Thèse doctorat : Sciences : Strasbourg 1 : 2006. Thèse doctorat : Sciences : Tokyo - Japon : 2006. / Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 13 p.. Index.

Plutôt que de chercher une continuité dans l'évolution menant à notre espèce consciente, supposée merveille de complexité, nous proposons de parler de rupture. Celle-ci s'articulera autour du développement d'une forte plasticité dans une nouvelle dynamique de développement ontogénétique, mettant en place une tendance spécifique, la flexibilité. II ne s'agit pas d'un simple trait biologique, elle décrit une posture d'ouverture qui sera la base de qualificatifs subséquents. L'environnement en est, curieusement, le premier; nous avançons pour commencer l'idée qu'il est avant tout déterminé par les organismes plutôt que représenter une toile de fond dont les changements les affecteraient. Nous verrons alors que notre environnement changeant n'est pas une condition d'émergence et d'adaptation de notre espèce mais bien la conséquence de notre plasticité, de notre ouverture. C'est le même renversement qui permettra de fonder notre individualité et notre soi comme réalisation toujours à faire des possibles que l'ouverture instaure. A leur tour, la liberté et la conscience seront des versants de l'être créatif en action ouverte. Ainsi ces aspects de notre expérience sont-ils caractérisés par la flexibilité. Mais dans son apparition on en comprend l'unicité et partant l'enfermement que représente notre point de vue, condamné à projeter sur les autres organismes et l'évolution notre mode d'être particulier. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Adaptation biologique, Anthropologie philosophique, Biocomplexité, Conscience, Constructivisme (philosophie), Créativité, Éthologie, Évolution, Évolution de l'homme, Évolutionnisme, Environnement, Existentialisme, Individuation, Liberté, Progrès.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 65-70. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2002. / Titre de l'écran-titre (visionné le 15 août 2006). Publié aussi en version papier.

La mixotrophie (la combinaison de la phototrophie et de l’hétérotrophie chez un même organisme) est une stratégie nutritive très courante chez les protistes planctoniques et son importance pour le fonctionnement des écosystèmes aquatiques a récemment été mise en évidence. La plupart des modèles biogéochimiques décrivant les écosystèmes aquatiques sont cependant encore basés sur le paradigme traditionnel d’une séparation stricte entre les protistes phototrophes (le phytoplancton) et les protistes hétérotrophes (le nano/microzooplancton).Dans la première partie, la thèse de doctorat propose deux modèles mathématiques mécanistiques permettant de décrire l’ensemble des stratégies nutritives déployées par les protistes planctoniques et pouvant être implémentés dans les modèles biogéochimiques. Le premier modèle décrit la capacité des protistes phototrophes à utiliser le phosphore organique dissous (DOP) lorsqu’ils sont limités en phosphate. Le second modèle décrit la mixotrophie stricte (phototrophie + phagotrophie) et permet de représenter les grands types de mixotrophies observés dans les milieux aquatiques: la mixotrophie constitutive et la mixotrophie non-constitutive.Dans la seconde partie du travail, les modèles mécanistiques sont implémentés dans le modèle MIRO (Lancelot et al. 2005) décrivant l’écosystème planctonique de la Baie Sud de la Mer du Nord, avec l’objectif d’étudier le rôle de la mixotrophie sur le fonctionnement d’un écosystème côtier eutrophisé.Les résultats montrent que lorsque les apports en nutriments par les rivières (Seine et Escaut) sont élevés et enrichis en N par rapport au P, le DOP devient une source importante en P pour les protistes phototrophes (surtout pour les colonies de l’espèce nuisible Phaeocystis) ;ne pas en tenir compte mènerait à une sous-estimation de la production primaire (jusqu’à 32%), de la sédimentation (jusqu’à 20%), de la reminéralisation en ammonium (jusqu’à 13%), des émissions de diméthylsulfure (DMS ;jusqu’à 97%), et de la capacité de l’écosystème à absorber le CO2 atmosphérique (avec, certaines années, un changement du rôle de l’écosystème, passant de source à puits de CO2). La production secondaire n’est, par contre, pas affectée par le DOP. Les mixotrophies constitutive et non-constitutive ont en général peu d’impact sur la production primaire, la production secondaire, la sédimentation, et la reminéralisation dans l’écosystème étudié. L’effet de la mixotrophie non-constitutive dépend cependant de la lumière disponible ;les printemps/été caractérisés par des intensités lumineuses élevées, la mixotrophie non-constitutive induit une augmentation de tous les processus étudiés, en particulier la production secondaire (jusqu’à 23%). / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le doryphore de la pomme de terre (DPT), Leptinotarsa decemlineata (Say), est l'un des principaux insectes ravageurs qui se nourrit du feuillage des plants de pomme de terre et cause d'importantes pertes de récolte, réduisant le rendement en tubercules s'il n'est pas contrôlé. Cet insecte peut développer une résistance aux insecticides à la suite d'une exposition répétée et s'adapter à toutes sortes d'environnements difficiles. De nombreuses méthodes ont été utilisées pour contrôler ce ravageur, y compris des méthodes physiques et biologiques, mais elles n'ont pas été efficaces à elles seules. Actuellement, la seule méthode de contrôler le DPT consiste à pulvériser des insecticides chimiques tout au long de son cycle de développement. Toutefois, l'utilisation excessive d'insecticides pourrait menacer la santé humaine et causer des problèmes environnementaux. L'objectif général de cette recherche était de développer une méthode efficace de contrôle pneumatique du DPT afin de réduire la dépendance aux insecticides chimiques dans les champs de pommes de terre. Dans ce contexte, un prototype de système pneumatique innovant a été conçu et fabriqué au Département des sols et de génie agroalimentaire de l'Université Laval. Le prototype utilise une pression d'air positive pour déloger les doryphores du feuillage des plants de pommes de terre, les déposer au sol entre les rangs et les écraser. Les effets de l'utilisation de ce prototype de système pneumatique sur la croissance des plants de pommes de terre et le rendement en tubercules ainsi que son efficacité de contrôle du DPT ont été étudiés. Trois vitesses de l'air (45, 50 et 55 m/s) et deux vitesses de déplacement (5 et 6 km/h) ont été testées. Les variables mesurées dans les parcelles de contrôle biologique et pneumatique étaient les populations de DPT à différents stades de développement, la hauteur des plants de pommes de terre, la matière sèche, l'indice de surface foliaire (ISF) et le rendement en tubercules. En général, les résultats ont montré que l'utilisation du prototype de système pneumatique pour contrôler le DPT n'a eu aucun effet significatif sur la croissance des plants de pommes de terre (hauteur, matière sèche, ISF). Les rendements en tubercules étaient comparables à ceux obtenus dans les parcelles témoins qui étaient traitées avec un insecticide biologique (Entrust) et le prototype était très efficace à déloger les doryphores. Cela indique que le prototype pourrait être utilisé de manière sécuritaire et efficace dans les champs de pommes de terre pour contrôler le DPT. La mise en œuvre de cette méthode de lutte innovante pourrait contribuer de manière significative à la réduction de l'utilisation des insecticides chimiques pour contrôler le DPT. / The Colorado potato beetle (CPB), Leptinotarsa decemlineata (Say), is one of the major pest insects that feeds on potato plant foliage and causes severe crop losses, reducing potato tuber yields if left uncontrolled. This insect can develop a resistance to insecticides after repeated exposures and adapt to all kinds of harsh environments. Many methods have been used to control this pest, including physical and biological methods, but they have not been effective alone. Currently, the only method to control the CPB is to spray chemical insecticides during its life cycle. However, the excessive use of insecticides may threaten the human health and cause environmental problems. The general objective of this research was to develop an effective pneumatic control method for the CPB to reduce reliance on chemical insecticides in potato fields. In this context, a prototype of an innovative pneumatic system was designed and built at the Department of Soils and Agri-Food Engineering of Université Laval. The prototype uses positive air pressure to dislodge CPBs from potato foliage, deposit them on the ground between rows, and crush them. The effects of using the pneumatic system on potato growth and tuber yield as well as its efficacy in controlling the CPB were investigated. Three airflow velocities (45, 50, and 55 m/s) and two travel speeds (5 and 6 km/h) were tested. The measured variables in the organic and pneumatic control plots were CPB populations at different life stages, potato plant height, dry matter, leaf area index (LAI), and tuber yield. Overall, the results showed that the use of the pneumatic prototype system to control the CPB had no significant effect on potato plant growth (height, dry matter, LAI). Tuber yields were comparable to those obtained in the control plots which were treated with a biological insecticide (Entrust), and the prototype was highly effective in dislodging CPBs. This indicates that the prototype could be safely and efficiently used in potato fields to control the CPB. Implementation of this innovative control method could significantly contribute to reducing the use of chemical insecticides to control the CPB.

Plusieurs études ont discuté du potentiel des cystatines en protection des plantes contre les insectes phytophages nuisibles. Ces protéines s'accumulent dans les tissus végétaux soumis à l'herbivorie, où elles exercent leurs fonctions protectrices en réprimant l'activité des protéases sécrétées dans le tube digestif de l'ennemi herbivore. Lorsque retrouvées en abondance dans la plante, les cystatines montrent un effet de protection mesurable, fonction de leur efficacité à interagir avec les protéases digestives de l'insecte. Dans le cas d'une forte inhibition, un déséquilibre fonctionnel est engendré, qui provoque un blocage de la digestion des protéines et une carence nutritionnelle menant à des troubles de développement. Un long processus coévolutif entre la plante et ses ennemis herbivores a mené toutefois à des adaptations métaboliques chez l'insecte en réponse aux inhibiteurs de protéases, qui lui permettent souvent d'éviter l'effet négatif des inhibiteurs ingérés. Pour cette raison, un grand intérêt a été porté au fil des ans à l'amélioration des qualités fonctionnelles des inhibiteurs de protéases par différentes approches du génie des protéines. Plusieurs chercheurs se sont intéressé, en particulier, au cas du doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata Say), un insecte ravageur d'importance majeure dans les cultures de pommes de terre à travers le monde. Dans l'optique d'améliorer l'efficacité des cystatines contre les protéases digestives du doryphore, ce projet de thèse avait pour objectif d'explorer le potentiel d'une nouvelle approche du génie des protéines, le design par substitution de boucles' (de l'anglais Loop Replacement Design, ou LRD), pour en générer des variants à efficacité améliorée contre les protéases digestives de l'insecte cible. Un survol de la diversité fonctionnelle des cystatines végétales répertoriées dans la banque génomique GenBank a d'abord été réalisé pour identifier des cystatines candidates à capacités inhibitrices variées, à partir desquelles devaient ensuite être puisés les éléments fonctionnels pour le design des inhibiteurs hybrides. Les éléments fonctionnels sélectionnés ont été 'greffés' sur une cystatine modèle à potentiel inhibiteur modéré, la cystatine de tomate SlCYS8, pour la confection des cystatines hybrides à boucles substituées. Plus spécifiquement, des tests enzymatiques en laboratoire ont permis de confirmer le potentiel de l'approche LRD pour le design de cystatines améliorées. En bref, nos résultats ont démontré une amélioration significative du potentiel inhibiteur de la cystatine SlCYS8 modifiée de manière à inclure les sous-régions fonctionnelles de cystatines à plus fort potentiel inhibiteur, ils ont démontré, à l'inverse, un coût fonctionnel mesurable dans le cas des inhibiteurs hybrides intégrant les régions fonctionnelles de cystatines moins efficaces. Ces résultats confirmaient l'intérêt de l'approche LRD pour le développement de cystatines améliorées contre les protéases digestives d'un insecte nuisible et mettaient en relief, sur le plan biochimique, un découplage fonctionnel des différents éléments structuraux de ces protéines. À la lumière de ces conclusions et en complément au premier volet du projet, un deuxième volet a consisté à déterminer l'influence de la partie restante, ou « charpente » (de l'anglais : scaffold), des cystatines sur leur activité inhibitrice. Pour ce faire, les éléments fonctionnels de la cystatine SlCYS8 ont été greffés aux charpentes structurales d'autres cystatines. L'activité inhibitrice des hybrides générés a été évaluée ensuite pour déterminer si cet élément structural, qui n'est pas un élément fonctionnel à proprement parler, influençait l'activité de l'inhibiteur. En bref, nos données ont montré une influence marquée de la charpente des cystatines sur leur potentiel inhibiteur et la pertinence de considérer cet élément structural comme un « élément fonctionnel secondaire » dans toute stratégie d'ingénierie moléculaire des cystatines à des fins de phytoprotection. En somme, ce projet de thèse aura permis d'établir le potentiel d'une approche LRD pour la production de cystatines hybrides à forte activité inhibitrice contre les protéases digestives du doryphore de la pomme de terre. Nos travaux auront permis aussi de mettre en évidence l'influence, sur le plan fonctionnel, de la charpente protéique des cystatines, un élément structural négligé jusqu'ici dans le design de variants améliorés de ces protéines. Des travaux complémentaires seront maintenant bienvenus pour déterminer le potentiel protecteur des nouveaux hybrides exprimés in planta. Des travaux seront utiles également pour mesurer leur potentiel comme partenaires de fusions traductionnelles, une approche complémentaire aux stratégies actuelles de mutagénèse pour le design d'inhibiteurs de protéases hybrides à spectre d'action étendu.

La livraison d’acides nucléiques a révolutionné la recherche biomédicale depuis des décennies. Il existe de nombreuses manières de livrer des acides nucléiques dans des cellules de mammifères. Chaque méthode possède ses avantages et ses inconvénients. Parmi elles, celles dites hybrides, représentent une alternative très intéressante puisqu’elles résultent de la combinaison de méthodes de livraison traditionnelles pour en obtenir une nouvelle aux propriétés améliorées. Cette thèse se consacre à l’étude d’une de ces méthodes de livraison hybride appelée gésifection. Cette dernière consiste à combiner des nanovésicules biologiques appelées « gésicules » avec un agent chimique nommé bromure d’hexadiméthrine pour livrer des acides nucléiques dans des cellules de mammifères. Bien que cette méthode ait fait l’objet de peu de recherches, les résultats publiés jusqu’à présent apparaissent suffisamment intéressants pour poursuivre son développement et sa caractérisation. Cette thèse est divisée en quatre chapitres. Le chapitre 1, est dédié à la revue de la littérature. Il présente un tour d’horizon des méthodes de livraison d’acides nucléiques, puis une présentation des mécanismes impliqués dans la pénétration cellulaire, et enfin, un état des lieux concernant les travaux sur les gésicules. Les chapitres 2, 3 et 4, présentent les travaux expérimentaux réalisés dans le cadre de cette thèse. Le chapitre 2 est consacré au développement d’une méthode optimisée pour produire et utiliser les gésicules pour la livraison d’acides nucléiques. Les gésicules se sont révélées être des particules très résistantes puisque leur capacité de livraison a été maintenue après plusieurs semaines de conservation à différentes températures, ainsi qu’après plusieurs cycles de congélation décongélation. Par ailleurs, les expériences de gésifection ont démontré la capacité de cette méthode à livrer de l’ADN dans des cellules primaires (connues pour être réfractaires) mais également des acides ribonucléiques (ARN) et des plasmides de grandes tailles. Le chapitre 3 est consacré à des expériences de caractérisation des gésicules au niveau morphologique et de leur contenu protéique. Les gésicules ont été visualisées par microscopie électronique avec la confirmation de la présence de la protéine VSV-G à leur membrane. Enfin, une analyse par spectrométrie de masse a permis de fournir la première description du contenu protéique des gésicules. Cela a permis de faire apparaître toute la complexité de ces nanovésicules. Le dernier chapitre de cette thèse (chapitre 4) est dédié à l’identification des mécanismes de pénétration et de transport cellulaire impliqués dans la gésifection. Tout d’abord, une série d’expériences préliminaires a permis d’établir des conditions expérimentales garantissant la fiabilité des résultats (efficacité des lavages, efficacité et innocuité des inhibiteurs métaboliques). Les résultats ont démontré que les complexes de gésifection pénètrent dans les cellules HeLa par macropinocytose et endocytose dépendante des clathrines. Leur parcours intracellulaire jusqu’au noyau de la cellule implique quant à lui, les dynéines et les microtubules. En conclusion, cette thèse contribue significativement au développement de la méthode de gésifection en décrivant un procédé de production et d’utilisation efficaces, et en apportant une meilleure compréhension de la composition et du fonctionnement des gésicules pour livrer des acides nucléiques. / The delivery of nucleic acids has revolutionized the biomedical field for decades, for research as well as for therapeutic applications. There are many nucleic acids delivery methods for mammalian cells. Each has its advantages and disadvantages. Hybrid methods represent a very interesting alternative for the delivery of nucleic acids since it consists in combining elements of existing vectors to develop more efficient new ones. This thesis is devoted to the study of one of these hybrid delivery methods called gesifection. Gesifection involves virus-like particles, pseudotyped with the VSV glycoprotein, able to deliver nucleic acids when combined with a chemical agent named polybrene. Even though the gesifection’s efficiency has been stated in only a few publications, the results were interesting enough for us to investigate the depth of its potential. This thesis is divided into 4 main parts. The chapter 1 is dedicated to a review of the literature and presents the main methods of nucleic acid delivery, followed by a presentation of the mechanisms involved in cell penetration and finally, an inventory of the gesicles and their uses. The chapter 2 of this thesis presents the work that allowed us to optimize the production of gesicles, to determine the best way to use them, to demonstrate their great robustness as well as their capacity to transfect primary cells, large plasmids and also interfering RNAs. The chapter 3 is dedicated to the characterization of gesicles. We have highlighted the formation of gesifection complexes, successfully carried out the purification of gesicles efficient for nucleic acid delivery, visualized the gesicles with their membrane composed of VSV-G proteins and finally, provides the first description of their protein content, showing all the complexity of these particles. Finally, the chapter 4 studies the mechanisms of penetration and cell transport involved during the gesifection. Our results revealed for the first time, that the gesifection complexes enter in HeLa cells by macropinocytosis and clathrin-dependent endocytosis. Furthermore, their intracellular course involves dyneins and microtubules. All of the results presented in this thesis provide a better understanding of gesifection for future developments.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018 / La production primaire marine joue un rôle clé dans le cycle global du carbone en alimentant la pompe biologique à CO₂. En mer du Labrador, cette pompe interagit étroitement avec la pompe physique (solubilité du CO₂ et convection hivernale) pour former un puits majeur de CO₂ atmosphérique. La mer du Labrador fait l'objet d'un échantillonnage suivi depuis les années 1990, mais il y a peu d'information sur certains processus clés de la pompe biologique, notamment la production primaire nette (PPN), la production nouvelle (PPNew) et la production nette de la communauté planctonique (PNC). L'objectif principal de cette étude était de quantifier et de comparer ces différentes mesures de productivité et de les mettre en relation avec la composition taxinomique de la communauté phytoplanctonique et les caractéristiques physico-chimiques des différentes masses d'eau présentes en mer du Labrador. Le projet visait également à évaluer et comprendre la variabilité à différentes échelles de la productivité au moyen d'une méthode de mesure en continu de la PNC. Les résultats montrent une grande variabilité temporelle et spatiale de la PNC qu'on peut associer à des structures physiques fines, des variations de l'éclairement incident, la stratification verticale et/ou des tourbillons à mésoéchelle. Cette grande variabilité s'impose comme explication principale de la faible correspondance observée entre la PNC et les mesures journalières de PPNEW. Alors que la convection des hivers 2014 et 2015 fut particulièrement profonde, la floraison phytoplanctonique était beaucoup plus intense en 2015 dû à une restratification rapide de la colonne d'eau. Cette stratification renforcée n'a pas favorisé les diatomées, mais a plutôt accru la dominance de Phaeocystis pouchetii. Ces résultats indiquent qu'il peut y avoir synergie entre les pompes à CO₂ physiques et biologiques lorsque la restratification printanière n'est pas uniquement tributaire du réchauffement solaire local, mais principalement dépendante des tourbillons qui favorisent le transport latéral d'eau douce du Groenland vers le centre de la mer du Labrador (Katsman et al., 2004; Frajka-Williams et al., 2014). La dominance de Phaeocystis pouchetii permet toutefois de mettre en doute l'efficacité de la pompe biologique en mer du Labrador.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.