Les gènes et les protéines n’agissent pas de manière isolée dans les cellules, mais interagissent plutôt pour faire leurs fonctions dans les processus biologiques. Ces interactions peuvent être représentées sous forme de grands réseaux dans lesquels les nœuds sont des gènes ou des protéines et les arêtes représentent leurs interactions. Diverses approches basées sur la théorie des graphes ont été développées pour extraire la connaissance fonctionnelle contenue dans ces réseaux. Néanmoins, ces méthodes ont été principalement appliquées à des réseaux individuels, en ignorant la diversité des interactions biologiques. Nous déclarons que ces différents types d’interactions peuvent être représentés sous la forme de réseaux multiplexes, c’est-à-dire des ensembles de réseaux partageant les mêmes nœuds, ce qui permet une description plus précise des systèmes biologiques. Cette thèse est focalisée sur le développement de nouveaux algorithmes étendant aux réseaux multiplexes certaines méthodes populaires de la théorie des graphes en biologie computationnelle, ainsi que sur leur application à l’étude des maladies humaines. Du côté des applications, nous nous concentrons sur les maladies liées au vieillissement prématuré, un groupe de maladies génétiques ressemblant à certains aspects du vieillissement physiologique à un âge précoce. Nous avons appliqué nos algorithmes pour détecter les modules associés à plus de 70 syndromes annotés avec un phénotype lié au vieillissement prématuré. Les résultats ont révélé le paysage des processus moléculaires perturbés dans ces maladies, qui peuvent être mis en parallèle avec les caractéristiques du vieillissement physiologique. / Genes and proteins do not act isolated in cells but rather interact to perform their functions in signaling pathways, molecular complexes, or, more generally, biological processes. These interactions can be represented as large networks in which nodes are genes or proteins and edges represent their interactions. Various graph-theory based approaches have been developed to extract the functional knowledge contained in biological networks. Nevertheless, these methods have been mainly applied to individual networks, ignoring the diversity of biological interactions. We state here that these different types of interactions can be represented as multiplex networks, i.e. collections of networks sharing the same nodes, leading to a more accurate description of biological systems. This thesis focuses on the extension from individual to multiplex networks of some of the state-of-the-art guilt-by-association methods in computational biology, and on their application to the study of human diseases. On the application side, we concentrate on premature aging diseases, a group of rare genetic disorders that resemble some aspects of physiological aging at an early age. In this framework, we applied our algorithms to detect the modules associated to more than 70 disorders annotated with at least one premature aging related phenotype. The results revealed the landscape of perturbed molecular processes in premature aging diseases, which can be paralleled with the hallmarks of physiological aging to help identifying common and specific features.

Les canaux ioniques sont des protéines membranaires permettant le transport ionique au travers des membranes biologiques. Du fait de leur omniprésence dans l'organisme, ils représentent une classe de cibles thérapeutiques encore actuellement peu exploitée du fait de limitations expérimentales dans leur étude. La mesure électrique de l'activité des canaux ioniques au sein de bicouches biomimétiques reconstituées in vitro permettrait de répondre à ces limitations. Cependant, il n'existe actuellement pas de système satisfaisant au cahier des charges complet pour de telles analyses : stabilité et pureté de la bicouche, faible niveau de bruit, insertion rapide des canaux ioniques, intégration dans un dispositif fluidique, possibilité de mener une caractérisation optique simultanée. L'objectif de ces travaux de thèse était d'évaluer dans quelle mesure l'utilisation d'un substrat SOI (Silicon On Insulator) comprenant des nanopores pourrait permettre de répondre à tous ces critères. Des nanopores de diamètre compris entre 10 nm et 160 nm ont été réalisés à partir d'un substrat SOI. Une cellule fluidique transparente est utilisée pour l'adressage fluidique. Cette cellule permet d'autre part la double caractérisation électrique et optique. Les propriétés électriques en milieu liquide du dispositif ont été étudiées et permettent de dégager des perspectives d'amélioration. La double caractérisation électrique et optique est démontrée au moyen d'expériences de capture de nanoparticules fluorescentes sur les nanopores. Enfin, des premiers résultats prometteurs d'obtention d'une bicouche lipidique suspendue sont présentés. / Ion channels are membrane proteins responsible for ion transport across biological membranes. Due to their ubiquity, they are promising drug targets but are not yet fully exploited as such due to experimental restrictions in their study. Electrical measurement of ion channels activity within in vitro artificial lipid bilayers would enable to overcome these restrictions. However, there is not yet a system satisfying all the requirements for ion channels studies: stability and purity of the lipid bilayer, low noise level, fast insertion of ion channels, fluidic integration, ability to perform simultaneous optical characterization. The aim of this phD was to assess in which extent the use of an SOI (Silicon On Insulator) substrate bearing nanopores could satisfy all these requirements. 10 nm to 160 nm diameter nanopores were fabricated in an SOI substrate and characterized. A transparent fluidic cell was used for fluidic addressing. This transparent cell allows combined electrical and optical characterization. Electrical properties of the device in aqueous environment were studied, allowing to bring out improvement prospects. The combined electrical and optical characterization was demonstrated with fluorescent nanoparticle trapping experiments on the nanopores. Finally, promising results about the formation of a free-standing lipid bilayer are presented.

Cette étude vise trois objectifs majeurs. Elle cherche d’abord à déterminer les mécanismes par lesquels les monomères cycliques d’acides gras (MCAG) issus de la friture des huiles végétales induisent l’accumulation des lipides dans le foie des rats. Ensuite, elle évalue les effets des MCAG sur les marqueurs de l’inflammation et du stress oxydant chez ces mêmes rats. Enfin, elle vise à déterminer si ces effets peuvent être modulés par la qualité des lipides alimentaires. Pour atteindre ces objectifs, cette étude compare les effets des quatre diètes sur la composition corporelle, les profils d’acides gras et de lipides hépatiques et plasmatiques, l’activité ou l’expression d’enzymes hépatiques, les marqueurs d’homéostasie glucidique, d’inflammation et de stress oxydant. Les quatre diètes diffèrent par la source de lipides alimentaires et l’ajout ou non de MCAG (0,5% des lipides alimentaires totaux) : huile de canola (CO), huile de canola avec MCAG (CC), huile de soya (SO) et huile de soya avec MCAG (SC). Les rats sont nourris avec ces diètes (n = 9 par groupe) pendant 28 jours et des paramètres biochimiques sont analysés dans le foie, le plasma et les urines. Les rats nourris aux MCAG manifestent une hausse des TG hépatiques, du cholestérol total plasmatique et du cholestérol de VLDL+LDL, une baisse de la phosphatidylcholine hépatique et du cholestérol des HDL plasmatique par rapport aux rats nourris avec les diètes sans MCAG. En plus, les rats nourris aux MCAG montrent des concentrations plus élevées en 15-F2t-IsoP et son métabolite, le 2,3-dinor-15-F2t-IsoP, que les rats non nourris aux MCAG. Enfin, les rats nourris avec la diète SC ont des concentrations plasmatiques et urinaires plus élevées d’isoprostanes, de neuroprostanes et d’Interleukine-6 que ceux nourris avec l’huile de canola et MCAG. Cette étude montre que les MCAG perturbent l’homéostasie des lipoprotéines sanguines et causent l’accumulation des TG dans le foie des rats en lien avec une réduction de la phosphatidylcholine hépatique. Par ailleurs, la consommation de MCAG favorise le développement d’un stress oxydant, et cet effet ainsi que l’impact des MCAG sur l’inflammation sont exacerbés par une diète riche en acide linoléique (huile de soja) comparée à une diète riche en acide oléique (huile de canola). / This study has three major objectives. It first seeks to determine the mechanisms by which cyclic fatty acid monomers (CFAM), which are derived from the frying of vegetable oils, induce the accumulation of lipids in the liver of rats. Then, it evaluates the effects of CFAM on the markers of inflammation and oxidative stress in these same rats. Finally, it aims to determine if these effects can be modulated by the quality of dietary lipids. To achieve these objectives, this study compares the effects of four diets on body composition, hepatic and plasma fatty acid and lipid profiles, activity or expression of liver enzymes, markers of carbohydrate homeostasis, inflammation and oxidative stress. The four diets differ in the source of dietary lipids (canola oil or soybean oil) and the addition of CFAM (0.0 or 0.5% of total dietary fat). Rats were fed these diets (n = 9 per group) for 28 days and biochemical parameters are analyzed in liver, plasma and urine. CFAM-fed rats showed increased hepatic triglycerides and plasma total cholesterol and VLDL+LDL cholesterol, decreased plasma HDL cholesterol and liver phosphatidylcholine, compared to rats fed CFAM-free diets. In addition, CFAM-fed rats showed higher concentrations of plasma 15-F2t-IsoP and 2,3dinor-15-F2t-IsoP than non-CFAM-fed rats. Finally, rats fed soybean oil and CFAM had elevated plasma and urinary concentrations of isoprostanes, neuroprostanes and interleukin-6 as compared to those fed canola oil and CFAM. This study shows that CFAM disrupt blood lipoprotein homeostasis and cause triglyceride accumulation in rat liver related to reduced liver phosphatidylcholine. In addition, the consumption of CFAM promotes the development of oxidative stress, and this effect and the impact of CFAM on inflammation are exacerbated by a diet rich in linoleic acid (soybean oil) compared to a diet rich in oleic acid (canola oil).

À l’intérieur d’un réseau trophique, les différents niveaux trophiques réagissent différemment aux changements de la température, car certains organismes sont plus sensibles que d’autres. Dû à l’interdépendance entre les différents niveaux, même le plus petit changement de la température peut déclencher des différences en cascade de la performance de toutes les composantes du réseau. Ceci peut mener à l’effondrement partiel ou total du système. Dans le cadre de mon projet, je me suis intéressée aux effets de la température et des changements climatiques sur la performance relative d’un réseau tritrophique (plante-herbivore-parasitoïde). Les objectifs généraux étaient de déterminer : a) Quel niveau trophique est le plus sensible à l’augmentation de la température? et b) Quels sont les effets des changements climatiques sur l’ensemble du réseau trophique? Afin de pouvoir évaluer l’effet de la température sur l’ensemble du réseau trophique, j’ai développé trois paramètres de la performance relative en utilisant la biomasse comme monnaie commune : la productivité nette générationnelle (NGP), le taux de performance relative d’un réseau bitrophique (φh/p), et le taux de performance relative d’un réseau tritrophique (φ3t). En général, mes résultats suggèrent que la fenêtre thermique de la performance relative de chaque niveau trophique est plus large à la basse du réseau (c.-à-dire pour la plante) et qu’elle est réduite d’environ 4 °C pour chaque niveau trophique subséquent. Aussi, les valeurs de φh/p suggèrent que les pucerons sont plus performants que la plante à basse température, mais ils sont incapables de se reproduire au-delà de 28 °C, ce qui donne un avantage aux plantes. Néanmoins, cet avantage ne peut être maintenu longtemps dû aux effets négatifs des températures élevées sur la biologie de la plante. Les valeurs de φ3t suggèrent que la performance du réseau tritrophique est gouvernée par des cascades trophiques du type « top-down », mais la variation inter et intraspécifique de la plante-hôte joue un rôle majeur dans la productivité relative du système. Les résultats des expériences de régime thermique simulé pour l’horizon 2050 suggèrent que : malgré une fenêtre thermique plus réduite, le parasitoïde a la performance relative la plus grande du système, dans les trois scénarios testés. Ceci suggère, possiblement, une plasticité thermique plus grande que prévue à ce niveau trophique. Néanmoins, en absence du parasitoïde, l’herbivore domine le système. La réponse de la performance relative du réseau tritrophique est la même dans trois scénarios testés, malgré une différence d’environ 4 °C entre eux. Par contre, l’exposition à long terme aux températures élevées a un effet négatif sur l’accumulation de la biomasse sur les trois composantes du réseau au niveau individuel et collectif. Ceci est la première étude à évaluer de façon empirique et exhaustive les effets de la température sur autant d’interactions plante-herbivore-parasitoïde, afin de déterminer la performance relative d’un système tritrophique de façon holistique. / Each trophic level of a food-web reacts differently to changes in temperature, because some species are more sensitive than others. Because of the interdependence between the different trophic levels, even the smallest change in temperature could trigger cascading effects throughout the food-web. This may cause a partial or total collapse of the system. As part of my project, I was interested in the effects of temperature and climate change over the relative performance of a tri-trophic food web system (plant-herbivore-parasitoid). The general objectives were to determine: a) which trophic level is more sensitive to an increase in temperature? and b) What are the effects of climate change on a food-web as a whole? In order to determine the effects of temperature on the whole food-web, I developed three parameters to measure the relative performance, by using biomass as common currency between the three trophic levels. The developed parameters are: net generational productivity (NGP), the bi-trophic food-web ratio (φh/p), and the tri-trophic food web ratio (φ3t). In general, my results suggest that the thermal window of the relative performance of each trophic level has a wider span at the base of the food-web (e.g. the plant) and it is reduced by about 4 °C for each subsequent trophic level. Also, the (φh/p) values obtained, suggest that the aphids have the highest performance at low temperatures, but they are incapable of reproducing beyond 28°C, which gives the plant a competitive advantage. Nonetheless, this advantage cannot be maintained for long, due to the negative effects of temperature on the biology of the plant. The φ3t values suggest that the performance of the food-web is influenced by trophic cascades in a « top-down » fashion; but both the inter- and intra-specific variation of the host plant plays a major role in the productivity of the system. The results of the experiments about climate change suggest that: in all three tested climate change scenarios, the parasitoid has the largest relative performance of the system in spite of having the smallest thermal window. This suggests a greater thermal plasticity than previously thought. Nonetheless, in the absence of parasitoids, the herbivore dominates the system. Although there was a 4 °C difference between the three climate change scenarios that were tested, the the performance of the tri-trophic food-web was not significantly affected. In comparison, under two 2050 climate change scenarios, the long-term exposure to high temperatures has a negative effect on the accumulation of biomass for the three components of the food web, both individually and collectively. This is the first study to evaluate empirically and exhaustively the effects of temperature over a great range of plant-herbivore-parasitoid interactions, in order to determine the relative performance of the system in a holistic way.

Une des difficultés majeures de la biologie des invasions est de prédire l'effet des interactions entre les espèces exotiques et natives à tous les échelons de l'écosystème, tant au niveau écologique qu'évolutif. Dans les cours d'eau du Québec (Canada), la truite arcen-ciel {Oncorhynchus mykiss) a été introduite pour satisfaire une demande halieutique et aquacole. Elle interagit avec une espèce native à caractère économique, le saumon Atlantique (Salmo salar). Le but de cette thèse était d'étudier les interactions entre ces deux espèces dans un contexte écosystémique intégré et d'en évaluer les conséquences écologiques et évolutives chez l'espèce native. Des mesures d'utilisation d'habitat ont montré que les deux espèces coexistaient spatialement dans la rivière Malbaie au stade alevin. En milieu semi-naturel, nous avons mis en évidence une compétition par interférence imposée par les alevins de truites, qui forçait les jeunes saumons à être plus actifs pendant le jour. Cet effet persistait lorsque les saumons étaient soumis à un risque de prédation par des adultes de truites arc-en-ciel (piscivores). En conséquence, la présence de jeunes truites augmente les risques de prédation des alevins de saumons (le jour étant une période particulièrement critique en terme de risque de prédation). De plus, nous avons démontré que l'introduction de truites juvéniles et/ou adultes ne modifiait pas les relations trophiques entre les saumons, les invertébrés brouteurs et le périphyton. Ce sont la vitesse de courant et les effets bottom-up qui modulent cette chaîne trophique, limitant ainsi les effets indirects de l'espèce exotique sur l'écosystème. En laboratoire, la compétition affectait les liens de dominance au sein des groupes de saumons ainsi que les relations croissance-comportements, suggérant ainsi que la truite arc-en-ciel pourrait potentiellement modifier les pressions de sélection naturelle. Finalement, malgré les effets importants de la truite, les relations hétérozygotie - fitness présentes chez les alevins de saumons Atlantique ne sont pas affectées par la compétition. Pour conclure, la présence de truites arc-en-ciel pourrait entraîner des conséquences écologiques et évolutives chez l'espèce native. Au niveau écosystémique, les impacts de l'espèce exotique étaient mineurs, probablement en raison des particularités abiotiques de la rivière Malbaie. / One of the major difficulties in studying biological invasions is to accurately predict both the ecological and the evolutionary consequences of interaction between exotic and native species. In the Province of Québec (Canada), rainbow trout {Oncorhynchus mykiss) has been introduced in several watersheds for sport fishing and fisheries purposes. This species interacts with an economically important native species, the Atlantic salmon (Salmo salar). The goal of this thesis was to study biotic interactions between both species within an ecosystemic framework and to evaluate the ecological and evolutionary consequences of rainbow trout on Atlantic salmon. In Malbaie River, habitat measurements showed that the juveniles of these two species display important spatial niche overlap. In a semi-natural experiment, we demonstrated that the competition by interference imposed by juvenile rainbow trout forced juvenile Altantic salmon to be more active during daytime. This effect was persistent even if juvenile salmon were simultaneously exposed to predatory cues emited by piscivorous adult rainbow trout. By consequence, juvenile Atlantic salmon were more prone to be predated upon when they are in the presence of juvenile rainbow trout (daytime is considered as a critical period enhancing the risk of being preyed upon). Moreover, we showed that the introduction of juvenile and/or adult rainbow trout did not modify trophic relationships between salmon, aquatic invertebrates and periphyton. The water velocity and bottom-up processes shaped such trophic relationships, thus limiting the indirect effects of the exotic species on ecosystem functioning. In the laboratory, we demonstrated that competition with the rainbow trout disrupted the dominance hierarchies within a group of salmon and the relationships between growth and several behaviours. These results suggest that rainbow trout may potentially modify natural selective pressure. Finally, in spite of significant effects of rainbow trout on salmon behaviours, the relationships between heterozygosity and fitness we found in juveniles Atlantic salmon were not affected by competitive interactions between species. To conclude, the presence of rainbow trout could have ecological and evolutionary consequences on population of Atlantic salmon. At the ecosystem level, the impacts of the exotic species were low, probably resulting from abiotic particularity of the River Malbaie.

La dissémination secondaire d'une espèce envahissante peut se faire par les processus naturels et anthropiques. Dans les lagunes des Îles-de-la-Madeleine, l'algue verte envahissante Codium fragile ssp. tomentosoides (par après, Codium) a envahi les herbiers marins de zostères (postera marina), en se fixant directement sur les rhizomes de la zostère. Cette étude a étudié les facteurs affectant la dissémination secondaire naturelle et l'établissement de cette algue dans les herbiers, et nous avons porté une attention particulière à l'effet de la flottabilité sur le potentiel de dissémination des fragments. Nous avons d'abord trouvé que la flottabilité était corrélée de façon positive à l'intensité lumineuse, et qu'il y avait donc deux types de fragments produits : ceux à flottabilité positive, et ceux à flottabilité négative. Le potentiel de dissémination des fragments à flottabilité positive était plus élevé que celui des fragments à flottabilité négative, et était surtout contrôlé par la vitesse du courant de surface, ainsi que le vent, tandis que la dissémination et la rétention des fragments à flottabilité négative étaient affectées par le courant, et la densité la hauteur de la zostère. Les deux types de fragments jouent donc différent rôle dans la dissémination secondaire de Codium. Les fragments à flottabilité positive se disséminent sur de longues distances et contribuent à l'établissement de nouvelles populations, tandis que les fragments à flottabilité négative se disséminent sur de courtes distances et augmentent la densité locale. Nous avons aussi étudié le rôle des perturbations sur la fixation de Codium sur les rhizomes. L'abondance, la biomasse, et le pourcentage de recouvrement de Codium étaient plus élevés dans les endroits perturbés que dans les endroits non-perturbés. Les perturbations naturelles (l'action de glace) et anthropiques (ancres et hélices) dans les zones peu profondes pourraient donc augmenter les chances d'établissement de Codium sur les rhizomes.

Au cours de la dernière décennie, la pathologie numérique a été améliorée grâce aux avancées des algorithmes d'analyse d'images et de la puissance de calcul. Néanmoins, le diagnostic par un expert à partir d'images histopathologiques reste le gold standard pour un nombre considérable de maladies notamment le cancer. Ce type d'images préserve la structure des tissus aussi proches que possible de leur état vivant. Ainsi, cela permet de quantifier les objets biologiques et de décrire leur organisation spatiale afin de fournir une description plus précise des tissus malades. L'analyse automatique des images histopathologiques peut avoir trois objectifs: le diagnostic assisté par ordinateur, l'évaluation de la sévérité des maladies et enfin l'étude et l'interprétation des mécanismes sous-jacents des maladies et leurs impacts sur les objets biologiques. L'objectif principal de cette thèse est en premier lieu de comprendre et relever les défis associés à l'analyse automatisée des images histologiques. Ensuite, ces travaux visent à décrire les populations d'objets biologiques présents dans les images et leurs relations et interactions à l'aide des statistiques spatiales et également à évaluer la significativité de leurs différences en fonction de la maladie par des tests statistiques. Après une étape de séparation des populations d'objets biologiques basée sur la couleur des marqueurs, une extraction automatique de leurs emplacements est effectuée en fonction de leur type, qui peut être ponctuel ou surfacique. Les statistiques spatiales, basées sur la distance pour les données ponctuelles, sont étudiées et une fonction originale afin de mesurer les interactions entre deux types de données est proposée. Puisqu'il a été montré dans la littérature que la texture d'un tissu est altérée par la présence d'une maladie, les méthodes fondées sur les motifs binaires locaux sont discutées et une approche basée sur une modification de la résolution de l'image afin d'améliorer leur description est introduite. Enfin, les statistiques descriptives et déductives sont appliquées afin d'interpréter les caractéristiques extraites et d'étudier leur pouvoir discriminant dans le cadre de l'étude des modèles animaux de cancer colorectal. Ce travail préconise la mesure des associations entre différents types d'objets biologiques pour mieux comprendre et comparer les mécanismes sous-jacents des maladies et leurs impacts sur la structure des tissus. En outre, nos expériences confirment que l'information de texture joue un rôle important dans la différenciation des deux modèles d'implantation d'une même maladie. / During the last decade, digital pathology has been improved thanks to the advance of image analysis algorithms and calculus power. However, the diagnosis from histopathology images by an expert remains the gold standard in a considerable number of diseases especially cancer. This type of images preserves the tissue structures as close as possible to their living state. Thus, it allows to quantify the biological objects and to describe their spatial organization in order to provide a more specific characterization of diseased tissues. The automated analysis of histopathological images can have three objectives: computer-aided diagnosis, disease grading, and the study and interpretation of the underlying disease mechanisms and their impact on biological objects. The main goal of this dissertation is first to understand and address the challenges associated with the automated analysis of histology images. Then it aims at describing the populations of biological objects present in histology images and their relationships using spatial statistics and also at assessing the significance of their differences according to the disease through statistical tests. After a color-based separation of the biological object populations, an automated extraction of their locations is performed according to their types, which can be point or areal data. Distance-based spatial statistics for point data are reviewed and an original function to measure the interactions between point and areal data is proposed. Since it has been shown that the tissue texture is altered by the presence of a disease, local binary patterns methods are discussed and an approach based on a modification of the image resolution to enhance their description is introduced. Finally, descriptive and inferential statistics are applied in order to interpret the extracted features and to study their discriminative power in the application context of animal models of colorectal cancer. This work advocates the measure of associations between different types of biological objects to better understand and compare the underlying mechanisms of diseases and their impact on the tissue structure. Besides, our experiments confirm that the texture information plays an important part in the differentiation of two implemented models of the same disease.

Au cours des dernières années, le développement des connaissances au niveau de l’étiologie de la maladie ainsi que l’arrivée de nouveaux médicaments et de lignes directrices guidant la pratique clinique sont susceptibles d’avoir entraîné une meilleure gestion de la polyarthrite rhumatoïde (PAR) et de l’ostéoporose, une comorbidité fréquente chez ces patients. Dans cette thèse, trois questions de recherche sont étudiées à l’aide des banques de données administratives québécoises (RAMQ, MED-ÉCHO). Une première étude documente l’utilisation des médicaments pour la PAR au Québec. À ce jour, il s’agit de la seule étude canadienne à rapporter les tendances d’utilisation des DMARD (disease-modifying antirheumatic drug) biologiques depuis leur introduction dans la pratique clinique. Au cours de la période à l’étude (2002-2008), l’utilisation de DMARD (synthétiques et biologiques) a augmenté légèrement dans la population atteinte de PAR (1,9%, 95% CI : 1,1 - 2,8). Cependant, malgré la présence de recommandations cliniques soulignant l’importance de commencer un traitement rapidement, et la couverture de ces traitements par le régime général d’assurance médicaments, les résultats démontrent une initiation sous-optimale des DMARD chez les patients nouvellement diagnostiqués (probabilité d’initiation à 12 mois : 38,5%). L’initiation de DMARD était beaucoup plus fréquente lorsqu’un rhumatologue était impliqué dans la provision des soins (OR : 4,31, 95% CI : 3,73 - 4,97). Concernant les DMARD biologiques, le facteur le plus fortement associé avec leur initiation était l’année calendrier. Chez les sujets diagnostiqués en 2002, 1,2 sur 1 000 ont initié un DMARD biologique moins d’un an après leur diagnostic. Pour ceux qui ont été diagnostiqués en 2007, le taux était de 13 sur 1 000. Les résultats démontrent que si la gestion pharmacologique de la PAR s’est améliorée au cours de la période à l’étude, elle demeure tout de même sous-optimale. Assurer un meilleur accès aux rhumatologues pourrait, semble-t-il, être une stratégie efficace pour améliorer la qualité des soins chez les patients atteints de PAR. Dans une deuxième étude, l’association entre l’utilisation des DMARD biologiques et le risque de fractures ostéoporotiques non vertébrales chez des patients PAR âgés de 50 ans et plus a été rapportée. Puisque l’inflammation chronique résultant de la PAR interfère avec le remodelage osseux et que les DMARD biologiques, en plus de leur effet anti-inflammatoire et immunosuppresseur, sont des modulateurs de l’activité cellulaire des ostéoclastes et des ostéoblastes pouvant possiblement mener à la prévention des pertes de densité minérale osseuse (DMO), il était attendu que leur utilisation réduirait le risque de fracture. Une étude de cas-témoin intra-cohorte a été conduite. Bien qu’aucune réduction du risque de fracture suivant l’utilisation de DMARD biologiques n’ait pu être démontrée (OR : 1,03, 95% CI : 0,42 - 2,53), l’étude établit le taux d’incidence de fractures ostéoporotiques non vertébrales dans une population canadienne atteinte de PAR (11/1 000 personnes - années) et souligne le rôle d’importants facteurs de risque. La prévalence élevée de l’ostéoporose dans la population atteinte de PAR justifie que l’on accorde plus d’attention à la prévention des fractures. Finalement, une troisième étude explore l’impact de la dissémination massive, en 2002, des lignes directrices du traitement de l’ostéoporose au Canada sur la gestion pharmacologique de l’ostéoporose et sur les taux d’incidence de fractures ostéoporotiques non vertébrales chez une population de patients PAR âgés de 50 ans et plus entre 1998 et 2008. Étant donné la disponibilité des traitements efficaces pour l’ostéoporose depuis le milieu des années 1990 et l’évolution des lignes directrices de traitement, une réduction du taux de fractures était attendue. Quelques études canadiennes ont démontré une réduction des fractures suivant une utilisation étendue des médicaments contre l’ostéoporose et de l’ostéodensitométrie dans une population générale, mais aucune ne s’est attardée plus particulièrement sur une population adulte atteinte de PAR. Dans cette étude observationnelle utilisant une approche de série chronologique, aucune réduction du taux de fracture après 2002 (période suivant la dissémination des lignes directrices) n’a pu être démontrée. Cependant, l’utilisation des médicaments pour l’ostéoporose, le passage d’ostéodensitométrie, ainsi que la provision de soins pour l’ostéoporose en post-fracture ont augmenté. Cette étude démontre que malgré des années de disponibilité de traitements efficaces et d’investissement dans le développement et la promotion de lignes directrices de traitement, l’effet bénéfique au niveau de la réduction des fractures ne s’est toujours pas concrétisé dans la population atteinte de PAR, au cours de la période à l’étude. Ces travaux sont les premiers à examiner, à l’aide d’une banque de données administratives, des sujets atteints de PAR sur une période s’étalant sur 11 ans, permettant non seulement l’étude des changements de pratique clinique suivant l’apparition de nouveaux traitements ou bien de nouvelles lignes directrices, mais également de leur impact sur la santé. De plus, via l’étude des déterminants de traitement, les résultats offrent des pistes de solution afin de combler l’écart entre la pratique observée et les recommandations cliniques. Enfin, les résultats de ces études bonifient la littérature concernant la qualité des soins pharmacologiques chez les patients PAR et de la prévention des fractures. / Over the past two decades, progresses in the understanding of disease etiology, the arrival of new drugs, and the development of clinical practice guidelines may have led to a better pharmacological management of rheumatoid arthritis (RA) and osteoporosis, a common comorbidity. In this thesis, three research questions were investigated using well characterized administrative databases (RAMQ and MED-ECHO). A first study documented RA drug use in the province of Quebec. To this date, this is the only Canadian study to report on patterns of biologic DMARD use since their introduction in clinical practice. Over our study time horizon (2002-2008), the use of any DMARDs (synthetic and biologic) slightly increased in the overall RA population (1.9%, 95% CI: 1.1-2.8). However, despite clinical practice guidelines stressing the importance of early treatment, and the reimbursement of treatments by the Quebec drug plan, the results demonstrated suboptimal DMARD initiation in newly diagnosed RA (probability at 12 months: 38.5%), though DMARD initiation increased when rheumatologists were overseeing care (OR: 4.31, 95%CI: 3.73-4.97). For biologic DMARDs, the strongest predictor of initiation was the calendar year of study entry. Of subjects newly diagnosed in 2002, 1.2 in 1000 had a biologic initiated within one year, while for those newly diagnosed in 2007, it was 13.0 in 1000. The results showed that the pharmacological management of RA is improving over time, but remains below expectations. Ensuring better access to rheumatologists should be an area of focus in order to enhance the quality of RA care. A second study reported on biologic DMARD use and the risk of non-vertebral osteoporotic fractures in RA patients aged ≥50 years. Because chronic inflammation in RA interferes with bone remodeling and biologic DMARDs, in addition to their anti-inflammatory and immunosuppressive effects, are modulators of the cellular activity of osteoblasts and osteoclasts possibly leading to the preservation of bone mineral density (BMD), it was believed that their use may reduce the risk of fractures. A nested-case control study was conducted. Although a reduction in the risk of fractures subsequent to biologic DMARD use could not be demonstrated (OR: 1.03, 95% CI: 0.42-2.53), the study established the incidence rate of non-vertebral osteoporotic fractures in a Canadian RA population (11/1000 person-years) and highlighted some important risk factors. The high prevalence of osteoporosis in the RA population justifies that more attention be paid to preventing fractures. Finally, a third study investigated the impact of the 2002 Canadian osteoporosis guidelines on the pharmacological management of osteoporosis and on the rates of non-vertebral osteoporotic fractures in a RA population aged ≥50 years between 1998 and 2008. With the availability of effective osteoporosis treatments since the mid 90s, and the evolving clinical practice guidelines, a reduction in the rate of fractures was expected. Some Canadian studies have shown reductions in the rate of fractures following broader use of osteoporosis drugs and BMD testing in a general adult population, but none have specifically investigated the impact in RA. In this observational study using a time series approach, no reduction in the rate of fractures after 2002 (post guidelines dissemination) could be demonstrated. However, the use of osteoporosis drugs, BMD testing, and provision of post fracture osteoporosis care improved. This study demonstrated that years of availability of effective preventive measures and investments in the development and promotion of clinical practice guidelines have not yet translated into further reduction in the rate of fractures in our RA population over our study time horizon. This body of work is the first to examine, using healthcare administrative data, subjects with RA over a period of 11 years, allowing not only to study the changes in clinical practice following the introduction of new treatments and guidelines, but also to capture the impact on health. In addition, by studying predictors of treatment, the results provide good insights in terms of solutions to fill the gap between the observed clinical practice and guideline recommendations. Finally, the results of these studies substantiate the literature regarding the quality of RA care and the prevention of fractures.

La RMN du solide a récemment émergé en tant que technique très puissante en biologie structurale, permettant de caractériser au niveau atomique des systèmes qui ne peuvent être étudiés par d’autres méthodes. Des protocoles spécifiques à la RMN du solide sont à présent bien établis pour la préparation des échantillons, l’attribution des spectres et l’acquisition de contraintes structurales. Ensemble, ces protocoles ont ouvert la voie aux premières déterminations de structures tridimensionnelles de molécules biologiques à l’état solide avec une résolution atomique, et ce non seulement pour des échantillons protéiques microcristallins, mais également pour des systèmes plus complexes tels que des fibrilles ou des protéines membranaires.La détermination structurale de tels systèmes est cependant encore loin d’être une routine, et des avancées de plus large ampleur sont attendues grâce à des développements aux niveaux méthodologique et matériel. Pour cette raison, une majeure partie du travail présenté dans cette thèse a été consacrée au développement d’expériences à la fois nouvelles et sophistiquées pour améliorer la sensibilité et la résolution des méthodes déjà existantes pour attribuer les spectres et élargir les possibilités offertes par la RMN du solide en vue d’étudier la structure de systèmes protéiques plus larges. Ces développements reposent notamment sur l’utilisation de champs magnétiques très intenses et sur la rotation des échantillons à l’angle magique dans la gamme des très hautes vitesses angulaires. Nous montrons que dans ce cadre, il est possible de concevoir des expériences utilisant uniquement des champs radiofréquences à faible puissance ainsi que d’utiliser des transferts sélectifs, l’acquisition de corrélations à travers les liaisons chimiques et la détection proton.En particulier, nous montrons que des expériences de corrélation homonucléaire reposant sur des transferts scalaires deviennent une alternative compétitive aux expériences basées sur des transferts dipolaires. Deux nouvelles séquences d’impulsion permettant de détecter des corrélations 13C-13C à travers les liaisons chimiques avec une excellente résolution sont présentées; couplées à des transferts 15N-13C, elles permettent l’attribution des résonances de la chaîne principale des protéines avec une grande sensibilité.De plus, nous démontrons qu’il est possible d’obtenir des raies très fines pour les résonances de protons dans des protéines complètement protonées à l’état solide grâce à la rotation à l’angle magique à ultra-haute vitesse, sans avoir recours à la deutération. Dans ce contexte, nous avons développé de nouvelles stratégies permettant d’attribuer rapidement et de façon fiable les résonances des spins 1H, 15N, 13CO, 13CA et 13CB dans différentes classes de protéines, ainsi que pour mesurer des contraintes structurales à partir des distances entre protons. L’approche proposée repose sur la haute sensibilité des protons et accélère donc considérablement les processus d’attribution et de détermination structurale des protéines à l’état solide, comme illustré sur la protéine beta-2-microglobuline.Enfin, nous avons appliqué cette nouvelle approche pour réaliser l’attribution et l’étude structurale et fonctionnelle de trois catégories de complexes protéiques: les fibrilles amyloidogènes formées par beta-2-microglobuline, les nucléocapsides du virus de la rougeole, et les nucléocapsides d’Acinetobacter phage205. Nous avons également utilisé la technique de Polarisation Nucléaire Dynamique pour obtenir des informations sur l’ARN des nucléocapsides du virus de la rougeole.Nous considérons que les résultats présentés dans cette thèse représentent une avancée substantielle dans le domaine de la RMN du solide appliquée à la biologie structurale. Grâce aux progrès actuels dans ce domaine, l’impact de la RMN biomoléculaire à l’état solide promet d’augmenter dans les prochaines années. / Solid-state NMR has recently emerged as a key technique in modern structural biology, by providing information at atomic level for the characterization of a wide range of systems that cannot be investigated by other atomic-scale methods. There are now well established protocols for sample preparation, resonance assignment and collection of structural restraints, that have paved the way to the first three-dimensional structure determinations at atomic resolution of biomolecules in the solid state, from microcrystalline samples to fibrils and membrane-associated systems. These determinations are however still far from being routine, and larger breakthroughs are expected with further methodological and hardware developments. Accordingly, most of the work presented in this thesis consists of the development of new, sophisticated NMR experiments to improve the sensitivity and resolution of the currently existing schemes for resonance assignment and to extend the capabilities of solid-state NMR in terms of structural investigation of proteins for the analysis of large substrates. These developments notably rely on the use of very high magnetic fields and ultra-fast magic-angle spinning (MAS). We show the great potential of this particular regime, which enables the use of low-power experiments and the acquisition of selective cross-polarization transfers, through-bond correlations and 1H-detected correlations.In particular, we show that homonuclear correlation experiments based on through-bond transfers become competitive alternatives to dipolar transfer schemes. Two new pulse sequences that detect sensitive and resolved 13C-13C through-bond correlations are introduced, which coupled to 15N-13C dipolar transfer steps provide sensitive routes for protein backbone resonance assignment.Furthermore, we demonstrate that narrow 1H NMR line widths can be obtained for fully protonated proteins in the solid state under ultra-fast MAS, even without perdeuteration. In this context, we have developed new strategies for extensive, robust and expeditious assignments of the 1H, 15N, 13CO, 13CA and 13CB resonances of proteins in different aggregation states, and new schemes for the measurements of site-specific 1H-1H distance restraints. This approach relying on the very high sensitivity of 1H spins remarkably accelerates the processes of assignment and structure determination of proteins in the solid state, as shown by the assignment and de novo structure determination of native beta-2-microglobulin. Finally, we apply this new approach to perform resonance assignment and to study structural and dynamic features of three complex protein aggregates: amyloid fibrils formed by native and D76N beta-2-microglobulin, Acinetobacter phage 205 nucleocapsids and measles virus (MeV) nucleocapsids. We also used Dynamic Nuclear Polarization to obtain the first information about RNA in MeV nucleocapsids.We believe that the results presented in this thesis represent a substantial step forward for solid-state NMR in structural biology. With all the current advances in the field, the impact of biomolecular solid-state NMR is likely to increase in the next years.

L’éveil de la société internationale aux problèmes environnementaux, en particulier ceux touchant les océans et les zones côtières, a permis de développer des principes et notions nécessaires à la protection du milieu marin et de ses ressources. Le concept de pêche responsable vise à atteindre une gestion durable des pêches. Il nécessite la mise en place de mesures de plus en plus contraignantes pour l’activité de pêche afin de limiter son impact sur les ressources biologiques marines et les écosystèmes marins. Dans un contexte global de raréfaction des ressources, la difficulté à trouver un consensus mondial autour des questions les plus urgentes suscite le doute quant à la capacité des organismes internationaux à mettre en place des mesures contraignantes et effectives dans les zones au-delà des juridictions nationales. Il convient donc de s’interroger sur la place que tiennent les acteurs publics dans la gestion durable des ressources halieutiques. L'objet de cette thèse est de vérifier dans quelle mesure les compétences conférées à l'Union européenne en matière de gestion des pêches lui permettent de contribuer à l'application du concept de pêche responsable pour une gestion durable des pêcheries mondiales. / Society’s awakening to environmental problems concerning the oceans and coastal zones has lead to the development of certain principles for the protection of maritime environments and their resources. Of particular importance to this thesis is the concept of responsible fishing, which necessitates strict control over fisheries activity in order to limit its impact on maritime resources and the accompanying ecosystems. Globalization of resources and global resource shortages has made it increasingly difficult to reach a consensus concerning complex and urgent questions concerning their management. One such question is: when does an international organization have the capacity to put in place strong and effective measures in zones which lie beyond the jurisdiction of any given nation? It is therefore important to investigate the role of international actors within the context of management of maritime resources. The objective of this thesis is to examine to what extent the powers conferred to the European Union concerning fisheries management enable it to successfully apply the concept of responsible fishing for the protection of global fisheries resources.