Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La spectrométrie de masse est devenue ces dernières années une technologie incontournable dans l'analyse à large échelle des composés cellulaires. En recherche clinique, les études qui utilisent cette technologie sont de plus en plus répandues. Ces études visent principalement deux objectifs. Le premier est le diagnostic de maladies qui passe par la classification d'échantillons provenant de différents états expérimentaux. Le deuxième objectif est l'identification de signatures des maladies étudiées qui passe par la mise en évidence de biomarqueurs. Cependant, la grande dimensionnalité, la présence de bruit et la complexité des données liées à ce type d'analyse nécessitent le développement d'outils computationnels performants. La récente émergence d'algorithmes d'apprentissage automatique a révolutionné de nombreux domaines de recherche y compris le diagnostic et l'identification de biomarqueurs. Néanmoins, ces algorithmes ne permettent pas toujours d'obtenir des résultats satisfaisants car ils nécessitent au préalable des étapes fastidieuses de prétraitement et de sélection d'attributs. Tandis que les algorithmes d'apprentissage profond et plus particulièrement les réseaux de neurones ont la capacité d'extraire automatiquement les caractéristiques pertinentes à partir de données brutes. Cette thèse vise à concevoir des algorithmes à base de réseaux de neurones pour le diagnostic du cancer et l'identification de biomarqueurs à partir de données protéomiques et métabolomiques. Ce travail est présenté sous la forme de trois contributions. La première, nommée apprentissage cumulatif, est une nouvelle méthodologie à base de réseaux de neurones convolutifs développée pour le diagnostic dans un contexte de rareté de données. La deuxième contribution est une nouvelle méthodologie à base de réseaux de neurones récurrents développée pour le diagnostic précoce. Ces deux méthodologies ont été comparées à des approches d'apprentissage automatique traditionnellement utilisées pour les données de spectrométrie de masse. Non seulement nos méthodologies ont été plus performantes que les approches traditionnelles. Elles ont eu également l'avantage d'être efficaces sur les données brutes et ont permis ainsi de s'affranchir des étapes coûteuses de prétraitement et de sélection d'attributs. De plus, elles ont eu un temps d'exécution de quelques secondes les rendant compatibles avec une analyse clinique rapide. Pour ce qui est de la troisième contribution, nommée SpectraLIME, elle consiste en une méthodologie d'interprétation des réseaux de neurones. Elle a identifié des régions spectrales d'intérêt contenant des biomarqueurs connus et des biomarqueurs candidats pouvant constituer de nouvelles cibles diagnostiques ou thérapeutiques. Nous avons pu démontrer tout au long de cette thèse la puissance des algorithmes d'apprentissage profond appliqués aux données omiques. Ce travail illustre l'intérêt de la spectrométrie de masse comme un outil puissant qui améliore remarquablement l'aide à la décision clinique. / In recent years, mass spectrometry has become an essential technology for large-scale analysis of cellular compounds. In clinical research, studies using this technology are becoming moreand more widespread. These studies have two main objectives. First, the diagnosis of diseases through the classification of samples from different experimental conditions. The second objective is the identification of signatures of the studied diseases through the detection of biomarkers. However, the high dimensionality, the presence of noise and the complexity of the data related to this type of analysis require the development of powerful computational tools. The recent emergence of machine learning algorithms has revolutionized many research areas including diagnosis and biomarker identification. However, these algorithms do not always provide satisfactory results because they require tedious pre-processing and feature selection steps. While deep learning algorithms and more particularly neural networks have the ability to automatically extract relevant features from raw data. This thesis aims at designing neural network algorithms for cancer diagnosis and biomarkers identification from proteomic and metabolomic data. This work is presented in the form of three contributions. The first one, named cumulative learning, is a new methodology based on convolutional neural networks developed for diagnosis in a context of data scarcity. The second contribution is a new methodology based on recurrent neural networks developed for early diagnosis. These two methodologies were compared to machine learning approaches traditionally used for mass spectrometry data. Not only our methodologies outperformed traditional approaches, but they also had the advantage of being effective on raw data and thus avoided costly pre-processing and feature selection steps. Moreover, they had an execution time of a few seconds, making them compatible with rapid clinical analysis. The third contribution, named SpectraLIME, consists of a methodology of neural networks interpretability. It identified spectral regions of interest containing known biomarkers and candidate biomarkers that could constitute new diagnostic or therapeutic targets. Throughout this thesis, we were able to demonstrate the power of deep learning algorithms applied to omics data. This work illustrates the interest of mass spectrometry as a valuable tool that remarkably improves clinical decision support.

Objectifs : La prééclampsie (PE) est un trouble hypertensif de la grossesse pouvant être secondaire à un développement placentaire anormal. Plusieurs biomarqueurs sériques maternels, tels que le soluble Fms-like tyrosine kinase (sFlt-1) et le placental growth factor (PlGF) ont été associés à la PE. L'objectif de cette étude est d'évaluer les changements des biomarqueurs sFlt-1 et PlGF dans les différents types de PE (précoce, intermédiaire et tardive; préterme et à terme) et selon les lésions placentaires associées. Méthode : Nous avons mené une étude cas-cohorte sur 45 femmes à faible risque de PE recrutées entre 11-13 semaines de grossesse (cohorte), que nous avons comparées à 31 femmes recrutées au moment du diagnostic de PE (cas). Les dosages de sFlt-1 et PlGF ont été effectués avec des tests automatisés (B·R·A·H·M·S plus KRYPTOR). L'analyse des placentas pour la détection de lésions de type malperfusion maternelle vasculaire (MVM) a été réalisée. Les cas de PE ont été stratifiés selon l'âge gestationnel à l'accouchement. Nous avons rapporté la distribution des marqueurs au cours de la grossesse chez les femmes avec et sans PE. Nous avons ensuite évalué la corrélation entre PlGF et la présence de lésions placentaires de type MVM. Résultats : Les cas de PE plus précoces (≤ 37 semaines) sont associés à des niveaux de sFlt-1 et PlGF significativement différents et à une augmentation des lésions placentaires de type MVM, comparativement aux cas tardifs (> 37 semaines). De faibles niveaux de PlGF, entre 26 et 34 semaines, étaient hautement associés à la présence de lésions placentaire de type MVM (p<0.01), indépendamment de la présence de PE, mais peu associés à la PE sans MVM (p=0.34). Conclusion : La PE se développant plus tôt durant la grossesse est associée à des niveaux de biomarqueurs et des pathologies placentaires distinctes de la PE tardive, appuyant l'hypothèse d'une pathologie distincte. Le PlGF pourrait davantage être un marqueur de MVM que de PE. / Objectives: Preeclampsia (PE) is a hypertensive disorder of pregnancy which can be secondary to abnormal placental development. Several maternal serum biomarkers, such as soluble Fms-like tyrosine kinase (sFlt-1) and placental growth factor (PlGF) have been associated with PE. We aimed to assess the progression of the sFlt-1 and PlGF in different types of PE (early, intermediate, and late; preterm and term) as well as to correlate PlGF with placental lesions characteristic of PE. Method: We conducted a case-cohort study on 45 women at low risk of PE (cohort) recruited between 11 and 13 weeks of gestation and 31 women recruited at diagnosis of PE (cases). sFlt-1 and PlGF levels were measured with automated assays (B·R·A·H·M·S plus KRYPTOR). Placental analysis for the detection of maternal vascular malperfusion (MVM) lesions were performed. PE cases were stratified by gestational age at delivery. We reported biomarkers' distribution during gestation in women with and without PE. We then evaluated the correlation between PlGF and the presence of MVM-type placental lesions. Results: Cases of early PE (≤37 weeks) are associated with significantly different biomarker levels and an increase in MVM-type placental lesions, compared to cases of late PE (> 37 weeks). Low levels of PlGF, between 26 and 34 weeks, was highly associated with the presence of MVM-type placental lesions (p<0.01), independent of the presence of PE, and was not associated with PE without MVM (p=0.34). Conclusion: Early PE is associated with distinct levels of biomarkers and placental pathologies compared to late PE, supporting the hypothesis of a distinct pathology. PlGF could rather be a marker to MVM than PE).

La sclérose en plaques est une maladie inflammatoire du système nerveux central qui touche beaucoup de jeunes adultes dans le monde entier. Malgré les efforts de recherche, la cause demeure inconnue. Afin de développer de meilleurs traitements et de trouver un remède, les modèles animaux sont utilisés pour identifier des biomarqueurs cellulaires. La caractérisation de ces modèles est essentielle afin de bien transposer les résultats à la maladie humaine et de tester de nouveaux médicaments. Cette thèse est le résultat d'un projet de maîtrise au Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec (CRIUSMQ) qui visait à étudier la barrière hématoencéphalique en tant que biomarqueur possible chez un modèle animal de la sclérose en plaques. Le chapitre 1 présente les différents thèmes abordés dans ce projet. Les chapitres 2, 3 et 4 se concentrent sur les méthodes choisies, tandis que le chapitre 5 présente les résultats obtenus. / Multiple sclerosis is an inflammatory disease of the central nervous system that affects many young adults worldwide. Despite research efforts, the cause of the disease remains unknown. In order to develop better therapies and ultimately find a cure, animal models are used to identify cellular biomarkers. Characterizing these models is essential in order to properly relate findings to the human disease and test possible medications. This thesis is the result of a three-year Master's project at Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec (CRIUSMQ) that aimed to study the blood-brain barrier as a possible biomarker of disease pathology in a multiple sclerosis animal model. Chapter 1 introduces the different themes addressed in this project. Chapters 2, 3 and 4 focus on the materials and methods chosen, while chapter 5 presents the results obtained. These findings are discussed in chapter 6.

La scoliose est la pathologie déformante du rachis la plus courante de l'adolescence. Dans 80 % des cas, elle est idiopathique, signifiant qu'aucune cause n'a été associée. Les scolioses idiopathiques répondent à un modèle multifactoriel incluant des facteurs génétiques, environnementaux, neurologiques, hormonaux, biomécaniques et de croissance squelettique. Comme hypothèse neurologique, une anomalie vestibulaire provoquerait une asymétrie d'activation des voies vestibulospinales et des muscles paravertébraux commandés par cette voie, engendrant la déformation scoliotique. Certains modèles animaux permettent de reproduire ce mécanisme. De plus, des anomalies liées au système vestibulaire, comme des troubles de l'équilibre, sont observées chez les patients avec une scoliose. La stimulation vestibulaire galvanique permet d'explorer le contrôle sensorimoteur de l'équilibre puisqu'elle permet d'altérer les afférences vestibulaires. L'objectif de cette thèse est d'explorer le contrôle sensorimoteur en évaluant la réaction posturale provoquée par cette stimulation chez les patients et les participants contrôle. Dans la première étude, les patients sont plus déstabilisés que les contrôles et il n'y a pas de lien entre l'ampleur de l'instabilité et la sévérité de la scoliose. Dans la deuxième étude, à l’aide d’un modèle neuromécanique, un poids plus grand aux signaux vestibulaires a été attribué aux patients. Dans la troisième étude, un problème sensorimoteur est également observé chez les jeunes adultes ayant une scoliose, excluant ainsi que le problème soit dû à la maturation du système nerveux. Dans une étude subséquente, des patients opérés pour réduire leur déformation du rachis, montrent également une réaction posturale de plus grande amplitude à la stimulation comparativement à des participants contrôle. Ces résultats suggèrent que l’anomalie sensorimotrice ne serait pas secondaire à la déformation. Finalement, un algorithme a été développé pour identifier les patients ayant un problème sensorimoteur. Les patients montrant un contrôle sensorimoteur anormal ont également une réponse vestibulomotrice plus grande et attribuent plus de poids aux informations vestibulaires. Globalement, les résultats de cette thèse montrent qu’un déficit sensorimoteur expliquerait l’apparition de la scoliose mais pas sa progression. Le dysfonctionnement sensorimoteur n’est pas présent chez tous les patients. L’algorithme permettant une classification de la performance sensorimotrice pourrait être utile pour de futures études cliniques. / Scoliosis is the most frequent spinal deformity in adolescence. In 80% of the cases, it is idiopathic, meaning that no cause has been associated with the patient's case. Idiopathic scoliosis seems to respond to a multifactorial model including genetic, environmental, neurological, hormonal, biomechanical and skeletal growth factors. A neurological assumption is that an anomaly of the vestibular system would cause asymmetrical activation of the vestibulospinal pathway and of paraspinal muscles. This cascade would generate the scoliotic deformity. Animal models have demonstrated this possibility. In addition, many vestibular related anomalies are observed in adolescents with scoliosis as vestibulo-ocular reflex abnormalities or balance control disorders. Galvanic vestibular stimulation allows exploring sensorimotor control by faltering the vestibular afferents. The objective of this thesis is to explore the sensorimotor control through vestibular-evoked postural response in patients with scoliosis and healthy controls. The results of the first study show that the vestibular-evoked postural response is larger in patients compared to controls. Moreover, the amplitude of the postural response is not scaled to the spinal deformation amplitude. In a second study, through a neuromechanical feedback control model, we demonstrate that patients assigned a larger weight to vestibular signal compared to controls. Results of the third study reveal that young adults with idiopathic scoliosis, compared to controls, have a larger postural response. This observation excludes a transient response due to the maturation of the nervous system. Then, balance control impairment seems secondary to a neurosensory phenomenon as balance control dysfunction is observed in patients who had surgery reducing spine deformation. Ultimately, an algorithm has been developed to distinguish patients with or without sensorimotor control problems compared to healthy adolescents. Remarkably, the amplitude of the feedforward vestibular response of these patients is larger and they assign a larger weight to vestibular than proprioceptive information. Overall, this thesis proposes a procedure to identify patients with scoliosis having sensorimotor control impairment. In the end, it is believed that the classification procedure may help future clinical studies as patients with sensorimotor dysfunction could be identified. Hopefully, future research will enhance this procedure and lead to an efficient biomarker.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2014-2015 / Ce projet vise à développer un outil de prédiction précoce du risque de diabète gestationnel (DG). Il est basé sur une étude de cohorte prospective chez 7929 femmes enceintes recrutées entre 2005 et 2010 dans la ville de Québec. La validation externe de quatre modèles prédictifs a permis d’identifier des variables cliniques (ex. : antécédent de DG, indice de masse corporelle, histoire familiale de diabète) particulièrement performantes pour prédire le développement d’un DG nécessitant une insulinothérapie. Un modèle original combinant ces variables cliniques avec trois marqueurs biochimiques (HbA1c, SHBG et hsCRP entre 14 et 17 semaines de grossesse) a permis d’obtenir une aire sous la courbe ROC de 0,90 et une sensibilité de 72% à un taux de faux positifs de 10%. Ce projet a permis d’identifier des facteurs prédictifs du DG identifiables tôt en grossesse afin de permettre une meilleure prise en charge des femmes à haut risque. / This project aims to develop an early risk-prediction tool for gestational diabetes (GDM). This is a case-control study from a prospective cohort including 7929 pregnant women recruited between 2005 and 2010 in the Quebec City metropolitan area. External validation of four predictive models proposed in the literature allowed the identification of clinical variables (including past history of GDM, body mass index and family history of diabetes) performing particularly well for the prediction of GDM requiring insulin therapy. An original model combining some of these clinical variables with three readily available biochemical markers (HbA1c, SHBG and hsCRP measured between 14 and 17 weeks of gestation) yielded area under the ROC curve of 0.90 and sensitivity of 72% at a false-positive rate of 10%. This project allowed the identification of predictive factors for GDM available early in pregnancy, which could improve the management of high risk women.

Les vésicules extracellulaires (VE) jouent un rôle de communication intercellulaire pouvant réguler le système immunitaire. Les VE sont composées de différentes populations que l'on retrouve dans tous les fluides biologiques et constituent des biomarqueurs ainsi que des outils thérapeutiques dans diverses pathologies comme les cancers. Une étude dans notre laboratoire a révélé le potentiel de biomarqueur des vésicules extracellulaires plasmatiques (VEsp) chez des patients infectés par le virus de l'immunodéficience humaine de type-1 (VIH-1). Cette étude a montré un enrichissement des VE acétylcholinestérase positive (AChE+) et des marqueurs protéiques de la population des exosomes chez les patients infectés. Nous avons proposé comme hypothèse que la population de VEsp AChE+ serait des exosomes et que cette population constituerait un meilleur biomarqueur de l'infection par le VIH-1 que l'ensemble des VE. Les VEsp AChE+ d'une nouvelle cohorte de patients ont été caractérisées. Dans un premier temps, la purification des VEsp AChE+ a été optimisée afin de séparer les grosses vésicules des petites. Dans un deuxième temps nous avons validé que la population de VEsp AChE+ est une population homogène et spécifique dont le potentiel de biomarqueur de l'infection a été validé. Pour terminer la caractérisation de cette population, elle a été séparée dans un gradient de vélocité à l'iodixanol afin de valider que cette population de vésicules était des exosomes. Ce projet a permis de valider que la population d'exosomes AChE+ purifiées et caractérisées dans une cohorte de patients atteints du VIH-1+, représente un biomarqueur de l'évolution de l'infection par le VIH-1.

L’inadaptation des travailleurs aux horaires de nuit est très souvent la cause de nombreux accidents de travail, de diminution de la performance ou de dégradation de leur santé affectée par des pathologies principalement liées aux troubles des rythmes circadiens. Les conséquences socio-économiques sont énormes et cette problématique va encore s’étendre dans le futur avec les exigences et les nécessités du travail de nuit. L’absence de la lumière naturelle du jour et les caractéristiques spectrales impropres des lumières artificielles utilisées la nuit sont généralement responsables de cette inadaptation au travail de nuit. De nombreuses recherches scientifiques ont montré l’existence d’interactions entre lumière, oeil et horloge biologique. Puisque les ondes bleues et rouges, en particulier, joueraient un rôle déterminant dans l’accroissement et le maintien de la vigilance des travailleurs, le laboratoire de photobiologie de l’université Laval propose, dans le cadre de ses activités de recherche, une solution de contrôle de l’horloge biologique par une lumière artificielle spécifique dans le but de favoriser l’adaptabilité des travailleurs aux horaires de nuit. La solution préconisée consiste en un dispositif de transformation d’un signal électrique de faible puissance en signal photonique calibré, riche en bleu et légèrement dosé de rouge. Pour évaluer son efficacité, notamment sur l’état de vigilance, nous avons conçu et développé une méthodologie comprenant un banc d’essai et une expérience dans un espace multivariable capable de traduire les modifications générées sur les comportements psychophysiologiques. La concentration de la mélatonine1 est la mesure la plus privilégiée comme marqueur de phase circadienne et de la réponse de l’horloge biologique. Mais son utilisation est ardue, contraignante et son obtention est non instantanée. C’est pourquoi nous proposons aussi d’explorer, au moyen de la méthodologie développée, la variabilité du rythme cardiaque comme marqueur biologique des effets de la lumière. Le rythme cardiaque présente l’avantage d ’être facilement accessible, sa mesure est non invasive et sa réponse est presque immédiate à des phénomènes rapides comme la lumière. De plus, la relation établie entre température et vigilance pourrait être reflétée similairement avec les composantes très basses fréquences de la variabilité du rythme cardiaque, lesquelles caractérisent le phénomène de la thermorégulation. C’est dans cette perspective que nous chercherons à mettre en évidence, dans la variabilité du rythme cardiaque, un marqueur spécifique des effets d ’un signal photonique calibré. Nous introduirons aussi l’utilisation d’outils d’analyses spectrales que nous appliquerons sur des fenêtres temporelles glissantes d’une largeur contrôlée. La méthodologie arborée, avec la représentation spectrale de la variable du rythme cardiaque, a permis d ’identifier une sensibilité marquée, principalement des composantes de la thermorégulation (0,02 - 0,05 Hz), aux signaux photoniques combinant des ondes bleues et rouges. Le signal photonique bichromatique bleu rouge puisé (BR ) semblerait montrer une efficacité encore plus élevée comparée au signal bleu rouge continu (BR). Cette efficacité est interprétée indirectement par un accroissement de la vigilance, car l’énergie de la thermorégulation baisse avec l’augmentation de la température corporelle qui est elle-même corolaire à l’augmentation de la vigilance.

Au cours des dernières décennies, les circuits courts alimentaires ont pris de l'ampleur au sein des systèmes alimentaires dans les pays industrialisés. Leur développement reste toutefois inégal selon les pays ou même selon les régions d'un même pays. Les facteurs institutionnels qui contribuent à ces différences contextuelles dans le développement des circuits courts ont été peu étudiés. À une échelle plus micro, les agriculteurs jouent un rôle prépondérant dans le développement des circuits courts. Cependant, la recherche sur ces acteurs souffre de quelques lacunes. Cette thèse contribue à améliorer les connaissances sur les circuits courts alimentaires en étudiant les facteurs institutionnels qui encouragent, ou limitent, leur développement dans les territoires. Ensuite, elle propose une typologie originale des agriculteurs en circuits courts pour capturer la diversité de leur profil. Enfin, elle teste l'association des circuits courts alimentaires aux principaux bénéfices sociaux et économiques pour les agriculteurs évoqués dans la littérature. Pour comprendre les facteurs institutionnels qui influencent le développement des circuits courts, cette thèse analyse les référentiels de politique agroalimentaire au sein de 10 provinces canadiennes à l'aune des instruments légaux déployés entre 2000 et 2021. L'analyse s'appuie aussi sur d'autres sources, comme l'histoire agricole de ces provinces, les enseignements de plusieurs entrevues auprès d'experts dans différentes provinces, ainsi qu'une enquête web menée en 2018-2019 auprès de 613 agriculteurs en circuits courts au Canada. Les résultats indiquent des trajectoires spécifiques et inégales dans les provinces en matière d'installation d'un nouveau référentiel de développement agricole durable, de multifonctionnalité agricole et de relocalisation alimentaire. L'absence ou la rareté de ces orientations dans le référentiel agricole dominant est associée aux provinces avec les plus faibles pourcentages de fermes en circuits courts. De plus, dans ces provinces, un écart marqué entre le référentiel agricole dominant et celui des agriculteurs en circuits courts est observé, ce qui suggère l'existence de fortes tensions sur la place des circuits courts dans le système alimentaire de ces provinces. Le reste des analyses s'appuie sur l'enquête web menée auprès des 613 agriculteurs et agricultrices. Ainsi, il a été possible d'offrir un portrait de plusieurs types d'agriculteurs et agricultrices qu'on retrouve dans les circuits courts au Canada, en fonction de leur trajectoire socio-professionnelle et de leur stratégie de commercialisation. Les résultats révèlent que les agriculteurs et agricultrices en circuits courts ne forment pas un groupe homogène. Trois grands types d'agriculteurs et agricultrices en circuits courts sont en effet identifiés: 1) une jeune relève agricole en deuxième carrière, rarement formée en agriculture et récemment insérée en circuits courts 2) une relève traditionnelle issue du milieu agricole et installée en agriculture à un jeune âge, formée en agriculture, insérée en circuits courts depuis longtemps, relativement moins active en circuits courts mais misant de façon importante sur la vente indirecte 3) enfin, une relève âgée et en deuxième carrière, installée tardivement en agriculture, elle est la plus active en circuits courts et privilégie la vente directe au consommateur. En ce qui concerne l'analyse des bénéfices sociaux et économiques associés aux circuits courts au prisme de la satisfaction au travail, elle révèle qu'une part plus importante de ventes en circuits courts dans les ventes totales de la ferme est associée à des niveaux plus élevés de satisfaction économique et de satisfaction dans le travail proprement dit (aspects matériel et psychologique du travail). Quant à l'existence d'enjeux sexo-spécifiques pour les agriculteurs et les agricultrices, elle est étudiée à travers les concepts d'empowerment, de satisfaction au travail, d'éthique du care et du caractère potentiellement féministe de ces systèmes alimentaires. L'analyse confirme l'existence de préoccupations et d'expériences différentes selon le sexe ainsi que le potentiel explicatif des concepts mobilisés pour étudier le genre dans les circuits courts alimentaires. Toutefois, à chaque étape, des défis, variables selon les acteurs et selon les provinces, sont également repérés. Les limites méthodologiques de cette recherche à la fois pionnière et exploratoire, sont également reconnues. Dans l'ensemble, c'est un bilan plutôt positif mais également nuancé des circuits courts alimentaires au Canada qui est réalisé dans cette thèse, avec le travail et les référentiels comme concepts centraux. / In recent decades, short food supply chains have gained momentum within food systems in industrialized countries. However, their development remains uneven across countries or even within regions of the same country. The institutional factors that contribute to these contextual differences in the development of short food supply chains have been understudied. At a more micro level, farmers play a predominant role in the development of short food supply chains. However, research on these actors has some gaps. This thesis aims to improve knowledge of short food supply chains by studying the institutional factors that encourage or limit their development in territories. It then proposes an original typology of farmers in short food supply chains to capture the diversity of their profiles. Finally, it tests the association of short food supply chains with the main social and economic benefits for farmers discussed in the literature. To understand the institutional factors influencing the development of short food supply chains, this thesis analyzes agri-food policy frameworks, or referentials, within 10 Canadian provinces in light of legal instruments deployed between 2000 and 2021. The analysis also draws on other sources, such as the agricultural history of these provinces, the insights from several interviews with experts in different provinces, and a 2018-2019 web survey of 613 short food supply chain farmers in Canada. Results indicate specific and uneven trajectories in provinces regarding the establishment of a new framework for sustainable agriculture, multifunctionality of agriculture, and food relocalization. The absence or paucity of these orientations in the dominant agri-food policy framework is associated with provinces with the lowest percentages of short food supply chain farms. Furthermore, in these provinces, a marked gap between the dominant agricultural framework and that of short food supply chain farmers is observed, suggesting the existence of strong tensions on the place of short food supply chains in these provinces' food systems. The remaining analyses are based on the web survey of 613 farmers. It was possible to offer a portrait of several types of farmers found in short food supply chains in Canada, based on their socio-professional background and marketing strategy. Results reveal that short food supply chain farmers do not form a homogeneous group. Three main types of short food supply chain farmers are identified: 1) a young farming succession in second career, rarely trained in agriculture and recently inserted into short food supply chains, 2) a traditional succession with farming background and established in agriculture at a young age, trained in agriculture, long-standing in short food supply chains, relatively less active in short food supply chains but placing significant emphasis on intermediated food sales, 3) and finally, an older and second-career succession, established late in agriculture, the most active in short food supply chains and favoring direct-to-consumer channels. The analysis of social and economic benefits associated with short food supply chains in terms of job satisfaction reveals that a higher proportion of short food supply chain sales in total farm sales is associated with higher levels of economic satisfaction and work enjoyment (material and psychological aspects of work). As for the existence of gender-specific issues for farmers, it is studied through the concepts of empowerment, job satisfaction, care ethics and the potentially feminist nature of these food systems. The analysis confirms the existence of different concerns and experiences depending on gender and the explanatory potential of the concepts used to study gender in short supply chains. However, challenges, varying among actors and provinces, are also identified at each stage. The methodological limitations of this pioneering and exploratory research are also recognized. Overall, this thesis presents a mostly positive but nuanced view of short food supply chains in Canada, with work and referentials as central concepts.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / En entraînant des changements dans la diversité et la transmission parasitaire d'une région donnée, les changements climatiques peuvent augmenter la fréquence et la gravité des infestations parasitaires en favorisant le développement et la survie des stades infectieux qui peuvent affecter le comportement, la croissance, la condition corporelle et ultimement la survie de leur hôte. Bien que les effets négatifs des parasites et les mécanismes impliqués dans les interactions entre un hôte et ses parasites soient généralement bien étudiés, on en connaît beaucoup moins sur les effets additifs ou synergiques de plusieurs espèces de parasites chez un hôte commun. Dans l'est du Canada, les populations d'orignaux (Alces americanus) peuvent être infectées par plusieurs espèces d'endoparasites, mais depuis quelques années, on observe une augmentation des cas d'orignaux infestés par la tique d'hiver (Dermacentor albipictus), possiblement dû à des conditions climatiques plus clémentes pour leur survie. Dans cette étude, nous avons voulu déterminer quelles variables météorologiques sont les plus susceptibles d'influencer la charge de tiques d'hiver chez les orignaux. En mettant en relation la charge de tiques d'orignaux abattus à la chasses dans plusieurs régions du Québec avec plusieurs variables météorologiques susceptibles de limiter la survie de la tique d'hiver, nous avons démontré que la charge de tiques chez les orignaux à l'automne diminue avec le nombre de jours consécutifs au printemps où les températures journalières moyennes sont inférieures à -15°C ainsi qu'avec le nombre maximum de jours consécutifs en été où l'humidité relative est inférieure à 80% lorsque la fonte des neiges a été hâtive au printemps. Cette étude avait également comme objectif d'évaluer l'interaction potentielle entre les tiques d'hiver et les endoparasites de l'orignal et d'évaluer l'effet de la présence simultanée des tiques et des endoparasites sur la condition corporelle des orignaux. Nous avons identifié et dénombré tous les endoparasites présents dans les organes d'orignaux abattus à la chasse dans plusieurs régions du Québec et estimé l'abondance des tiques d'hiver présentes sur les carcasses. Nos résultats ont démontré que la prévalence et l'intensité des tiques d'hiver et des parasites gastro-intestinaux différaient selon les régions, ainsi que la prévalence du parasite du cœur Taenia krabbei et l'intensité d'Echinoccocus granulosus. Cependant, nos résultats n'ont démontré aucune interaction entre les différents types de parasites présents chez les orignaux et leur présence simultanée ne semble pas avoir d'effet sur la condition corporelle des orignaux. Ces résultats suggèrent que les orignaux échantillonnés étaient possiblement trop peu infectés pour détecter une interaction parasitaire ou un effet sur leur condition. / By causing changes in parasite diversity and transmission in a given region, climate change may increase the frequency and severity of parasite infestations by promoting the development and survival of infective stages that can affect the behavior, growth, body condition, and ultimately the survival of their host. Although the adverse effects of parasites and the mechanisms involved in the interactions between a host and its parasites are generally well studied, much less is known about the additive or synergistic effects of multiple parasite species on a host. In eastern Canada, moose (Alces americanus) populations can be infected by several species of endoparasites, but in recent years, the number of moose infested by the winter tick (Dermacentor albipictus) has increased, possibly due to milder climatic conditions for their survival. In this study, we wanted to determine which weather variables were most likely to influence winter tick load in moose. By relating winter tick load of hunted moose in several regions of Quebec to different meteorological variables likely to limit winter tick survival, we demonstrated that winter tick load in fall decreased with the maximum number of consecutive days in spring with average daily temperatures below -15°C and with the number of consecutives days in summer with a relative humidity <80% when snowmelt in spring was early. This study also aimed to assess the potential interaction between winter tick and endoparasites and determine the effect of the simultaneous presence of winter tick and endoparasites on moose body condition. We identified and counted all endoparasites present in the organs of hunted moose in several regions of Quebec and estimated their winter tick load. Our results showed that the prevalence and intensity of winter tick and gastrointestinal parasites differed among regions, as did the prevalence of the heart parasite Taenia krabbei and the intensity of Echinoccocus granulosus. However, our results showed no interaction between parasite species present in moose, and their simultaneous presence did not seem to affect moose body condition. These results suggest that sampled moose were not sufficiently infected to influence their condition or to detect parasite interactions.

Titre de l'écran-titre (visionné le 2 octobre 2023) / Le soya (Glycine max [L.] Merr.) est une culture de plusieurs milliards de dollars principalement utilisée pour l'industrie de l'élevage, l'alimentation humaine et aussi le biocarburant. Le Canada se classe au quatrième rang en termes de superficie, et cette dernière augmente chaque année. Avec l'augmentation de la superficie cultivée, les problèmes de ravageurs et de maladies ont également augmenté. Le pourridié phytophthoréen (PRR) est l'une des maladies les plus importantes du soya. L'oomycète Phytophthora sojae est l'agent pathogène responsable du PRR et représente chaque année un milliard de dollars de pertes pour l'industrie nord-américaine du soya. Ce pathogène attaque la plante à tous ses stades de croissance, entraînant souvent le besoin de semer de nouveau et même la perte complète de la récolte. Le moyen le plus efficace de réduire les pertes économiques causées par le PRR est d'utiliser des cultivars résistants à P. sojae. Ces cultivars possèdent des gènes de résistance (Rps) et, jusqu'à ce jour, 33 gènes Rps ont été répertoriés grâce à l'utilisation de marqueurs génétiques. Toutefois, seul le gène Rps11 a été cloné et identifié. Récemment, notre laboratoire a identifié des gènes candidat qui seraient possiblement des gènes Rps. Pour confirmer la fonction de ces gènes, il faut être en mesure de les exprimer par une plante sensible via la transformation génétique. Différentes méthodes telles que la transformation médiée par Agrobacterium ou la transformation biolistique génèrent des plants de soya génétiquement modifiés à partir de cals ou d'autres explants. Pourtant, ces techniques demandent beaucoup de main-d'œuvre et de temps, avec un faible taux d'efficacité. Lors de l'étude des gènes exprimés dans les systèmes racinaires, la technique de transformation par Rhizobium rhizogenes est idéale. Cet organisme, par le transfert d'un ADN aux cellules de la plante, cause une prolifération de fines racines « hairy root ». Cette méthode de transformation génétique a été régulièrement appliquée pour étudier la biologie des racines ou bien pour la production de métabolites secondaires, mais rarement pour étudier les interactions hôte-pathogène. Dans ce travail, la technique de transformation hairy-root a été optimisée pour caractériser la fonctionnalité des gènes candidats Rps contre P. sojae par des essais biologiques dans des systèmes hydroponiques. Dans un premier temps, nous avons testé plusieurs souches de Rhizobium rhizogenes et différentes méthodes d'inoculation pour optimiser le procédé qui donnerait le nombre maximum de racines transformées. En tant que gène rapporteur, RUBY a été sélectionné pour ses propriétés non destructives et son expression facilement identifiable dans les racines transformées. Afin d'optimiser la cassette d'expression pour les gènes candidat, la fonction de six promoteurs de soya a également été validée. Cinq promoteurs sur six ont présenté une expression du gène rapporteur dsRed2 supérieure au promoteur le plus couramment utilisé soit le CaMV35S. Pour les besoins de ces travaux, le promoteur du gène de l'ubiquitine a été choisi pour la conception de la cassette d'expression servant à héberger les gènes candidat Rps. À la suite de l'expression de ces gènes candidats dans les racines transformées, il devenait alors possible de tester la fonction de ces derniers par bioessai hydroponique. / Soybean (Glycine max [L.] Merr.) is a multi-billion-dollar crop primarily used to produce animal feed, food, and fuel. Soybean ranks fourth in terms of area, and the area under its cultivation is increasing every year. With the increase in cultivated areas, pest and disease problems have also increased. Phytophthora root rot (PRR) is one of the most important diseases of soybeans. The oomycete Phytophthora sojae is the pathogen responsible for the disease and accounts forbillion in losses annually for the North American soybean industry. This pathogen attacks the plant at all stages of growth, often leading to replanting or complete loss of the crop. The most effective way to reduce the economic losses caused by PRR is to use cultivars resistant to P. sojae (Rps) genes. Approximately 33 Rps genes has been identified. Many of these 33 Rps genes are linked to genetic markers, but only Rps11 has been identified and cloned. Our laboratory has identified putative sequences of Rps genes, and the functional characterization of these sequences must go through the transformation of soybeans. Different methods, such as Agrobacterium-mediated transformation or biolistic transformation, generate genetically modified soybean plants from callus or other explants. Yet, these techniques are labor-intensive and time-consuming, with a low efficiency rate. When studying genes expressed in root systems, the Rhizobium rhizogenes-mediated hairy root transformation technique is ideal. Hairy root transformation has been regularly applied to study root biology or secondary metabolite production, but rarely to study host-pathogen interactions. In this work, the hairy root transformation technique was optimized to characterize the functionality of candidate Rps genes against P. sojae by bioassays in hydroponic systems. First, we tested several strains of Rhizobium rhizogenes and different inoculation methods to identify the procedure that would yield the maximum number of transformed roots. As a reporter gene, RUBY was selected for its non-destructive properties and easily identified expression in transformed roots. We also validated the function of six soybean promoters using the optimized hairy root transformation system. Five of six promoters expressed the dsRed2 reporter gene better than the positive control CaMV35S promoter. Finally, the best promoter was used to design an expression cassette for candidate Rps gene from previously identified sequences, which can be used for functional characterization by hydroponic phenotyping. In conclusion, this optimized hairy root transformation will provide a rapid and reliable method to validate the function of putative Rps genes in the soybean- P. sojae interaction.