Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / La complexité des classifications morphologiques du genre Picea et leur manque de cohérence ont justifié le besoin de l'estimation d'une phylogénie moléculaire représentative de l'histoire biogéographique de ce genre coniférien circumpolaire. Les essais d'estimation phylogénétique pour trois loci du génome nucléaire ont révélé la présence de polymorphismes intraspécifiques et trans-spécifiques partagés entre trois espèces distinctes du genre Picea. La période de divergence entre les trois espèces a été estimée à 13 à 20 millions d'années (mA) et les temps de coalescence des allèles étaient de l'ordre de 10 à 18 mA, ce qui implique que les polymorphismes puissent être partagés depuis l'ancêtre commun aux trois espèces. La fixation des polymorphismes aurait été retardée par de grandes tailles historiques de population, estimées à plus de 100 000 individus. Ces résultats suggèrent que les polymorphismes trans-spécifiques partagés peuvent être fréquents pour les loci nucléaires de plantes et qu'ils peuvent contribuer significativement à la diversité allélique, surtout chez les plantes anémophiles et allogames possédant de grands effectifs de population. Ces polymorphismes appellent à la prudence quant à l'utilisation de gènes nucléaires pour estimer les phylogénies de tels groupes de plantes. Les efforts d'estimation phylogénétique subséquents se sont donc portés sur les régions des génomes cytoplasmiques haploïdes, dont les séquences sont plus conservées que celles du génome nucléaire. La phylogénie des Picea a été estimée suite au séquençage de trois régions du génome chloroplastique, transmis paternellement, ainsi qu'une région du génome mitochondrial, transmis maternellement. Des différences significatives ont été observées entre les phylogénies chloroplastiques, et entre les phylogénies chloroplastiques et la phylogénie mitochondriale. Aucune des phylogénies ne correspondait aux classifications actuelles. La phylogénie mitochondriale était géographiquement plus structurée que les phylogénies chloroplastiques. Sur l'arbre mitochondrial, la plupart des taxons nord-américains formaient un groupe monophylétique. La cohérence géographique des divers regroupements nord-américains et asiatiques sur cet arbre indique que des phénomènes de spéciation de nature géographique se soient produits. Les incompatibilités entre les phylogénies d'organelles suggéraient l'occurrence de transferts latéraux anciens du génome chloroplastique entre les lignées mitochondriales. Les incompatibilités entre les partitions chloroplastiques suggéraient en outre la présence de recombinaison présumément liée à l'évolution réticulée ancienne. Les marqueurs chloroplastiques seraient donc de moindre valeur phylogénétique et phylogéographique que les marqueurs mitochondriaux pour les genres ayant une transmission paternelle du génome chloroplastique, tel que chez les Pinaceae. / Complex morphological classifications for the genus Picea, a circumpolar conifer genus, and the lack of coherence among them indicated the need to estimate a molecular phylogeny representative of the biogeographical history of the whole genus. Preliminary tests for three nuclear loci revealed the presence of intraspecific as well as trans-specific shared polymorphisms among three distantly related species in the genus. The divergence time between species was estimated at 13 to 20 million years (my), and allele coalescence times in the order of 10 to 18 my, which implies the sharing of polymorphisms since common ancestry. Large historical population sizes in excess of 100 000 would have delayed the fixation of polymorphisms. These results suggest that transspecies shared polymorphisms might be frequent at plant nuclear gene loci, contributing significantly to allelic diversity. This trend is more likely in plants characterized by ecological and life-history determinants favoring large population sizes, such as an outcrossing mating system, wind pollination, and a dominant position in ecosystems. These polymorphisms also call for caution in estimating congeneric species phylogenies from nuclear gene sequences in such plant groups. Subsequent efforts in estimating the biogeographical history of the genus Picea were directed at organelle DNA regions, which are more conserved than nuclear DNA at the sequence level. Distinct phylogenies of Picea were obtained by sequencing three regions from the paternally inherited chloroplast genome (trnK, rbcL, and trriTLF), and the intron 2 of the maternally transmitted mitochondrial gene nadl. Significant differences were found between chloroplastic partitions, and between the cpDNA and mtDNA phylogenies. None of the phylogenies matched current classifications. The mtDNA phylogeny was geographically more structured than the cpDNA phylogenies. Most North American taxa formed a monophyletic group on the mtDNA tree with coherent geographical clustering, indicating geographic speciation by range fragmentation or by dispersal and isolation. Similar patterns, also found among Asian taxa, likely represent a major trend in the Pinaceae. Incongruences between organelle phylogenies also indicated ancient lateral transfers of the chloroplast genome between mtDNA lineages. Incongruences between cpDNA partitions further suggested heterologous recombination presumably linked to ancient reticulate evolution. These results indicate the reduced value of cpDNA as a phylogenetic and phylogeographical marker in genera with paternal transmission of the chloroplast genome such as in the Pinaceae.

Dans certaines situations physiologiques et pathologiques, la concentration tissulaire en oxygène diminue grandement, créant ainsi une situation d'hypoxie. Heureusement, les cellules de mammifères possèdent un mécanisme de réponse efficace envers un stress hypoxique assuré par le facteur de transcription inductible par l'hypoxie, HIF-1. Le facteur HIF-1 est constitué de deux sous-unités : HIF-1β et HIF-1α. La sous-unité HIF-1β demeure invariable en fonction des niveaux d'oxygénation. En revanche, la sous-unité HIF-1 a est hautement régulée par les niveaux d'oxygénation. En normoxie, HIF-1α est rapidement hydroxylée par les prolyl-hydroxylases (PHD). L'hydroxylation de HIF-1α mène à sa reconnaissance par la protéine E3-ubiquitine ligase pVHL (von Hippel-Lindau protein), ciblant ainsi la protéine HIF-1 a ubiquitinylée vers la dégradation par le protéasome. À l'inverse, en hypoxie, l'hydroxylation de HIF-la est fortement diminuée, ce qui provoque la stabilisation de HIF-1α et la formation du dimère HIF-1 responsable de l'expression des gènes cibles impliqués dans la réponse adaptatrice des cellules à l'hypoxie. Outre l'hydroxylation et l'ubiquitinylation, la sous-unité a subie également plusieurs autres modifications telles que la phosphorylation, la sumoylation et la S-nitrosylation. Les travaux présentés dans cette thèse visent à démontrer l'impact de nouvelles modifications post-traductionnelles de HIF-1α sur l'activité du facteur HIF-1. Dans un premier temps, des travaux portant sur l'acétylation de la sous-unité HIF-1α par l'acetyltransferase ARD1 (Arrest-defective-1) seront présentés. En 2002, une étude démontrait que la protéine ARD1 était responsable de l'acétylation de HIF-1α, contribuant ainsi à son association avec pVHL et à sa dégradation. Cependant, nos travaux démontrent plutôt qu'ARDl n'est pas impliquée dans la stabilité de HIF-1α. Dans un deuxième temps, nous démontrons un rôle clé de la peptidyl-prolyl isomérase PIN1 sur l'activité transcriptionnelle du facteur HIF-1 et l'expression d'un gène cible important, le facteur de croissance des cellules endothéliales vasculaires (VEGF). Finalement, nous présentons des travaux impliquant la methylation de HIF-1α et le rôle important de cette modification sur l'activité du facteur HIF-1. Bref, l'étude de nouvelles modifications de la protéine HIF-1α s'avère donc fondamentale pour la compréhension de la régulation de HIF-1, tant au niveau des fonctions physiologiques et pathologiques importantes de HIF-1 qu'au niveau du développement de stratégie thérapeutique.

En comparant des tumeurs chimiosensibles et chimiorésistantes par la technologie de micropuces d'ADN on a développé un panel de gènes qui peuvent prédire la réponse à la chimiothérapie. L'objectif de l'étude présent est d'évaluer par immunohistochimie (IHC) sur des blocs de ±tissue array¿ la capacité de prédire la réponse à la chimiothérapie et l'importance pour quelques protéines correspondantes. Les gènes sélectionnés pour être validés sont : GST, MMP1, Fos-B, CTSL2, HSP10, CD36, MIP2 (CXCL2), RBBP7 (RbAp46), Siva, PGD2S, Ki67 et p53. L'analyse statistique montre une association entre la réponse complète, HSP10 et p53 (p=0,07 et 0,06 respectivement), entre la survie sans progression HSP10 et MMP1 (p=0,007 et 0,08 respectivement) et entre la survie et HSP10, MMP1 et Ki67 (p=0,02, 0,09 et 0,04 respectivement). Le profil du cancer ovarien avec une bonne réponse à la chimiothérapie que nous avons trouvé est: MMP1 négatif, HSP10, p53 et Ki67 positifs. Un index pronostique basé sur ces 4 marqueurs apporte des informations pronostiques supplémentaires que chaque marqueur individuellement.

La base moléculaire de la progression du cancer ovarien epithelial (COE) est encore peu comprise. Récemment, l'importance de la perturbation épigénétique de la régulation de gènes par l'hypométhylation globale du génome a commencé à être plus appréciée. L'hypométhylation est très peu étudiée dans le COE bien que l'on ait déjà montré qu'il existe une relation entre hypométhylation de l'ADN et la progression, l'invasion tumorale ainsi que la formation de métastases. Cette étude vise à identifier des gènes qui pourraient être activés par l'hypométhylation de leur région promotrice, ce qui contribuerait à la progression tumorale. Afin d'identifier de nouveaux gènes hypométhylés, quatre lignées cellulaires ovariennes (Skov3, Tovll2, Tov21 et Ovcar3) ont été traitées avec un donneur de groupement méthyl, du S-Adenosylmethionine (AdoMet), afin d'inhiber la déméthylation de l'ADN. Plusieurs gènes sous-exprimés après traitement ont été identifiés par l'analyse de l'expression génique globale en utilisant la technique de micropuces à ADN. Cette analyse a permis d'identifier le gène TMPRSS3 comme une cible potentielle d'hypométhylation dans le COE. Le gène TMPRSS3-D est connu pour son implication dans la migration et invasion dans le COE. Le statut de méthylation de la région promotrice du gène TMPRSS3 a été vérifié par analyse Methylation-Spécific PCR (MSP) et par Bisulfite Specific PCR (BSP). L'évaluation de son rôle potentiel dans l'étiologie du COE a été faite par la technique d'interférence à l'ARN. L'analyse d'expression génique globale en utilisant le clone où l'expression de TMPRSS3-D a été supprimée et son contrôle correspondant a permis de mieux comprendre l'effet moléculaire de TMPRSS3-D. Pris ensemble, les résultats présentés dans ce mémoire confirment le rôle potentiel du gène TMPRSS3-D dans l'invasion et métastase du COE et plus important, nos données indiquent que la surexpression de TMPRSS3-D dans le COE est due aux mécanismes épigénétiques reliés à l'hypométhylation de sa région promotrice.

D'année en année, plusieurs études rapportent de nouvelles utilisations aux immunoglobulines intraveineuses (IglV). La constante augmentation de la demande pour ce produit pourrait mener à une pénurie. Afin de pouvoir produire des IglV in vitro à partir de lymphocytes B humains, l'étude des gènes impliqués dans la prolifération et la différenciation de ces cellules à l'aide d'un vecteur adenoviral s'avère pertinente. Cependant, des variations dans l'efficacité de transduction chez les lymphocytes B humains de sang périphérique et les cellules de la lignée plasmocytaire U266 ont été observées. Afin de comprendre cette différence, une étude de l'entrée et du cheminement du vecteur adenoviral chimérique Ad5/F35 à l'intérieur des cellules lymphocytaires a été entreprise. Des différences de liaison virus-cellule ont été observées entre les lymphocytes B et les cellules de la lignée U266, suggérant que certaines de ces protéines seraient impliquées dans le trafic intracellulaire d'Ad5/F35 et l'efficacité de transduction.

La cellule a élaboré des mécanismes de surveillance afin d'assurer la fidélité de l'expression génique. Le nonsense-mediated mRNA decay (NMD) reconnaît et en général, dégrade rapidement les ARNm nonsens, qui contiennent des codons stop prématurés. Le NMD a longtemps été considéré comme un mécanisme de protection, permettant d'éviter la synthèse de protéines tronquées, potentiellement néfastes pour la cellule. Plus récemment, un nouveau rôle du NMD a émergé : il semble réguler l'expression génique, notamment lorsqu'il est couplé à l'épissage alternatif. D'autre part, bien que les mécanismes de reconnaissance et de dégradation des ARNm nonsens soient de mieux en mieux compris, une controverse subsiste quand à la localisation subcellulaire du NMD chez les mammifères. Ces deux aspects du NMD ont été abordés au cours de ma thèse dans le cas de l'étude du métabolisme des ARNm aberrants du gène de la fah, responsable de la tyrosinémie héréditaire de type I. Afin de mieux comprendre les bases moléculaires de la maladie, j'ai caractérisé les ARNm de la FAH contenant des mutations d'épissage (Q279R et V259L) ou nonsens (W262X) dans l'exon 9. Deux transcrits alternatifs du gène de la fah ont ainsi été mis en évidence pour ces trois mutations : del100 a éliminé l'exon 8 et del231 les exons 8 et 9. Del231 est fortement produit lorsque les mutations d'épissage Q279R et V259L sont présentes. L'étude des transcrits chez les patients avec ces deux mutations a permis de proposer un modèle d'épissage pour les exons 8 et 9. Une analyse plus poussée sur del100 et del231 a révélé que ceux-ci étaient en fait produits de façon minoritaire dans des cellules avec un gène normal de la fah, par épissage alternatif des exons 8 et 9. Del100, qui contient de nombreux PTCs suite à l'élimination de l'exon 8, est dégradé par NMD. Cependant, la quantité de transcrit restante semble suffisante pour la synthèse d'une protéine de 31-kDa, détectable dans plusieurs tissus humains. Ce premier transcrit alternatif de la fah est important à deux points de vue : premièrement, il semble illustrer le rôle possible du NMD couplé à l'épissage alternatif dans la régulation génique et deuxièmement, la protéine synthétisée pourrait être importante pour la tyrosinémie héréditaire de type I.

Le rétrécissement valvulaire aortique (RVA) est causé par une calcification et une fibrose progressive de la valve aortique. Le risque de développer la maladie augmente avec l’âge. À cause de l'augmentation de l'espérance de vie, le RVA est devenu un problème de santé publique. Le RVA est fatal en absence de traitement médical. Actuellement, la chirurgie est le seul traitement pour le stade sévère de la maladie, mais près de 50% des individus avec RVA n’y sont pas éligibles, principalement due à la présence de comorbidités. Plusieurs processus biologiques ont été associés à la maladie, mais les voies moléculaires spécifiques et les gènes impliqués dans le développement et la progression du RVA ne sont pas connus. Il est donc urgent de découvrir les gènes de susceptibilité pour le RVA afin d’identifier les personnes à risque ainsi que les biomarqueurs et les cibles thérapeutiques pouvant mener au développement de médicaments pour inverser ou limiter la progression de la maladie. L'objectif de cette thèse de doctorat était d'identifier la base moléculaire du RVA. Des approches modernes en génomique, incluant l’étude de gènes candidats et le criblage génomique par association (GWAS), ont été réalisées à l’aide de collections d’ADN provenant d’un grand nombre de patients bien caractérisés pour le RVA. Des études complémentaires en transciptomique ont comparé le profil d’expression global des gènes entre des valves calcifiées et non-calcifiées à l’aide de biopuces à ADN et de séquençage de l'ARN. Une première étude a identifié des variations dans le gène NOTCH1 et suggère pour la première fois la présence d'un polymorphisme commun dans ce gène conférant une susceptibilité au RVA. La deuxième étude a combiné par méta-analyse deux GWAS de patients provenant de la ville de Québec et Paris (France) aux données transcriptomiques. Cette étude de génomique intégrative a confirmé le rôle de RUNX2 dans le RVA et a permis l’identification d’un nouveau gène de susceptibilité, CACNA1C. Les troisième et quatrième études sur l’expression des gènes ont permis de mieux comprendre les bases moléculaires de la calcification des valves aortiques bicuspides et ainsi d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour le RVA. Les données générées par ce projet sont la base de futures découvertes importantes qui permettront d'améliorer les options de traitement et la qualité de vie des patients atteints du RVA. / Calcific aortic valve disease (CAVD) is a common disease that causes the narrowing of the aortic valve due to fibrosis and calcification of the valve leaflets. The risk of CAVD increases with age. Due to the increase in life expectancy, CAVD is becoming a major public health problem. CAVD is fatal in the absence of medical treatment. Currently, surgery is the only treatment for severe stages of the disease, but nearly 50% of individual with CAVD are not eligible for surgery; mainly because of the presence of comorbidities. Several biological processes have been associated with the disease but the specific cell signaling pathways and genes implicated in CAVD development and progression are yet to be discovered. Thus, it is urgent to discover the susceptibility genes for CAVD, which will help identify individuals at risk as well as biomarkers and therapeutic targets for developing medication to reverse or limit disease progression. The objective of this thesis was to identify the molecular basis of CAVD. Modern genomic approaches including candidate gene and genome-wide association studies (GWAS) were performed with large DNA collections of patients well-characterized for CAVD. Whole-genome gene expression studies were also performed to compare calcified bicuspid and tricuspid valves with normal aortic valves using microarrays and RNA-Sequencing. A GWAS meta-analysis was performed using two cohorts of patients with CAVD from Quebec City and Paris. The integration of different whole-genome approaches revealed a new gene associated with CAVD called CACNA1C. This work also confirmed the potential role of NOTCH1 and RUNX2 in CAVD. In addition, this work identified new genes differentially expressed in calcified compared to normal aortic valves that are implicated in biological processes involved in the disease. These new developments are important to better understand the pathophysiological processes implicated in aortic valve calcification. Several genes differentially expressed in calcified compared to normal valves are targets for existing and emerging drugs. In general, this work has increased the knowledge about the etiology of CAVD in patients with bicuspid and tricuspid aortic valves and has identified new susceptibility genes for the development of this disease. The data generated by this project are the base of future important discoveries that will improve treatment options and the quality of life of patients with CAVD.

La maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) se caractérise par une obstruction non complètement réversible des voies aériennes. De récentes études de criblage génomique par association ont identifié quatre régions chromosomiques associées à la MPOC. Par contre, les mécanismes moléculaires responsables de ces associations génétiques demeurent inconnus. Dans le cadre de cette étude, nous avons obtenu les profils d'expression des gènes de tissus pulmonaires non-tumoraux et les génotypes de 1,2 million de variations génétiques pour ces mêmes patients. Les analyses furent effectuées sur 1111 sujets provenant de trois cohortes. Des marqueurs génétiques influençant l'expression des gènes dans les poumons, c.-à-d. « expression Quantitative Trait Loci » (eQTLs) pulmonaires, furent identifiés dans les régions chromosomiques d'intérêts. Les résultats de ce mémoire démontrent que HHIP serait le gène causal dans la région 4q31, alors que les évidences pointent vers les gènes FAM13A et EGLN2 pour les régions 4q22 et 19q13, respectivement. / Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized by airflow obstruction that is not fully reversible. Recent genome-wide association studies have identified four susceptibility loci robustly associated with COPD. However, the genetic mechanisms mediating the risk within these loci remain to be found. In this study, genome-wide gene expression profiles of non-tumor lung specimens and blood-DNA from the same patients were genotyped for 1,2 million SNPs. The analyses were performed on 1111 subjects from three cohorts. Genetics variations influencing gene expression levels in lung samples, i.e. lung expression quantitative trait loci (eQTLs), were identified in the COPD susceptibility regions (4q22, 4q31, 19q13). The results of this thesis demonstrated that HHIP is the most likely causal gene at 4q31, while the evidences supported the contribution of the FAM13A and EGLN2 genes at 4q22 and 19q13, respectively.

No description available.

Depuis plus de 4 décennies, la lévodopa (L-dopa) demeure la pierre angulaire du traitement pharmacologique de la maladie de Parkinson. Malheureusement après 4 à 5 années de traitement chronique, des patients développent des effets secondaires à la L-dopa comme les complications motrices de type détérioration de fin de dose (wearing-off) et dyskinésies. Ces complications motrices seraient dues en partie à une stimulation non-physiologique des récepteurs dopaminergiques. L'hyperactivité des récepteurs du glutamate au striatum est aussi une des hypothèses plausibles expliquant les dyskinésies induites par la L-dopa. Cette seconde hypothèse a été l'objet principal de ce travail. L'étude a porté d'une part sur des cerveaux d'humains parkinsoniens traités à la L-dopa et ayant des complications motrices, et d'autre part sur des modèles de singes MPTP. Les singes de l'espèce Macaca fascicularis ont été ovariectomisés puis rendus parkinsoniens avec la neurotoxine MPTP. Les singes MPTP traités avec la L-dopa seule ont tous développé des dyskinésies. Par contre ceux traités avec la L-dopa + CI-1041 (antagoniste NR2B/NMDA) ou L-dopa + cabergoline (agoniste D2) n'en avaient pas. Les singes traités avec L-dopa + Ro 61-8048 (inhibiteur de la kynurénine-3-hydroxylase) ou L-dopa + AFQ056 (antagoniste mGluR5) avaient de faibles dyskinésies. Nous avons investigué dans le striatum et le globus pallidus des cerveaux humains et des primates non-humains les récepteurs NR2A/NMDA, NR2B/NMDA, AMPA et mGluR5 en utilisant l'autoradiographie d'un ligand spécifique à chacun de ces récepteurs du glutamate. Par hybridation in situ, nous avons évalué les niveaux d'ARNm de mGluR5 et PSD95 puis par immunobuvardage les taux protéiques de PSD95 et l'état de phosphorylation d'ERKl/2. pERKl/ERKl et pERK2/ERK2 diminuaient quand les taux de L-dopa et dopamine diminuaient dans le striatum. Ro 61-8048, en inhibant l'activité de la kynurénine-3-hydroxylase, augmente la synthèse de l'acide kynurénique pour bloquer les récepteurs du glutamate. Ceci a réduit la phosphorylation d'ERKl/2. L'activation d'ERKl/2 est donc modulée par la dopamine et le glutamate. NR2B/NMDA et mGluR5 augmentent chez les animaux dyskinétiques. Cette augmentation est empêchée par les traitements antidyskinétiques. mGluR5 activé, induit une cascade de signalisation qui renforce l'activité des récepteurs ionotropiques AMPA et NMDA qui sont stabilisés dans la membrane plasmique par la protéine PSD95. Nos résultats démontrent que les récepteurs du glutamate sont impliqués dans la pathogénèse des dyskinésies induites par la L-dopa.