Escherichia coli est un agent de mammites environnementales. Par contre, E. coli peut persister dans la glande mammaire. Les objectifs de cette étude étaient de confirmer la présence d’infection persistante chez des vaches laitières canadiennes et d’identifier la possibilité de contagion entre les quartiers d’une vache dans une cohorte de 91 fermes suivies durant deux ans. De plus, les souches persistantes ont été comparées à des souches transitoires. Les profils génétiques ont été obtenus à l’aide de l’électrophorèse sur gel en champs pulsés. La détection de la résistance pour sept antibiotiques s’est faite par microdilution. Vingt-sept gènes de virulence ont été déterminés par hybridation sur colonies. De la persistance a été détectée chez 18 vaches et de la contagion entre quartiers, chez deux vaches. La proportion de résistance chez les E. coli persistants était de 0,0 % (enrofloxacin) à 27,8 % (ampicilline et tétracycline) et de 0,0 % (enrofloxacin) à 16,8 % (tétracycline) pour les E. coli transitoires. Pour chacune des résistances additionnelles, les probabilités d’être une souche persistante augmentaient par un facteur 1,6 (95% IC : 1.1, 2.4). Une souche résistante à l’ampicilline et à la céphalothine avait une plus forte probabilité d’être persistante. Une souche possédant le gène iroN avait 5.4 fois plus de probabilité (95% IC: 1.2, 24.0) d’être persistante. Aussi, une souche positive pour le gène sitA avait 8.6 fois plus de probabilité (95% IC: 2.8, 27.1) d’être persistante. En conclusion, cette étude confirme qu’E. coli peut persister dans la glande mammaire des vaches laitières canadiennes et que ces E. coli sont différents de ceux impliqués lors d’infection transitoire. / Escherichia coli is part of the environmental mastitis pathogens. However, in some cases, persistence in the mammary gland occurs. The objectives of this study were to confirm persistent infection in Canadian dairy cows and to identify possible spread between quarters of a same cow in a cohort of 91 herds monitored over two years. Also, persistent strains were compared to transient strains. Antimicrobial susceptibility was determined by the broth microdilution method. Genetic profiles were obtained for same cow isolates by DNA fingerprinting with pulsed field gel electrophoresis. Twenty-seven virulence genes were determined by colony hybridization. Persistence was detected in 18 cows and contagion between quarters, in 2 cows. Proportions of resistance in persistent E.coli ranged from 0.0% (enrofloxacin) to 27.8% (ampicillin and tetracycline). Proportion of resistance in transient E.coli ranged from 0.0% (enrofloxacin) to 16.8% (tetracycline). For each additionnal antimicrobial resistance, odds of being classified as a persistent isolate increased by a factor of 1.6 (95% CI: 1.1, 2.4). Resistance to ampicillin and to cephalothin were both associated with higher odds of being a persistent E. coli. Isolates harboring gene iroN had 5.4 times higher odds (95% CI: 1.2, 24.0) of being classified as persistent isolates. Similarly, isolates positive to virulence gene sitA had 8.6 times higher odds (95% CI: 2.8, 27.1) of being classified as persistent isolates. In conclusion, this study confirmed that E. coli can persist in the udder of Canadian dairy cows and that these E. coli are different when compared to transient E. coli.

Coxiella burnetii est une bactérie zoonotique affectant un grand nombre d’espèces animales. Chez les ruminants domestiques, l’infection est généralement asymptomatique, mais parfois associée à des problèmes reproducteurs. Néanmoins, le cycle de transmission de l’infection chez ceux-ci demeure peu connu. Dans ce contexte, nous avons réalisé une étude auprès de fermes bovines, ovines et caprines dans deux régions administratives du Québec afin d’estimer les prévalences de cette infection et d’identifier les facteurs de risque, aux niveaux individuel et troupeau, associés à la positivité. Nous avons estimé une prévalence de positivité au niveau troupeau de 44.6 % (IC95%=33.0-56.6) chez les bovins, de 70.8 % (IC95% =48.9-87.4) chez les ovins et de 66.7 % (IC95% =22.3-95.7) chez les caprins. Une association a été observée chez les troupeaux bovins entre leur positivité et la densité de petits ruminants par kilomètre carré dans un rayon de cinq kilomètres entourant la ferme. Chez les petits ruminants, une association avec la positivité des troupeaux a été observée avec la taille des troupeaux et la présence d’un chien sur la ferme. Au niveau individuel, le nombre de jours en lait ainsi que l’âge des petits ruminants étaient associés à la positivité, et ce dernier facteur était modulé par l’accès des animaux au pâturage. Aucun agrégat spatial de fermes positives n’a été détecté chez aucune des trois espèces. L’infection par Coxiella burnetii est donc fréquente dans les troupeaux de ruminants domestiques québécois et semble associée à certaines pratiques de régie et à la présence, ou proximité, d’autres animaux domestiques. / Coxiella burnetii is a zoonotic bacteria affecting a vast range of animal species. In domestic ruminants, the infection is usually asymptomatic, but sometimes linked with reproductive disorders. However, the transmission cycle of infection among them remains unclear. In that context, we conducted a study among dairy cattle, sheep and goats farms in two administrative regions of Québec to estimate the infection prevalence and identify the risk factors associated with farms and animals positivity. We estimated a herd prevalence of 44.6 % (95%CI=33.0 to 56.6) in dairy cattle, 70.8 % (95%CI=48.9 to 87.4) in sheep and 66.7 % (95%CI=22.3-95.7) in goats. On dairy cattle farms, we observed an association between their positivity and the density of small ruminants per square kilometer within a five kilometers radius around the farm. In small ruminants, at herd level, we observed an association with positivity and herd’s size and the presence of a dog on the farm. At the individual level, an association with positivity was found with the number of days in milk for small ruminants and their age, but the latter was also modulated by the individual’s previous access to pasture. No spatial cluster of positive farms was detected significant among dairy cattle nor small ruminants. The infection by Coxiella burnetii is therefore common on dodmestic ruminants’ farms in Québec and associated with some farm management practices and the presence, or proximity, of other domestic animals.

L’étiologie des bronchopneumonies infectieuses (BPI) des jeunes bovins est multifactorielle, mettant en cause des agents infectieux comme des bactéries, virus ou parasites, et également des facteurs de risques liés à la conduite d’élevage et à l’environnement. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés aux virus respiratoires bovins. Nous avons étudié le virome de l’appareil respiratoire superficiel et profond des jeunes veaux atteints de BPI par des approches de séquençage à haut débit pour mieux caractériser les co-infections virales et identifier de nouveaux virus. Par ailleurs nous nous sommes intéressés au contexte dans lequel les virus opèrent en analysant la structure, la diversité, et le dynamisme du bactériote respiratoire chez des veaux sains et atteints de BPI. Les résultats suggèrent que de nombreux virus agissent en interactions et montrent une prédominance du coronavirus bovin (BCoV) dans les cavités nasopharyngées et également dans les poumons des veaux atteints de BPI. L’étude phylogénétique des BCoV isolés indique une ségrégation entre souches européennes d’une part et américaines et asiatiques d’autre part qui semble résulter d’un phénomène de recombinaison dans les années 1960-70. Par ailleurs un astrovirus bovin a été clairement détecté pour la première fois principalement dans les poumons de veaux atteints de BPI. L’analyse du microbiote indique, elle, une disparité écologique entre cavités superficielles et profondes et des interactions possibles entre agents pathogènes connus et différentes communautés bactériennes de la flore résidente. Enfin une partie des travaux a concerné le virus influenza D (IDV), un nouveau virus respiratoire bovin émergent récemment identifié en France. Lors d’une infection expérimentale chez des veaux nous avons démontré que IDV possède un pouvoir pathogène respiratoire modéré et qu’il module la réponse immunitaire innée du veau. Nous avons aussi confirmé le caractère ubiquiste d’IDV en démontrant sa circulation sur le continent africain. En conclusion, grâce à des méthodes de séquençages à haut débit ce travail a permis une meilleure description et caractérisation des virus respiratoires bovins et de leur environnement immédiat. Il ouvre des perspectives pour mieux comprendre le rôle des interactions virales dans la genèse des signes cliniques respiratoires. / Bovine infectious bronchopneumonia (BIP) is a complex syndrome that affects young bovines, with a multifactorial etiology often involving one or several viruses and bacteria favored by altered host immunity and disturbed environmental factors. First, using viral metagenomics sequencing tools, we explored the upper (URT) and lower (LRT) respiratory tract viromes of calves with BPI and identified unexpected viruses. In addition, in the same calves, we characterized the structure, diversities and dynamism of the bacterial communities. Results showed different patterns of interactions between the different components of the microbiomes. Among the many detected viruses, the bovine coronavirus (BCoV), showed the highest prevalence in both nasal and pulmonary cavities. Evolutionary and phylogenic analysis of the isolated BCoV strains indicated a clear segregation between European and American/Asian strains, which seems to have resulted from a recombination event during the 1960-70’s. Furthermore, a bovine astrovirus was detected for the first time in the lungs of BIP affected calves. A disparity was noticed in the bacterial community structures between the upper and lower respiratory cavities. Also, there were associations between the presences of certain bacterial taxa and known respiratory pathogens. Finally, a part of the work focused on the emerging influenza D virus (IDV) recently identified in France. Carrying an experimental infection, we showed that IDV has a moderate respiratory pathogenicity and can modulate the innate immune response of the calf. We also showed that IDV circulates in Africa thus confirming its global distribution. In conclusion, thanks to high throughput sequencing methods, this piece of work allowed for a detailed characterization of the bovine respiratory virome and its interacting environment, and further opened new perspectives for a better understanding of viral interactions in bovine BIP.

Dans une stratégie de diversification des apports en acides gras polyinsaturés très longue chaîne n-3 (AGPI TLC n-3), essentiels à la santé de l'Homme et majoritairement apportés par les produits de la mer, l'objectif de la thèse était de mieux comprendre les mécanismes cellulaires pouvant expliquer la faible teneur en AGPI TLC n-3 présente dans le muscle de bovin, ceci en explorant trois voies métaboliques de ces acides gras potentiellement limitantes (biosynthèse, captage facilité et peroxydation non-enzymatique) par des approches de qPCR ou de transcriptomique. Les principaux résultats montrent que le foie et les muscles de bovin possèdent tout le matériel génétique nécessaire à la synthèse des AGPI TLC n-3 et pourraient donc assurer leur synthèse, sauf chez le mâle entier où l'expression du gène de l'élongase 5 est réprimée par la présence d'hormones sexuelles mâles. D'autre part, les teneurs musculaires en AGPI TLC n-3 plus élevées avec un régime base d'herbe par rapport à de l'ensilage de maïs et dans un muscle glycolitique par rapport à un muscle oxydatif ne semblent pas s'expliquer par une modulation de l'expression des gènes impliqués dans leur biosynthèse, ni dans leur captage facilité et dans la régulation endogène de leur lipoperoxydation. En conclusion, ce travail de thèse a permis de considérablement faire progresser la compréhension des mécanismes impliqués dans la régulation des dépôts d'AGPITLC n-3 dans les muscles de bovin. Toutefois, ces régulations sont certainement plus complexes et probablement multifactorielles. De nombreuses pistes restent encore à explorer avant d'envisager augmenter la teneur en AGPI TLC n-3 dans la viande bovine. / N-3 very long chain polyunsaturated fatty acids (n-3 VLC PUFA) are essential for human health but are almost exclusively present in seafood. Thus, in a strategy of diversification of n-3 VLC PUFA sources for human, the aim of this thesis was to better understand the cellular mechanisms that may explain the low n-3 VLC PUFA content in bovine muscle, by exploring three potentially limiting metabolic pathways of these fatty acids (biosynthesis, facilited uptake and non-enzymatic peroxidation) by qPCR or transcriptomic approaches. The main results indicate that the liver and muscles of cattle possess all the genetic material necessary for the synthesis of n-3 VLC PUFA and may therefore ensure their synthesis, except in entire males where gene expression of the elongase 5 is suppressed by the presence of male sex hormones. On the other hand, the higher n-3 VLC PUFA content in muscle of cattle with a grass based diet compard to corn silage and in glycolytic muscle compared to oxidative muscle do not seem to be explained by a modulation of gene expression of proteins involved in their biosynthesis or in their facilited uptake or in the endogenous regulation of their lipoperoxidation. In conclusion, this thesis has greatly advance our understanding of mechanisms involved in the regulation of n-3 VLC PUFA deposits in muscles of cattle. However, these regulations are certainly more complex and probably multifactorial. Many tracks remain to be explored before considering increasing n-3 VLC PUFA content in beef.

Le développement des activités d'élevage dans le monde fait actuellement l'objet de nombreuses interrogations, notamment en ce qui concerne leurs impacts sur l'environnement. Dans un tel contexte, les éleveurs peuvent être amenés à vouloir reconcevoir leurs systèmes d'élevage afin de mieux intégrer les exigences du développement durable. La modélisation systémique est un bon outil pour acquérir une vision holistique des systèmes ; j'interroge donc ses capacités à accompagner de telles dynamiques. Ma question de recherche est la suivante : " Comment modéliser le fonctionnement des systèmes d'élevage pour accompagner les éleveurs dans des processus de reconception de leurs systèmes d'élevage ? ". Pour y répondre, je mets en place une démarche comprenant deux volets complémentaires: (i) une analyse des modèles de systèmes d'élevage disponibles dans la littérature afin d'identifier leurs intérêts et leurs limites pour accompagner les éleveurs dans de telles dynamiques ; (ii) la proposition d'une méthode pour construire des modèles conceptuels du fonctionnement des systèmes d'élevage qui soient réellement structurés par la participation d'éleveurs. Cette méthode a été conçue et testée avec des groupes d'éleveurs laitiers convertis et en cours de conversion à l'agriculture biologique dans le Parc Naturel Régional du Pilat (42). Les résultats montrent : (i) qu'une modélisation participative du fonctionnement des systèmes d'élevage réalisée en petits groupes d'éleveurs est un bon moyen pour stimuler leurs réflexions individuelles et collectives, et donc pour accompagner les processus de reconception de leurs systèmes d'élevage ; (ii) que les modèles co-construits avec les éleveurs via cette démarche participative présentent, par rapport aux modèles de systèmes d'élevage disponibles dans la littérature, des qualités en matière d'intégration de différents sous-systèmes, différents points de vue disciplinaires et différentes échelles de temps. Ainsi, ma thèse offre des pistes pour renouveler les cadres d'analyse de la zootechnie des systèmes d'élevage et pour resserrer les liens entre ses deux objectifs que sont " comprendre le fonctionnement des systèmes d'élevage " et " accompagner leurs évolutions vers davantage de durabilité ". En ce sens, il s'agit de renforcer la contribution de la discipline aux innovations systémiques en élevage.

En production animale, notamment dans les filières bovines, il est dun intérêt économique daugmenter la quantité dhormone de croissance dans la circulation sanguine. La ghréline est un peptide principalement produit au niveau de la paroi stomacale. Ce ligand endogène au GHSR stimule la sécrétion hypophysaire de lhormone de croissance. Peptide orexigène, la ghréline est impliquée dans les mécanismes relatifs au maintien de lhoméostasie énergétique. Dans loptique daméliorer les performances animales, deux approches de la ghréline ont été effectuées. La première approche consiste en létude des gènes bovins codant pour la ghréline (bGHRL) et son récepteur (bGHSR). Ces deux gènes ont été respectivement localisés sur BTA 22 et BTA 1. Quatorze polymorphismes ont été détectés sur ces deux gènes et trois dentre eux affectent la structure primaire du GHSR bovin. Des associations, à différents niveaux de signification, entre certains de ces 14 sites polymorphiques et des traits de production et de conformation ont été mis en évidence au sein dun groupe de 127 taureaux Holstein sur base de leurs descendances directes présentes en Région Wallonne. La seconde approche aborde les effets dune immunisation passive contre la ghréline sur des rats mâles en croissance en comparaison à celles contre la leptine et la cholécystokinine. Lors dune alimentation équilibrée, le traitement envers la ghréline sur ces rats na pas influencé la croissance et lingestion par rapport aux animaux témoins. Des effets ont été observés entre les différentes immunomodulations au niveau des paramètres de croissance, dingestion et endocrinologiques. Les présents résultats invitent à de nouvelles investigations des gènes bGHRL et bGHSR sur des données relatives à dautres populations/races bovines et de limmunomodulation de la ghréline lors de conditions dexpérimentation différentes (alimentation déséquilibrée, stade physiologique, espèce, etc.). Ces investigations pourraient être valorisées en sélection et production animale mais également en médecine tant humaine que vétérinaire.

Weaning is one of the most critical periods in pig production due to a high susceptibility to gut disorders and infections induced by psychological, social, environmental and dietary stresses interfering with gut development and adaptation. This period was managed for decades by incorporating antibiotics in the diet. However, the European Union implemented a full ban on in-feed antibiotics since 1 January 2006. In this context, many alternatives are studied. We chose to study bovine colostrum for its richness in essential nutrients but also in bioactive peptides known for their growth promoting and antimicrobial properties in the calf but also in other species (poultry, pig, human). It was also selected for its high disponibility (Banque de colostrum, CER, Marloie, Belgium). The objective of this thesis is to investigate the potential of the use of bovine colostrum in the newly-weaned piglet diet and its mechanism of action. This thesis is composed of two parts : In the first part, the effects of bovine colostrum on growth performances, feed intake and physiological parameters were studied in two experiments. In the first experiment, 24 newly weaned piglets were fed daily a diet supplemented with 0, 1 or 5 g of defatted bovine colostrum. Our measures on the immune system showed that bovine colostrum could influence the development of the IgA response by potentiating a Th2 response in the ileal Peyer patch. In the digestive tract, no effects were shown on the morphology of the intestinal wall but a local anti-colostral immunisation was observed. In a second experiment, we demonstrated the efficiency of a 2 % bovine colostrum whey supplementation in weaning piglet diet to reduce the post-weaning growth check and undernutrition. The blood parameters showed a systemic IgA response, confirming previous results, and a higher IGF-I level in the colostrum-fed piglets the first week post-weaning. No effects on the faecal E. coli population were recorded. In the second part of this thesis, different ways to make the use of bovine colostrum more cost-effective for pig production were studied. It was shown that it was possible to maintain the same efficiency while reducing the dose of supplementation from 2 to 1 % and the period of administration from 28 to 10 days and replacing bovine colostrum whey by defatted bovine colostrum, a product 50 % less expensive to produce. Le sevrage est une des périodes les plus critiques en production porcine à cause d'une plus forte sensibilité des animaux aux problèmes intestinaux et aux infections suite aux stress psychologique, social, environnemental et alimentaire interférant avec le développement du tube digestif. Cette période délicate a été maîtrisée durant des décennies par l'incorporation d'antibiotiques dans l'aliment. Cependant, depuis le 1er Janvier 2006, cette pratique est totalement interdite dans l'Union Européenne. Dans ce contexte, de nombreuses alternatives sont étudiées. Nous avons choisi le colostrum bovin pour sa richesse en éléments essentiels et surtout en peptides bioactifs connus pour leurs propriétés promotrices de croissance et antimicrobiennes chez le bovin mais également chez d'autres espèces (poulet, porc, homme). Il a également été retenu pour sa grande disponibilité (banque de colostrum, CER, Marloie, Belgique). L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'intérêt d'utiliser du colostrum bovin dans l'alimentation du porcelet au sevrage et d'étudier son mécanisme d'action. La thèse se compose de deux parties : Dans la première partie, les effets d'une supplémentation en colostrum bovin sur les performances, l'ingestion et certains paramètres physiologiques ont été étudiés au cours de deux expériences. Au cours d'une première expérience, un aliment supplémenté quotidiennement avec 0, 1 ou 5 g de colostrum bovin dégraissé a été testé. Au niveau immunitaire, nos mesures ont montré une influence du colostrum bovin sur le développement de la réponse en IgA en induisant une réponse de type Th2 au niveau de la plaque de Peyer iléale. Dans le tube digestif, aucun effet n'a été observé sur la morphologie de la paroi intestinale, mais une immunisation locale anti-colostrale a été mise en évidence. Une seconde expérience a démontré l'efficacité d'une supplémentation de 2 % de sérum de colostrum dans l'aliment pour réduire la perte de poids et la sous-alimentation provoquées par le sevrage. Les paramètres sanguins ont montré une augmentation des IgA, confirmant nos résultats précédents, et un taux en IGF-I plus important chez les porcelets recevant le colostrum. Par contre, aucun effet n'a été observé sur la population d'E. Coli fécale. Dans la seconde partie de la thèse, différents moyens de réduire le coût de la supplémentation en colostrum bovin ont été étudiés. Il a été démontré qu'il était possible de maintenir l'efficacité du colostrum tout en réduisant la dose (de 2 % à 1 %) et la durée de supplémentation (de 28 à 10 jours) et en remplaçant le sérum de colostrum par du colostrum dégraissé, un produit 50 % moins cher.

La technique de clonage par transfert nucléaire de cellules somatiques (SCNT) présente une page importante dans les annales scientifiques, mais son application pratique demeure incertaine dû à son faible taux de succès. Les anomalies placentaires et de développement fœtal se traduisent par des pertes importantes de gestation et des mortalités néonatales. Dans un premier temps, la présente étude a caractérisé les changements morphologiques des membranes fœtales durant la gestation clonée en les comparant à des gestations contrôles obtenues à partir de l’insémination artificielle. Les différentes anomalies morphologiques des placentomes telles que l’œdème chorioallantoique, la présence de zones hyperéchoiques et irrégulières dans la membrane amniotique et la présence de cellules inflammatoires dégénérées compromettent le développement fœtal normal de la gestation clonée. L’examen ultrasonographique représente une technique diagnostique importante pour faire le suivi d’une gestation et de caractériser les changements placentaires dans le cadre d’évaluation globale du bien-être fœtal. Le profil hormonal de trois stéroïdes (progestérone (P4), estrone sulfate (E1S), et œstradiol (E2)) et de la protéine B spécifique de gestation (PSPB) dans le sérum des vaches porteuses de clones SCNT a été déterminé et associé aux anomalies de gestations clonées. Une diminution de la P4 sérique au jour 80, une élévation du niveau de la concentration de la PSPB au jour 150, et une augmentation de la concentration d’E2 sérique durant le deuxième et troisième tiers de la gestation clonée coïncident avec les anomalies de gestation déjà reportées. Ces changements du profil hormonal associés aux anomalies phénotypiques du placenta compromettent le déroulement normal de la gestation clonée et gênent le développement et le bien-être fœtal. Sur la base des observations faites sur le placenta de gestation clonée, le mécanisme moléculaire pouvant expliquer la disparition de l’épithélium du placenta (l’interface entre le tissue maternel et le placenta) a été étudié. L’étude a identifié des changements dans l’expression de deux protéines d’adhérence (E-cadhérin et β-catenin) de cellules épithéliales pouvant être associées aux anomalies du placenta chez les gestations clonées. Le tissu de cotylédons provenant de gestations clonées et contrôles a été analysé par Western blot, RT-PCR quantitatif, et par immunohistochimie. Les résultats présentaient une diminution significative (p<0.05) de l’expression des dites protéines dans les cellules trophoblastiques chez les gestations clonées. Le RT-PCR quantitatif démontrait que les gènes CCND1, CLDN1 et MSX1 ciblés par la voie de signalisation de la Wnt/β-catenin étaient significativement sous exprimés. La diminution de l’expression des protéines E-cadherin et β-catenin avec une réduction de l’activation de la protéine β-catenin durant le période d’attachement de l’embryon peut potentiellement expliquer l’absence totale ou partielle de l’attachement des membranes fœtales au tissu maternel et éventuellement, l’insuffisance placentaire caractéristique des gestations clonées chez la vache. La caractérisation morphologique et fonctionnelle du placenta durant les gestations clonées à haut risque est essentielle pour évaluer le statut de la gestation. Les résultats de la présente étude permettront de prédire le développement et le bien-être fœtal de façon critique à travers un protocole standardisé et permettre des interventions médicales pour améliorer le taux de succès des gestations clonées chez les bovins. / Although somatic cell nuclear transfer (SCNT) has been shown to be successful, there are still problems with this technique that is inhibiting its use in industry. Altered placental formation and development results in the high incidence of pregnancy loss and prenatal morbidity and mortality found in SCNT pregnancies. The objective of the initial study was to characterize morphological changes in fetal membranes of a group of bovine recipients carrying cloned fetuses and comparing them with control AI fetuses at various stages of gestation. Several morphological anomalies of placentomes such as edematous chorioallantoic membrane, hyper-echodense spikes or irregularities in the amniotic membrane as well as the pathological presence of degenerated inflammatory cells accompanied by disappearance of the placental epithelium were observed. It was concluded that these anomalies compromise fetal development. The results of this work also showed that ultrasonography may be a reliable technique to monitor and to characterize the placental changes in bovine pregnancies that can be used to assess fetal well-being. The next study compared the functionality of the placenta of cloned fetuses with controls. The concentration of three steroids (progesterone (P4), estrone sulphate (E1S), and estradiol (E2)) and pregnancy-specific protein B (PSPB) in maternal peripheral circulation were assessed and their associations with gestational anomalies were determined. The hormones profiles in the SCNT recipients deviated from the control group at certain stages of pregnancy. We observed higher concentrations of E2 throughout the study period, lower levels of P4 at day 80 as well as elevated PSPB concentrations at day 150 in SCNT recipients which coincided with high rate of abortion in these animals shortly after this stage. So, it is proposed that these hormonal changes together with the morphological anomalies of the placenta result in compromised fetal development. Finally, the molecular mechanism that could be responsible for the abnormal disappearance of the epithelial layer observed in SCNT placenta was investigated. To do so, we measured the expression of two major epithelial adherens junction proteins (E-cadherin and β-catenin) and determined if their expression is altered in relation to the aberrant placentation in SCNT embryos. Cotyledonary tissues from SCNT gestations and control pregnancies were analyzed by Western blot, quantitative RT-PCR and immunohistochemical analysis. Both candidates were significantly (P < 0.05) under-expressed in SCNT trophoblast cells at the protein level. Also, qRT-PCR confirmed that the Wnt/β-catenin signaling pathway target genes CCND1, CLDN1 and MSX1 were significantly down-regulated in SCNT placentas. So, we inferred that impaired E-cadherin and β-catenin protein expression, along with defective β-catenin signaling during embryo attachment, specifically in the window of placentation, results in loose attachment and contributes to insufficient placentation in bovine SCNT-derived embryos. Overall, we concluded that during the high-risk pregnancy of cloned fetuses, characterization of the morphological and functional changes of the placenta is critical to enable us to predict normal fetal development and wellbeing through a standardized procedure during clone gestations and to intervene medically in emergency cases to improve the overall efficiency of cloning in cattle.

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus. / During pregnancy, steroid hormones have essential roles in regulating key physiological events such as maternal recognition, endometrial receptivity, early embryonic development, and maintenance of pregnancy. However, very little is known about the production of these hormones nor about the principal factors and intracellular pathways implicated in the steroidogenic process in bovine placenta, during early and advanced pregnancy. In addition, placental abnormalities in cattle following an improper steroid production in bovine placenta have not been yet demonstrated. The aims of this thesis were to: 1) determine the occurrence and localization of the principal steroidogenic proteins in bovine placenta from day 50 to day 120 of pregnancy; 2) compare the placental expression of a series of steroidogenic genes and proteins between somatic cell nuclear transfer (SCNT) pregnancies and non-SCNT gestations; 3) investigate the impact of trophic hormone, and second messengers on steroidogenesis in bovine placenta at 140 +10 days of gestation. Using immunohistochemistry, western blot and qPCR techniques, we evaluated the presence of a wide range of steroidogenic genes (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 and SCARB1), that participate in the cholesterol transport and in the production of different types of steroids. In this thesis, we demonstrated the capability of the early bovine placenta to initiate steroidogenesis, and we also determined the principal cells implicated in this process. We found that maternal tissue expresses the principal steroidogenic markers suggesting it has a greater steroidogenic capacity compared to fetal tissue. Moreover, a complementary pattern of steroidogenic protein expression between the caruncle and the cotyledon were found, indicating that placental steroidogenesis requires cell to cell communication between the maternal and fetal cells. Having shown the principal cells involved in the synthesis of steroid hormones in bovine placenta during early pregnancies, we then studied possible alterations in steroidogenesis in cotyledonary tissue in SCNT at 40 days of pregnancy. We identified significant alterations in the expression of STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 and SULT1E1 transcripts. Therefore, we postulate that reduced expression of steroidogenic genes may cause an insufficient local biosynthesis of steroid hormones, which might contribute to the abnormal placental and fetal development in SCNT gestations at short or long term. Finally, we developed an efficient placentome explants culture model that allowed us to explore the specific mechanisms underlying placental steroidogenesis. We explored the stimulatory effect of trophic hormones and different second messengers on the expression of various steroidogenic proteins and the progesterone levels in placentome explants. By RIA and qPCR techniques, we found that although LH-like hormones (hCG), had a stimulatory effect on multiple steroidogenic genes, the calcium ionophore was the principal modulator in the synthesis of progesterone. These results suggest that in bovine placenta, the synthesis of progesterone is modulated principally by intracellular calcium influx, and cyclic nucleotides do not seem to be controlling this process. In conclusion, these studies significantly contribute to a better understanding of the driving mechanisms of placental steroid synthesis in early gestations and also provide new insights into the importance of placental steroids in the regulation of placental and fetal development.

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