind study). More specifically, Part 2 consisted in comparing the anaemia improvement effects of the following supplements: 'ferrous sulphate+vitamin E' (VITE), 'ferrous sulphate alone' (standard) and ,'ferrous sulphate+multivitamin and mineral supplement (CMM) with the same quantity of vitamin E than the previous one and ascorbate-free. We shows for the first time that hemoglobinemia and ferritinemia were more beneficially affected by the VITE supplement than by the other two ones, this effect being more pronounced in the more severely anemic infants. This illustrates that there is a great advantage to the treatment with Fe+ vitamin E as compared with the other two treatments. The choice of Fe+vitamin E, owing to the higher performance-cost ratio than Fe+CMM, might be particularly relevant in the future programs aiming to develop solutions in the fight against anaemia.

La trypanosomiase animale africaine (TAA) est une pathologie qui sévit en Afrique sub-saharienne et qui représente un obstacle majeur à l’élevage du bétail et à la production agricole. Cette pathologie est causée principalement par les parasites T. congolense et T. vivax. Elle affecte le bétail, les animaux domestiques et sauvages, sur un territoire de 10 millions de km2 où ces animaux cohabitent avec l’insecte vecteur, la mouche Tsé-Tsé. L’infection du bétail par ces parasites provoque une anémie sévère pouvant entraîner la mort de l’animal. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l’étude des mécanismes impliqués dans le développement de l’anémie lors de l’infection de l’animal par T. vivax. Pour cela, nous avons développé un modèle murin d’infection par T. vivax. Nous avons démontré que l’infection à T. vivax induit d’importantes modifications des acides sialiques présents à la surface des érythrocytes. De plus, nous avons établi un système expérimental « ex-vivo » qui nous a permis de montrer que l’anémie observée au cours de l’infection était dépendante du mécanisme d’érythrophagocytose. Les modifications en acides sialiques des érythrocytes constitueraient un signal de reconnaissance des érythrocytes par les cellules phagocytaires de l’hôte. Par ailleurs, nous avons mis au point des conditions de culture in vitro pour tous les stades parasitaires de T. vivax et T. congolense afin de développer des outils de génomique fonctionnelle. Ces avancées nous ont notamment permis d’identifier des enzymes de type sialidase et trans-sialidase et de détecter les activités enzymatiques correspondantes dans les formes infectieuses de ces parasites. Nous avons exprimé des trans-sialidases recombinantes et démontré qu’elles étaient capables de reproduire in vitro certaines des caractéristiques pathologiques définies in vivo : modifications en acides sialiques des érythrocytes et augmentation de l’érythrophagocytose. Par conséquent, ces travaux ont permis pour la première fois de mettre en évidence un lien entre l’expression des sialidases et trans-sialidases chez le parasite T. vivax et le développement de l’anémie au cours de la TAA. / African animal trypanosomiasis (AAT) is a parasitic disease occurring in sub-Saharan Africa. It impairs livestock development and agricultural production. This disease is mainly caused by T. congolense and T. vivax parasites and is present in livestock, domestic and wild animals, covering an area of over a 10 millions km2, that is known as the Tsé-Tsé fly belt. These infections cause severe anaemia leading to animal death in most cases. In this context, we were interested in unravelling the mechanisms responsible for anaemia caused by T. vivax infection. We developed a murine model for T. vivax infection and our data pointed out important sialic acid modifications of the mouse erythrocyte surface during infection. Additionally, an ex-vivo experimental model was established which proved that anaemia associated with infection depends on erythrophagocytosis. Consequently, we propose that sialic acid modifications associated with infection are involved in the erythrophagocytosis mechanism. Furthermore, in order to develop genetic tools we established in vitro culture conditions for all parasite forms of T. vivax and T. congolense. Parasite cultivation allowed the detection of sialidase and trans-sialidase activity and identifies the presence and function of these proteins in the mammalian form of the parasite. Moreover, trans-sialidase recombinant proteins reproduced some of the T. vivax infection characteristics such as sialic acid modification and increased erythrophagocytosis. Consequently, this work provides the first evidence that links the expression of sialidases and trans-sialidases in T. vivax with the development of anemia during AAT.

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

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

La préservation d'un stock de cellules souches fonctionnelles est indispensable pour le maintien de nombreux tissus chez l'adulte. Les cellules souches se multiplient pour s'auto-renouveller et entrent en différenciation donnant naissance à des progéniteurs puis à des cellules matures. Récemment, la possibilité pour les progéniteurs de se reprogrammer en cellules souches et de réacquérir un potentiel de régénération à long terme a été suggérée notamment dans le tissu germinal. Ainsi, l'auto-renouvellement et la reprogrammation des progéniteurs pourraient jouer un rôle dans le maintien du pool de cellules souches. Mon travail de thèse portait sur l'étude de ces deux mécanismes de régénération des cellules souches chez la souris. J'ai tout d'abord étudié la reprogrammation des progéniteurs germinaux au cours de la spermatogenèse. Ce travail montre la capacité des progéniteurs germinaux mâles, les spermatogonies différenciées, à modifier leur programme de différenciation et à générer de nouvelles cellules souches germinales après transplantation testiculaire. Les progéniteurs germinaux pourraient ainsi constituer une réserve de " cellules souches potentielles ". Le tissu germinal possède donc une certaine plasticité. La seconde partie de mon travail porte sur l'implication du gène Fancg de l'anémie de Fanconi, voie de réponse aux dommages à l'ADN, dans l'auto-renouvellement et la fonctionnalité des cellules souches hématopoïétiques au cours de l'hématopoïèse. L'intégrité génétique des cellules souches doit en effet être préservée tout au long de la vie de l'individu. Cette étude montre que l'invalidation du gène Fancg perturbe le processus de migration, la quiescence, et la régulation de l'expression de certains gènes clés des fonctions des cellules souches. Ces altérations participent au déficit fonctionnel des cellules souches hématopoïétiques observées dans le modèle murin Fancg-/-.

The goal of the thesis is to evaluate the haematologic indicators of red blood cells depending to the physiological condition and yield of cattle, sheep and dogs. The evaluation of qualitative parameters of red blood cells included 59 dairy cows, 57 meat cows, 62 sheep and 73 dogs. The evaluation of the haematologic parameters of cattle was performed based on the production (yield) type and by season; that of sheep, by season, age and sex of lambs; and that of dogs, by sex, age and size - weight. The yield types showed statistically significant difference between the number or erythrocytes, haematocrit, haemoglobin, MCV and MCH concentration. The dairy cows showed seasonal fluctuations of the number of erythrocytes, haematocrit and haemoglobin; the meat cows showed fluctuations of the haemoglobin, MCH and MCHC values. The age influenced higher values of erythrocytes in sheep and lower values of MCV and MCH in lambs. The sex of lambs did not lead to significant differences. The evaluation of dogs by age showed differences of haematocrit and haemoglobin values. The dog size (weight) and the sex did not have demonstrable influence on haematologic values. Anaemia was found in 36 % dairy cows (it did not occur in meat cattle) and in 2 sheep (3 %). By most authors, anaemia was not found in dogs.

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

La préservation d’un stock de cellules souches fonctionnelles est indispensable pour le maintien de nombreux tissus chez l’adulte. Les cellules souches se multiplient pour s’auto-renouveller et entrent en différenciation donnant naissance à des progéniteurs puis à des cellules matures. Récemment, la possibilité pour les progéniteurs de se reprogrammer en cellules souches et de réacquérir un potentiel de régénération à long terme a été suggérée notamment dans le tissu germinal. Ainsi, l’auto-renouvellement et la reprogrammation des progéniteurs pourraient jouer un rôle dans le maintien du pool de cellules souches. Mon travail de thèse portait sur l’étude de ces deux mécanismes de régénération des cellules souches chez la souris. J’ai tout d’abord étudié la reprogrammation des progéniteurs germinaux au cours de la spermatogenèse. Ce travail montre la capacité des progéniteurs germinaux mâles, les spermatogonies différenciées, à modifier leur programme de différenciation et à générer de nouvelles cellules souches germinales après transplantation testiculaire. Les progéniteurs germinaux pourraient ainsi constituer une réserve de « cellules souches potentielles ». Le tissu germinal possède donc une certaine plasticité. La seconde partie de mon travail porte sur l’implication du gène Fancg de l’anémie de Fanconi, voie de réponse aux dommages à l’ADN, dans l’auto-renouvellement et la fonctionnalité des cellules souches hématopoïétiques au cours de l’hématopoïèse. L’intégrité génétique des cellules souches doit en effet être préservée tout au long de la vie de l’individu. Cette étude montre que l’invalidation du gène Fancg perturbe le processus de migration, la quiescence, et la régulation de l’expression de certains gènes clés des fonctions des cellules souches. Ces altérations participent au déficit fonctionnel des cellules souches hématopoïétiques observées dans le modèle murin Fancg-/-. / The long-term maintenance of the stem cell pool is necessary to preserve the functionality of an organ throughout life. Stems cells proliferate in order to selfrenew or to be committed to differentiate to produce progenitors and finally highly specialized cells. Recent reports have suggested that germinal progenitors could reprogram into stem cells and reacquire a potential to regenerate tissue at long-term. Thus, the stem cell selfrenewal process and the reprogramming of progenitors could play a role in the maintenance of the stem cell pool. The project of my thesis focused on those two mechanisms of stem cell regeneration in the mouse model. First, I investigated the reprogramming process of the germinal progenitors during spermatogenesis. Our results show that male germinal progenitors, the differentiating spermatogonia, can change their differentiation program and generate new functional germinal stem cells after testicular transplantation. The germinal progenitors could constitute a pool of potential stem cell, and underscores the plasticity of the germinal lineage. A second part of my project dealt with the involvement of fancg, a gene of the Fanconi anemia DNA damage response pathway, in the selfrenewal and in the functions of the hematopoietic stem cells. The maintenance of the genetic integrity throughout life is particulary important for stem cells in order to safeguard the stem cell pool. Our study show that fancg deficiency induces the impairment of the migration potential and of the quiescence of stem cells, and modifies the expression of several key genes regulating stem cell functions. Those alterations contribute to the functional impairment of the hematopoietic stem cells observed in Fancg-/- mice.

Contexte : L'anémie et la carence en fer sont fréquentes chez les enfants des Premières Nations et ont plusieurs effets néfastes sur la santé. Le fer est un métal divalent qui partage des voies d'absorption intestinale communes avec le cadmium (Cd), le cobalt (Co), le manganèse (Mn), le plomb (Pb) et le zinc (Zn) ; une déficience en fer augmente l'absorption de ces métaux ainsi que leur possible toxicité chez les humains. La présente étude examine la prévalence de l'anémie et la carence en fer, leurs déterminants ainsi que les associations entre la carence en fer et les concentrations sanguines de métaux divalents chez des jeunes des Premières Nations. Méthodologie : En 2015, l'étude pilote Jeunes Environnement et Santé (JES! - YEH!) a été menée chez des enfants et des adolescents (3 à 19 ans, n = 198) de quatre communautés de Premières Nations du Québec. Les concentrations d'hémoglobine, de ferritine sérique, et de métaux sanguins ainsi que de Mn dans les cheveux, de cotinine urinaire et de hs-CRP plasmatique ont été mesurées. Des mesures anthropométriques ont aussi été recueillies. Des déterminants (y compris la consommation d'aliments traditionnels et du marché) ont été évalués à l'aide d'un questionnaire administré par un assistant de recherche qui a ensuite servi pour le calcul des apports en nutriments. Une analyse descriptive a été réalisée et des modèles d'équations structurelles ont été utilisés pour tester les associations. RÉSULTATS : La prévalence respective de l'anémie et de la carence en fer était élevée (17.7% et 20.8% respectivement) dans la population d'étude. Les consommations de la viande traditionnelle, de fruits et de jus de fruits (naturel et en poudre) - par l'intermédiaire de leur association positive avec l'apport en vitamine C - étaient les variables alimentaires positivement associées à la ferritine sérique. Le sexe masculin était également associé à une ferritine sérique plus élevée. Le statut inflammatoire était inversement associé à l'hémoglobine, alors que la ferritine sérique était positivement associée à l'hémoglobine. Comme pour la ferritine, la consommation de fruits et de jus était positivement associée à l'hémoglobine via l'apport en vitamine C et la ferritine sérique, et ce, bien que la plupart des participants présentaient un apport suffisant en fer et en vitamine C. Les niveaux de Mn sanguin étaient significativement plus élevés que ceux des enfants des mêmes groupes d'âge rapportés dans l'enquête canadienne de mesures de santé. La ferritine sérique était inversement associée au Mn et au Co sanguins. Encore une fois, la consommation de fruits et de jus était inversement associée au Mn et au Co sanguins via l'apport en vitamine C et la ferritine sérique. Aucune association significative entre la ferritine sérique et d'autres métaux divalents n'a été observée. CONCLUSIONS : Nos résultats suggèrent que des interventions réduisant l'inflammation et favorisant des environnements alimentaires plus sains ainsi qu'une augmentation de la consommation de viande traditionnelle et d'aliments naturellement riches en vitamine C, qui est connue pour améliorer l'absorption du fer, pourraient contribuer à contrer l'anémie et la déficience en fer et à restaurer l'homéostasie du Mn et du Co dans l'organisme. Mots-clés: Anémie de l'enfance; carence en fer; Premières Nations; vitamine C; inflammation; manganèse; cobalt. / Context: In First Nations communities, anemia and iron deficiency (ID) are frequent pediatric conditions with diverse adverse health outcomes. Iron is a divalent metal that shares absorptive pathways with cadmium (Cd), cobalt (Co), manganese (Mn), lead (Pb) and zinc (Zn) in the gastrointestinal tract; ID upregulates their uptake and likely their toxicity in humans. The present study examines the prevalence of anemia, ID and their determinants as well as study associations between ID status and other divalent metals among First Nations youth. METHODS: The 2015, First Nation Youth Environment and Health (JES!-YEH!) pilot study was conducted among children and teenagers (3 to 19 y, n = 198) from four First Nations communities in Quebec. Blood, hair, urine samples and anthropometric measurements were collected. Hemoglobin, serum ferritin (SF), blood Cd, Pb, Mn, and Co, plasma Zn and hs-CRP, hair Mn and urinary cotinine levels were measured. Determinants (including traditional and market food consumption) were assessed using an interview-administered questionnaire, based on which nutritional intakes were calculated. Descriptive analyses were performed, and structural equation models were used to test associations. RESULTS: The prevalence of anemia and ID was elevated (17.7% and 20.8% respectively) in JES!-YEH! study participants. Traditional meats, fruit and fruit juice consumption (natural and powdered) - via their positive association with vitamin C intake - were the food variables positively associated with SF. Male sex was also associated with higher SF. The inflammatory status was associated with lower hemoglobin, while higher SF was in turn associated with higher hemoglobin. As for SF, fruit and juice consumption were positively associated with hemoglobin, via vitamin C intake and SF, and this although, most participants presented sufficient iron and vitamin C intakes. Blood Mn was significantly higher than in the Canadian Health Measures Survey of the same age groups, and SF was inversely associated with blood Co and Mn. Again, fruits and juice consumption were inversely associated with blood Mn via vitamin C intake and SF. No significant association between SF and other divalent metals was found. CONCLUSIONS: Our findings suggest that interventions fighting inflammation and fostering healthier food environments as well as higher consumption of traditional meats and foods naturally rich in vitamin C, which is known to enhance iron absorption, could decrease anemia and ID and ultimately, restore blood Mn and Co homeostasis. Key words: Childhood anemia; iron deficiency; First Nations; vitamin C; inflammation; manganese; cobalt.