L’agriculture biologique (AB) est souvent présentée comme une alternative prometteuse à l’agriculture conventionnelle, permettant des systèmes alimentaires durables tout en minimisant les impacts environnementaux. La capacité de l’AB à satisfaire la demande alimentaire mondiale reste néanmoins fortement débattue. Plusieurs études ont conclu que l’AB pourrait satisfaire la demande alimentaire globale à condition de réduire simultanément la consommation de produits animaux et les gaspillages. Cependant, ces études n’ont pas pleinement pris en compte les changements d’assolement et de choix d’espèces lorsque les systèmes conventionnels sont convertis en AB. Surtout, ils ont ignoré le rôle clé de la disponibilité en azote (N) dans le maintien des rendements en AB. Dans cette étude, nous avons d’abord réalisé une méta-analyse comparant les rotations de cultures en agriculture biologique et conventionnelle à l’échelle mondiale. Sur la base de ces résultats, nous avons développé une cartographie des espèces cultivées à l’échelle globale sous un scénario de fort développement de l’AB. Nous avons ensuite estimé la production alimentaire grâce au développement de GOANIM (Global Organic Agriculture NItrogen Model), un modèle biophysique et spatialement explicite d’optimisation linéaire simulant le cycle de l’azote (N) et ses effets sur la production alimentaire globale. GOANIM est adapté au cas de l’AB et simule les flux d'azote entre les terres cultivées, les animaux d'élevage et les prairies permanentes, ainsi qu’entre les systèmes agricoles biologiques et conventionnels. Le modèle optimise les populations d’élevage à l’échelle locale afin de maximiser l’approvisionnement en N provenant du fumier, ce qui maximise la production issue des terres cultivées, tout en minimisant la concurrence exercée par les animaux pour les ressources alimentaires. GOANIM a été utilisé pour simuler l’offre alimentaire sous plusieurs scénarios de conversion à l’AB. Ces résultats ont été comparés à différentes estimations de la demande alimentaire mondiale. Nous montrons que la carence en N risque d’être un facteur limitant majeur de la production en AB, entraînant une réduction de -37% de la disponibilité alimentaire à l’échelle globale sous un scénario de conversion à l’AB de 100%. Nous montrons que des taux de conversions inférieurs (jusqu'à 60% des terres agricoles), en coexistence avec l'agriculture conventionnelle, permettent de satisfaire la demande alimentaire mondiale si cette conversion est associée à une évolution conjointe de la demande, telle que la réduction de l'apport énergétique par individu ou du gaspillage alimentaire. Ces travaux contribuent de manière substantielle à mieux comprendre le rôle que l’AB peut jouer dans la transition vers des systèmes alimentaires équitables et durables. Ils indiquent également des voies à suivre pour parvenir à la sécurité alimentaire mondiale. / Organic agriculture is often proposed as a promising approach to achieve sustainable food systems while minimizing environmental impacts. Its capacity to meet the global food demand remains, however, debatable. Some studies have investigated this question and have concluded that organic farming could satisfy the global food demand provided that animal product consumption and food waste are reduced. However, these studies have not fully considered the changes in the type of crops grown that occur when conventional farming systems are converted to organic farming. Most importantly, they also have missed a critical ecological phenomenon by not considering the key role that nitrogen (N) cycling plays in sustaining crop yields in organic farming. In this study, we first carried out a global meta-analysis comparing organic vs conventional crop rotations. Based on these results, we developed global spatial explicit maps of the type of crop grown if organic farming was to drastically expand. We then estimated organic global food production using GOANIM (Global Organic Agriculture NItrogen Model), a spatially explicit, biophysical and linear optimization model simulating N cycling in organically managed croplands and its feedback effects on food production. GOANIM explores N flows between croplands, livestock animals and permanent grasslands, and with conventional farming systems. The model optimizes livestock populations at the local scale in order to maximize N supply from livestock manure – hence maximizing cropland production –, while minimizing the animals’ competition for grain food resources. We used GOANIM to simulate several supply-side scenarios of global conversion to organic farming. We then compared the outcomes of these scenarios with different estimates of the global demand, thus leading to complete exploration of the global production-demand options space. We show N deficiency would be a major limiting factor to organic production in a full organic world, leading to an overall -37% reduction in global food availability. Nevertheless, we also show that lower conversion shares (up to 60%) would be feasible in coexistence with conventional farming when coupled with demand-side solutions, such as reduction of the per capita energy intake or food wastage. This work substantially contributes to advancing our understanding of the role that organic farming may play to reach fair and sustainable food systems, and it indicates future pathways for achieving global food security.

Cette thèse se déploie dans un espace de discours et de pratiques revendicatrices, à l’inter- section des cultures amateures informatiques et biotechniques, euro-américaines contempo- raines. La problématique se dessinant dans ce croisement culturel examine des métaphores et analogies au coeur d’un traffic intense, au milieu de voies de commmunications imposantes, reliant les technologies informatiques et biotechniques comme lieux d’expression médiatique. L’examen retrace les lignes de force, les médiations expressives en ces lieux à travers leurs manifestations en tant que codes —à la fois informatiques et génétiques— et reconnaît les caractères analogiques d’expressivité des codes en tant que processus de convergence. Émergeant lentement, à partir des années 40 et 50, les visions convergentes des codes ont facilité l’entrée des ordinateurs personnels dans les marchés, ainsi que dans les garages de hackers, alors que des bricoleurs de l’informatique s’en réclamaient comme espace de liberté d’information —et surtout d’innovation. Plus de cinquante ans plus tard, l’analogie entre codes informatiques et génétiques sert de moteur aux revendications de liberté, informant cette fois les nouvelles applications de la biotechnologie de marché, ainsi que l’activité des biohackers, ces bricoleurs de garage en biologie synthétique. Les pratiques du biohacking sont ainsi comprises comme des individuations : des tentatives continues de résoudre des frictions, des tensions travaillant les revendications des cultures amateures informatiques et biotechniques. Une des manières de moduler ces tensions s’incarne dans un processus connu sous le nom de forking, entrevu ici comme l’expérience d’une bifurcation. Autrement dit, le forking est ici définit comme passage vers un seuil critique, déclinant la technologie et la biologie sur plusieurs modes. Le forking informe —c’est-à-dire permet et contraint— différentes vi- sions collectives de l’ouverture informationnelle. Le forking intervient aussi sur les plans des iii semio-matérialités et pouvoirs d’action investis dans les pratiques biotechniques et informa- tiques. Pris comme processus de co-constitution et de différentiation de l’action collective, les mouvements de bifurcation invitent les trois questions suivantes : 1) Comment le forking catalyse-t-il la solution des tensions participant aux revendications des pratiques du bioha- cking ? 2) Dans ce processus de solution, de quelles manières les revendications changent de phase, bifurquent et se transforment, parfois au point d’altérer radicalement ces pratiques ? 3) Quels nouveaux problèmes émergent de ces solutions ? L’effort de recherche a trouvé ces questions, ainsi que les plans correspondants d’action sémio-matérielle et collective, incarnées dans trois expériences ethnographiques réparties sur trois ans (2012-2015) : la première dans un laboratoire de biotechnologie communautaire new- yorkais, la seconde dans l’émergence d’un groupe de biotechnologie amateure à Montréal, et la troisième à Cork, en Irlande, au sein du premier accélérateur d’entreprises en biologie synthétique au monde. La logique de l’enquête n’est ni strictement inductive ou déductive, mais transductive. Elle emprunte à la philosophie de la communication et de l’information de Gilbert Simondon et découvre l’épistémologie en tant qu’acte de création opérant en milieux relationnels. L’heuristique transductive offre des rencontres inusitées entre les métaphores et les analogies des codes. Ces rencontres étonnantes ont aménagé l’expérience de la conver- gence des codes sous forme de jeux d’écritures. Elles se sont retrouvées dans la recherche ethnographique en tant que processus transductifs. / This dissertation examines creative practices and discourses intersecting computer and biotech cultures. It queries influential metaphors and analogies on both sides of the inter- section, and their positioning of biotech and information technologies as expression media. It follows mediations across their incarnations as codes, both computational and biological, and situates their analogical expressivity and programmability as a process of code conver- gence. Converging visions of technological freedom facilitated the entrance of computers in 1960’s Western hobbyist hacker circles, as well as in consumer markets. Almost fifty years later, the analogy drives claims to freedom of information —and freedom of innovation— from biohacker hobbyist groups to new biotech consumer markets. Such biohacking practices are understood as individuations: as ongoing attempts to resolve frictions, tensions working through claims to freedom and openness animating software and biotech cultures. Tensions get modulated in many ways. One of them, otherwise known as “forking,” refers here to a critical bifurcation allowing for differing iterations of biotechnical and computa- tional configurations. Forking informs —that is, simultaneously affords and constrains— differing collective visions of openness. Forking also operates on the materiality and agency invested in biotechnical and computational practices. Taken as a significant process of co- constitution and differentiation in collective action, bifurcation invites the following three questions: 1) How does forking solve tensions working through claims to biotech freedom? 2) In this solving process, how can claims bifurcate and transform to the point of radically altering biotech practices? 3) what new problems do these solutions call into existence? This research found these questions, and both scales of material action and agency, in- carnated in three extensive ethnographical journeys spanning three years (2012-2015): the first in a Brooklyn-based biotech community laboratory, the second in the early days of a biotech community group in Montreal, and the third in the world’s first synthetic biology startup accelerator in Cork, Ireland. The inquiry’s guiding empirical logic is neither solely deductive or inductive, but transductive. It borrows from Gilbert Simondon’s philosophy of communication and information to experience epistemology as an act of analogical creation involving the radical, irreversible transformation of knower and known. Transductive heuris- tics offer unconvential encounters with practices, metaphors and analogies of code. In the end, transductive methods acknowledge code convergence as a metastable writing games, and ethnographical research itself as a transductive process.

Dans cette thèse, des complexes [Re(N^N)(CO)3X]n+ ont été conçus pour différentes applications. Dans le premier chapitre, l’impact de différentes modifications sur le ligand N^N ou le ligand X sur les propriétés photophysiques des complexes a été étudié. Dans le second chapitre, une série de nouveaux complexes a été conçue et étudiée comme catalyseurs homogènes/hétérogènes pour l’électroréduction du CO2. Dans le dernier chapitre, nous avons introduit un ligand diimine pour la coordination au Re en tant que lien dans la macrocyclisation de peptidomimétiques pour la modulation d’interaction protéine-protéine. / In this thesis, [Re(N^N)(CO)3X]n+ complexes were designed towards different applications. In the first chapter, the impact of different modifications on either the N^N ligand or the X ligand on the photophysical properties were studied experimentally and computationally. In the second chapter, we designed and studied a series of new Re complexes as homogeneous/heterogeneous catalysts for CO2 electroreduction and their catalytic abilities were evaluated. In the last chapter, the introduction of a Re complex as macrocyclic linker in macrocyclic peptidomimetics is used to both stabilize the active secondary structure and introduce imaging modalities towards modulation of protein-protein interactions.

Les urgences écologiques actuelles, résultant des dérives de l'industrialisation et de la mondialisation, mènent la recherche fondamentale à se préoccuper hâtivement de la biologie de certains organismes comme les dinoflagellés. Ces organismes sont à la base de la chaîne alimentaire, et certaines espèces sont impliquées dans la formation des récifs coralliens. De plus, la prolifération incontrôlée de certaines espèces de dinoflagellés engendrée par l'eutrophisation industrielle est responsable des marées rouges qui menacent d'une part la flore et la faune aquatiques. Certaines des toxines produites par ces efflorescences algales ont un effet sur la santé publique, car elles peuvent rendre dangereuse la consommation alimentaire de poissons ou de fruits de mer contaminés. Nous avons examiné le comportement de l’espèce Lingulodinium polyedra à travers des cycles diurnes. Dans un premier projet, le protéome dans des extraits d'algues récoltés sur un cycle de 24 heures en conditions de 12 heures de jour suivies de 12 heures de nuit (un cycle LD) a été examiné. Nous avons identifié treize protéines clés qui ont montré des variations quantitatives synchronisées avec les temps de réalisation des rythmes biologiques les impliquant. Deux protéines déjà connues de varier faisait partie de ce groupe, tandis que les autres protéines sont impliquées dans des processus rythmiques nouveaux. Nous avançons l’hypothèse qu’une augmentation quantitative des protéines clés permettrait à l'accomplissement des différents processus cellulaires à différents moments de la journée. Dans un second projet, nous avons examiné la vitesse de synthèse des protéines qui pourrait expliquer ces variations quantitatives protéiques. En appliquant la technique du profilage ribosomal ( « ribosome profiling ») sur des échantillons algaux collectés d’abord à trois temps, puis ensuite sur tout le cycle LD, nous avons confirmé des variations de vitesse de synthèse des protéines identifiées dans notre étude protéomique et des protéines dont la vitesse de synthèse a déjà été mesurée par l’incorporation de méthionine radioactive in vivo. De plus, nous avons identifié plusieurs milliers d’autres séquences dont la vitesse de synthèse varie. Une classification des séquences dans les catégories GO nous a permis d’identifier un rythme diurne dans la synthèse des acides aminés qui pourrait aider à comprendre le métabolisme du nitrate. Nous proposons que des variations de vitesse de synthèse entraînent des augmentations quantitatives des protéines aux niveaux inférieurs à ce que l’on a pu détecter par la spectroscopie de masse. La variation dans les niveaux de protéines clés pourrait aider l'accomplissement des rythmes diurnes chez le dinoflagellé Lingulodinium. Ces avancées dans la compréhension de la régulation des rythmes biologiques du dinoflagellé Lingulodinium d'une part permettront de mieux penser la recherche concernant la lutte écologique contre les marées rouges et d'autre part ouvriront de nouvelles perspectives dans l'entendement de la régulation des rythmes biologiques des autres organismes y compris ceux de l'Homme dont les troubles impliquent de nombreuses maladies. / Industrialization and globalization has led to industrial eutrophication in many regions of the oceans resulting in different types of ecological emergencies. One of these is the uncontrolled proliferation of dinoflagellates which are responsible for the harmful algal blooms called “red tides”. Certain species release toxins which can harm aquatic flora and fauna and, through consumption of contaminated fish or seafood, can affect public health. Dinoflagellates are also at the base of the food chain in the marine environment, and certain species form symbioses with anthozoans thus allowing growth of coral reefs. There is thus a strong need for fundamental research on dinoflagellate biology. Using the dinoflagellate Lingulodinium polyedra as a model, we have examined how cells adapt to the daily changes in light and dark. In particular we have examined changes in protein amounts as well as changes in protein synthesis rates to gain insight into how cells differ during the day and night. In a first project, the daily proteome was examined by mass spectrometry using algae extracts harvested over a 24 hour cycle in conditions of 12 hours of day followed by 12 hours of night. Key proteins involved in biological rhythms have shown quantitative variations synchronized with the times of the biological rhythms involving them, ie a quantitative increase in key proteins is necessary for the accomplishment of the various cellular processes. Thirteen proteins were identified, of which two were previously documented to change in amount over the daily cycle. In a second project we addressed the origin of these quantitative protein variations. By applying the technique of ribosome profiling on algal samples, first collected in triplicate at three times and then at two hour intervals throughout the 24 h cycle, we have identified iv variations in the synthesis rate of thousands of proteins. These include the proteins found in the proteomic analysis as well as four proteins whose synthesis rate variations had already been observed using in vivo metabolic labeling. Interestingly, classification of the regulated proteins into GO categories also revealed a late night increase in the synthesis of many amino acid biosynthetic enzymes, potentially linking amino acid synthesis associated with the daily metabolism of nitrate. These advances in our understanding of the regulation of the daily rhythms of the dinoflagellate Lingulodinium will provide new tools in the ecological fight against red tides. They may also open new perspectives in understanding the daily rhythms of other organisms.

L’obésité et la résistance à l’insuline sont associées avec les troubles de l’humeur ainsi que des concentrations plasmatiques élevées en acides aminés ramifiés (BCAAs : isoleucine, leucine et valine) et en acides aminés aromatiques (AAAs : phénylalanine et tyrosine). Étant donné que les AAAs sont des précurseurs de neurotransmetteurs clés et que leur apport au cerveau est concurrentiel à celui des BCAAs en raison de leur transporteur commun, nous avons exploré la relation entre les biomarqueurs métabolomiques (BCAAs et AAAs) et les problèmes de comportement auprès de jeunes Inuit du Nunavik. L’analyse inclut 141 jeunes ayant participé au début du suivi (2005-2010) de la Nunavik Child Development Study et au suivi à l’adolescence (2013-2015). Les concentrations plasmatiques de BCAAs et AAAs ont été mesurées au début du suivi et catégorisées en tertiles du ratio des BCAAs sur les AAAs (BCAA/AAA). Les problèmes de comportement ont été évalués à l’adolescence à l’aide du Youth Self-Report (YSR) du Child Behavior Checklist (CBCL). La relation entre les tertiles de BCAA/AAA et les scores moyens des syndromes du YSR a été évaluée à l'aide de modèles linéaires généraux. Nous avons noté que les scores moyens des syndromes de problèmes internalisés (Ptendance = 0,05) et de plaintes somatiques (Ptendance = 0,01) tendent à augmenter avec l’élévation du ratio BCAA/AAA. Aucune relation statistiquement significative n’a été trouvée pour les scores de problèmes externalisés et d’attention. Nous avons observé que les scores de problèmes internalisés ainsi que les sous-scores de plaintes somatiques augmentent (Ptendance < 0,05) avec le ratio BCAA/AAA chez les jeunes de statut pondéral normal, mais non parmi ceux en surpoids ou en obésité. Nos résultats suggèrent qu’un ratio élevé de BCAA/AAA est associé aux problèmes de comportement chez les jeunes, essentiellement aux problèmes de type internalisés. / Obesity and insulin resistance are associated with mood disorders and elevated plasma concentrations of branched-chain amino acids (BCAAs: isoleucine, leucine and valine), and aromatic amino acids (AAAs: phenylalanine and tyrosine). Because AAAs are precursors of key neurotransmitters and their uptake into the brain is competitive with respect to the uptake of BCAAs via their transport through the same carrier, we explored the relationship between metabolomic biomarkers (BCAAs and AAAs) and behavioral problems among young Inuit from Nunavik. The current analysis includes 141 youth who participated in the Nunavik Child Development Study baseline (2005-2010) and adolescent follow-up (2013-2015). BCAA and AAA plasma concentrations were measured at baseline and categorised in tertiles of the ratio of BCAAs to AAAs (BCAA/AAA). Behavioral problems were assessed during adolescence with the Youth Self-Report (YSR) from the Child Behavior Checklist (CBCL). The relationship between tertiles of BCAA/AAA and mean scores of YSR syndromes was assessed with general linear models. We noted a trend toward a higher mean scores of internalizing problems (Ptrend=0.05) and somatic complaints (Ptrend=0.01) syndromes with higher BCAA/AAA ratio. No statistically-significant relationship was noted for externalizing and attention problems scores. We observed higher (Ptrend < 0.05) internalizing problems and somatic complaints syndrome scores with a higher ratio of BCAA/AAA among normal weight participants, but not among overweight or obese. Our results suggest that an elevated BCAA/AAA ratio is associated with behavioral problems among youth, mainly internalizing problems.

L’apprentissage par renforcement profond a mené à de nombreux résultats prometteurs dans l’apprentissage des jeux vidéo à partir de pixels, dans la robotique pour l’apprentissage de compétences généralisables et dans les soins de santé pour l’apprentissage de traitement dynamiques. Un obstacle demeure toutefois: celui du manque d’efficacité dans le nombre d’échantillons nécessaires pour obtenir de bons résultats. Pour résoudre ce problème, notre objectif est d’améliorer l’efficacité de l’apprentissage en améliorant les capacité d’acquisition de nouvelles données, un problème d’exploration. L’approche proposée consiste à : (1) Apprendre un ensemble diversifié d’environments (donnant lieu à un changement de dynamique) (2) Apprendre une politique capable de mieux s’adapter aux changements dans l’envi- ronnement, à l’aide du méta-apprentissage. Cette méthode peut avoir des impacts bénéfiques dans de nombreux problèmes du monde réel tels que la découverte de médicaments, dans laquelle nous sommes confrontés à un espace d’actions très grand. D’autant plus, la conception de nouvelles substances thérapeutiques qui sont fonctionnellement intéressantes nécessite une exploration efficace du paysage de la recherche. / Deep reinforcement learning has led to promising results in learning video games from pixels, robotics for learning generalizable skills, and healthcare for learning dynamic treatments. However, an obstacle remains the lack of efficiency in the number of samples required to achieve good results. To address this problem, our goal is to improve sample efficiency by improving the ability to acquire new data, an issue of exploration. The proposed approach is to: (1) Learn a diverse set of environments (resulting in a change of dynamics) (2) earn a policy that can better adapt to changes in the environment using meta-learning This method can benefit many real-world problems, such as drug discovery, where we face a large action space. Furthermore, designing new therapeutic substances that are functionally interesting requires efficient exploration of the research landscape

Avec l'augmentation des menaces asymétriques partout sur la planète depuis le début des années 1990s impliquant des armes produisant de forts dommages par rapport à leurs coûts, plusieurs types d'armes biologiques sont devenus une menace d'importance croissante dans le théâtre militaire ainsi que dans le monde civil. Les armes biologiques peuvent êtres facilement dissimulées sur une personne. Elles sont difficilement détectables et leurs déploiements peuvent causer des dommages psychologiques incommensurables sur les populations affectées, assmant un ravage souvent loin au delà de leur emplacement physique. Pour essayer de diminuer l'efficacité de ces armes, des méthodes pour détecter et distinguer en retrait les agents biologiques parmi les autres aérosols naturels présents dans l'atmosphère sont actuellement en développement. Recherche et Développement pour la Défense Canada (RDDC) et le gouvernement du Canada explorent actuellement les LIDARs comme la technologie principale visant la détection à distance d'organismes biologiques. Toutes informations pouvant êtres récoltées à propos des armes biologiques en utilisant cette technologie sont utiles à l'avancement de la cause de la biodétection à distance. Ce rapport présente les résultats d'un projet ayant pom but de décrire les effets de l'âge des bactéries sur leurs propriétés spectrales de fluorescence en utilisant la technologie LIDAR. Les expériences ont été exécutées dans une chambre hermétique LIDAR de laboratoire sur des simulants d'agents biologiques connues, trois desquelles (2 souches de Bacillus subtilis var. niger identifiées comme BGnew et BGold et une souche de Bacillus thuringiensis identifié comme BT) étant des simulants de la bactérie Bacillus anthracis (l'anthrax), sans doute l'agent biologique le plus probable à être utilisé, et l'autre (Erwinia herbicola identifié comme EH) étant un simulant de Yersinia pestis (la peste). Les bactéries étaient mélangées avec leur milieu de culture, soit le ± Tryptic soy broth ¿ (TSB). Bien que plus de tests soient nécessaires afin de pouvoir finaliser des conclusions plus robustes, certaines tendances ont été observées. Le mélange de Erwinia herbicola a montré une fluorescence induite ayant une tendance vers les courtes longueurs d'ondes lorsque la culture était plus âgée. Le mélange de Bacillus thuringiensis (BT) a démontré une petite tendance vers les longues longueurs d'ondes avec l'âge. Les deux différentes souches de Bacillus globigii ont montrées des fluorescences induites ayant des tendances vers les courtes longueurs d'ondes après un mois et vers les longues longueurs d'ondes après trois mois. En bref, la signature de fluorescence semble dépendre de l'âge du mélange bactérie-bouillon de culture bien que cet effet varie en fonction du type mélange. Certains mélanges étaient plus efficaces à produire de la fluorescence que d'autres. Le mélange de BGnew-ljour a démontré la plus haute efficacité de fluorescence tandis que BG_old-3mois, BGold-ljour et EH-ljour ont démontrés les plus faibles. Nos résultats démontrent que la signature spectrale d'une bactérie est influencée par le temps d'incubation dans son milieu de culture. Cette information est très importante lors de l'élaboration de banques de signatures standardisées servant à la classification bactérienne à distance dans le cadre d'intervention sur le terrain. Dans des contextes militaires et de sécurité publique, cette information serait aussi un outil important pour retrouver l'origine des agents biologiques (ex: s'ils parviennent d'un labo ou d'un lieu d'entreposage).

En fonction du contexte génétique d’un individu et de son environnement, les mutations responsables de certaines maladies génétiques peuvent avoir des effets différents. Ces effets créent donc un besoin pour des traitements médicaux personnalisés. Ces traitements, pour être développés, demandent une meilleure compréhension de l’implication du contexte génétique au niveau moléculaire, incluant le mode d’action des gènes modificateurs. Pour mieux comprendre leur mode d’action, dans le cadre de mon projet, j’utilise un modèle du Syndrome de Wiskott-Aldrich chez la levure Saccharomyces cerevisiae impliquant le gène LAS17. Grâce à des expériences d’évolution expérimentale, des gènes ciblés par des mutations et, par la suite, une molécule ont été identifiés permettant de corriger le phénotype malade. Dans certains cas, cette correction est spécifique au contexte génétique et la majorité des gènes ciblés codent pour des partenaires d’interaction physique de Las17p. Une exception est la sous-unité Cnb1p de la calcineurine, la protéine ciblée par la cyclosporine A, qui ne fait pas partie de ces partenaires. La réponse à cette molécule est pourtant spécifique à un contexte génétique. J’ai utilisé différentes approches, dont des analyses QTL, pour identifier les gènes modificateurs sous-jacents à cette spécificité. Plusieurs locus ont été identifiés et la plupart incluaient des gènes au niveau du réseau d’interaction protéique ou génétique de Las17p et des sous-unités de la calcineurine. Le gène candidat principal, END3, un interactant physique de Las17p, semble présenter des effets de dosage au niveau protéique. Les liens avec la littérature suggèrent une importance dans la balance protéique de réseaux d’interaction à la fois du gène causant la maladie et celui ciblé par le traitement. L’ensemble des résultats du modèle soutiennent l’importance de tenir compte du contexte génétique pour élaborer de nouveaux traitements et suggèrent que les partenaires d’interactions devraient être les principales cibles de ces interventions. / Depending on the genetic background of an individual and their environment, the mutations responsible for some genetic diseases may have different effects. These effects create a need for personalized medical treatments. To be developed, these treatments require a better understanding of the implication of the genetic background at the molecular level, including the mode of action of modifier genes. To better understand their mode of action, as part of my project, I used a model of the Wiskott-Aldrich Syndrome in the yeast Saccharomyces cerevisiae involving the LAS17 gene. Through experimental evolution experiments, several genes targeted by mutations and, subsequently, a molecule have been identified to rescue the diseased phenotype in yeast. In some cases, this phenotypic rescue was specific to the genetic context and the majority of the targeted genes coded for Las17p physical interaction partners. An exception was the Cnb1p subunit of calcineurin, the protein targeted by cyclosporin A, which was not one of these partners. The response to this molecule was nevertheless specific to a genetic background. I used different approaches, including QTL analysis, to identify modifier genes underlying this specificity. Several loci were identified and most of them included genes in the protein or genetic interaction networks of Las17p and of calcineurin subunits. The main candidate gene, END3, a physical interactant of Las17p, appeared to exhibit protein-level effects. The literature suggests an importance in the protein balance of the interaction networks of both the gene causing the disease and the one targeted by the treatment. The overall model results support the importance of considering the genetic background for developing new treatments and suggest that interaction partners should be primary targets for these interventions.

Les invasions biologiques sont reconnues comme une menace importante pour les écosystèmes, en particulier pour les écosystèmes côtiers. Originaire d’Asie, la macroalgue verte Codium fragile ssp. fragile (synonyme de ssp. tomentosoides, ci-après Codium) a été observée pour la première fois dans l’est du Canada en 1989 et prolifère depuis sur toutes les côtes du sud du golfe du Saint-Laurent. Cette algue est connue pour s’établir sur les côtes rocheuses, mais il a récemment été observé qu’elle est également capable de coloniser les habitats sableux et d’y former de denses populations en se fixant sur les rhizomes de la plante marine Zostera marina. L’objectif principal de cette thèse était de connaître les impacts de l’établissement de Codium dans les herbiers marins des îles de la Madeleine. L’étude du recrutement de Codium a démontré que l’expansion de la population de Codium était possible au sein des herbiers marins étudiés, mais que la colonisation était plutôt lente. De plus, il a été observé que le succès d’établissement de Codium dans les herbiers marins était variable spatialement. Là où Codium peut atteindre une grande biomasse, une expérience in situ a démontré que cela peut avoir un effet négatif sur la densité de zostère et les réserves d’hydrates de carbone dans les rhizomes. L’opacité du couvert algal serait le mécanisme expliquant ces observations en ayant pour effet de limiter la croissance clonale de la zostère, ainsi qu’influencer son allocation d’énergie. Ces effets n’étaient cependant pas perceptibles dans les herbiers naturellement envahis. Comme démontré par l’expérimentation, les effets sur la zostère ont lieu que lorsque Codium atteint une grande densité; or l'abondance de Codium varie annuellement et surtout les grandes biomasses sont peu fréquentes au sein des herbiers naturellement envahis. Il fut également démontré que les thalles de Codium offrent un habitat distinct des tiges de zostère pour l’épifaune, qui était plus abondante et diversifiée sur Codium. À plus grande échelle, la présence de Codium dans les herbiers influençait la distribution des poissons en favorisant la densité de certaines espèces. Finalement, aucun effet nuisible n’a été détecté sur la faune indigène. / Biological invasions are recognized as an important threat to ecosystems, in particular for coastal ecosystems. Native of Asia, the green seaweed Codium fragile ssp. fragile (synonymous of ssp. tomentosoides, herafter Codium) was first observed in eastern Canada in 1989 and has since been proliferous along the coasts of the southern Gulf of the St. Lawrence. This alga is known to establish on rocky shores, but it has recently been observed colonizing soft bottom habitat also, in particular forming dense canopies on eelgrass (Zostera marina) rhizomes. The main objective of this thesis was to identify the impacts of Codium establishment on eelgrass beds of the îles de la Madeleine. The study of Codium recruitment has shown that population expansion is possible within the studied eelgrass beds, but the colonization was rather low. Moreover, the success of Codium establishment in eelgrass beds varied spatially. Where Codium can reach a high biomass, An in situ experiment revealed that areas with high biomass of Codium can negatively effect eelgrass density and carbohydrate storage in rhizomes. A possible cause for these observations could be the shading created by algal cover, affecting clonal growth by eelgrass as well as influencing the plants allowance of energy. However, these effects were not detectable in naturally invaded beds. As shown, negative effects on eelgrass beds only occured when Codium biomass was high, an infrequent phenomenon that varied annually in the naturally invaded beds. It was also shown that thalli of Codium offer a distinctly different habitat than eelgrass shoots, resulting in more diverse and abundant epifauna on Codium. At a larger scale, the presence of Codium in eelgrass beds was found to influence fish distributions, by promoting higher density of certain species. However, no adverse effects were detected on native fauna.

Les rapports sexuels non protégés (RSNP) sont un facteur de risque prédominant pour l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) et doivent donc être évalués de la façon la plus valide possible dans le cadre des études de prévention du VIH. À ce jour, le questionnaire demeure l’outil le plus utilisé pour documenter les comportements sexuels. Or, l’auto-rapportage des comportements sexuels est sujet à des biais de rappel et de désirabilité sociale. L’usage de biomarqueurs de l’exposition au sperme pourrait aider à pallier ces biais. L’antigène prostatique spécifique (PSA) et l’ADN chromosomique Y (ADNch-Y) sont les deux biomarqueurs de l’exposition au sperme les mieux caractérisés à ce jour. La PSA et l’ADNch-Y sont détectables jusqu’à respectivement deux et 14 jours suivant un RSNP. Dans le cadre d’une étude prospective de démonstration visant à vérifier la faisabilité d’implanter le traitement précoce comme prévention (early antiretroviral therapy : E-ART) et la prophylaxie pré-exposition (pre-exposure prophylaxis : PrEP) chez les travailleuses du sexe (TS) professionnelles de Cotonou au Bénin, le sous-rapportage des RSNP était anticipé de la part des participantes, de même qu’un potentiel changement dans les RSNP en cours de suivi dans le groupe PrEP. Nos objectifs étaient donc de valider l’autorapportage des RSNP à l’aide de la PSA et de l’ADNch-Y; de comparer le sous-rapportage des RSNP sur les périodes de rappel de deux et 14 jours; et d’évaluer les tendances de RSNP dans le groupe PrEP. Nous avions aussi pour objectif de comparer la capacité de détection des RSNP d’un nouveau test de détection, soit une PCR nichée ciblant la famille de gènes homologues testis-specific protein Y-encoded (n-TSPY), à celle de six autres méthodes couramment utilisées à des fins de détection de l’exposition récente au sperme. Au recrutement de l’étude E-ART/PrEP et sur une période de 24 mois de suivi, les RSNP survenus dans les deux et 14 derniers jours ont été évalués à chaque six mois par questionnaire et par détection de la PSA et de l’ADNch-Y. Lorsqu’une participante ne rapportait pas de RSNP dans les deux (ou 14) derniers jours, mais qu’elle était testée positive pour la PSA (ou l’ADNch-Y), elle était considérée comme ayant sous-rapporté les RSNP des deux (ou 14) derniers jours. Une régression de Poisson robuste a été utilisée pour comparer le sous-rapportage sur les deux périodes de rappel. Les tendances de RSNP en fonction des différentes mesures de RSNP ont été évaluées à l’aide d’une régression log-binomiale. Des équations d’estimation généralisée (Generalized estimating equation : GEE) ont été appliquées pour tenir compte de la dépendance des observations. Au recrutement, nous avons observé une prévalence d’environ 20% de sous-rapportage des RSNP chez les TS de Cotonou, mais aucune différence statistiquement significative du sous-rapportage des RSNP entre les deux périodes de rappel. Certains de nos résultats suggèrent que les performances relatives de chacun des biomarqueurs pour détecter les RSNP sur sa période de rappel respective ne sont pas équivalentes, ce qui pourrait avoir compromis notre capacité à détecter une différence de sous-rapportage entre les deux périodes de rappel. Aucun changement statistiquement significatif n’a été observé dans les RSNP en cours de suivi dans le groupe PrEP. Enfin, en comparaison avec la PCR n-TSPY développée pour l’étude E-ART/PrEP, chacune des six méthodes courantes de détection de l’exposition récente au sperme manquait de sensibilité pour détecter les RSNP. En conclusion, les données auto-rapportées sur les RSNP sont biaisées et devraient donc être interprétées avec précaution. Une meilleure caractérisation de la cinétique de clairance de la PSA et de l’ADNch-Y est requise afin de mieux évaluer l’effet de la durée de la période de rappel sur le sous-rapportage des RSNP. L’absence de changement dans les RSNP en cours de suivi suggère que la PrEP pourrait potentiellement être utilisée comme méthode de prévention du VIH chez des TS sans craindre une compensation de risque par diminution de l’utilisation du condom. Nos analyses de tendances de RSNP suggèrent aussi la nécessité d’évaluer objectivement les RSNP par l’utilisation de biomarqueurs et de corriger pour les biais de sélection potentiels lors de l’évaluation des tendances de RSNP dans une étude longitudinale avec forte attrition. Enfin la PCR n-TSPY pourrait être d’une grande utilité pour détecter les RSNP dans des études observationnelles où plusieurs facteurs peuvent accélérer la clairance des biomarqueurs. / Unprotected sex (UPS) is a major risk factor for human immunodeficiency virus (HIV) infection and must be measured as validly as possible in HIV prevention studies. To date, the questionnaire is the most commonly used tool to assess sexual behaviours. However, self-report of sexual behaviours is subject to recall and desirability biases. The use of biomarkers of recent semen exposure might help to overcome these biases. Prostatespecific antigen (PSA) and Y chromosomal DNA (Yc-DNA) are the most characterized biomarkers of semen exposure. PSA and Yc-DNA can be detected up to two and 14 days following UPS. Over the course of an early antiretroviral therapy (E-ART) and pre-exposure prophylaxis (PrEP) demonstration study that was conducted among professional female sex workers (FSW) in Cotonou, Benin, under-reporting of UPS was expected, as well as a change in UPS in the PrEP group. Our objectives were thus to validate self-report of UPS by the means of PSA and Yc-DNA detection; to compare under-reporting of UPS over the last two and 14 days; and to assess trends in UPS in the PrEP group. We also aimed to compare the UPS detection capability of a novel screening test of Yc-DNA, a nested polymerase chain reaction targeting the testis-specific protein Y-encoded family of homologous genes (n-TSPY), to six other commonly used methods to detect recent semen exposure. At baseline of the E-ART/PrEP study and over a 24 months period of follow-up, UPS from the last two and 14 days were assessed every six months by questionnaire and by PSA and Yc-DNA screening. Under-reporting of UPS in the last two or 14 days was defined as reporting no UPS in the last two or 14 days while testing positive for PSA or Yc-DNA, respectively. A robust Poisson regression was used to compare under-reporting over the last two and 14 days. Trends in UPS as measured with the different tools were assessed by the means of a log-binomial regression. Generalized estimating equations (GEE) were used to account for dependence between observations. At baseline, we observed about 20% of under-reporting of UPS among FSW from Cotonou. However, we observed no statistically significant difference between under-reporting in the last two days and under-reporting in the last 14 days. Some of our results suggest that the relative performances of each biomarker to detect UPS over its corresponding recall period are not equal, which might have prevented us to detect a difference in under-reporting over the two recall periods. No trend in UPS was observed in the PrEP group. Finally, using n-TSPY as a reference test, each of six commonly used methods to detect recent semen exposure lacked sensitivity in the detection of RSNP. In conclusion, self-report of UPS is biased and must be cautiously interpreted. A better characterization of the clearance of PSA and Yc-DNA is required in order to better evaluate the potential effect of the recall period length on under-reporting of UPS. The absence of any evidence of a trend in UPS in the PrEP group might suggests that there was no risk compensation over the PrEP demonstration study and that PrEP might be a suitable HIV prevention method to use among FSW. Our trends in UPS analyses also pointed out the necessity to objectively assess UPS by the means of biomarkers and to correct for the potential selection bias when assessing trends in UPS over the course of a longitudinal study with high attrition. Finally, the n-TSPY might be of great utility to detect UPS in observational studies where many factors might accelerate the clearance of the biomarkers.