La dystrophie musculaire de Duchenne est une myopathie récessive causée par l'absence d'une protéine, la dystrophine. Notre laboratoire travaille sur un traitement potentiel qui consiste à remplacer la protéine manquante en transplantant des myoblastes normaux ou génétiquement modifiés dans le muscle du patient atteint. Par contre, cette technique comporte des limitations; la mort cellulaire précoce, la faible dispersion ainsi que le rejet immunitaire nuisent à son succès. Ce projet de maîtrise vise à améliorer la greffe de myoblastes grâce à l'utilisation de l'epigallocatechin-gallate (EGCG), une composante majeure du thé vert. Récemment, il a été rapporté que l'inhibition de RAGE (Receptor for Advanced Glycation End-products) mène à une augmentation de la prolifération et de la migration et à une diminution de la différenciation et de la mort par apoptose des myoblastes [3]. L'EGCG, reconnu pour ces propriétés anti-oxydantes, pourrait en plus d'aider à réduire le stress oxydatif et l'inflammation causés lors de la transplantation, permettre une amélioration de la survie des myoblastes transplantés puisqu'elle pourrait avoir un effet sur l'expression du récepteur RAGE [4]. Nous nous sommes donc intéressés à l'effet de l'EGCG sur RAGE dans le contexte de la greffe de myoblastes. Notre hypothèse est donc que l'EGCG pourrait inhiber transitoirement l'expression de RAGE et augmenter la prolifération et la migration et diminuer la fusion et la mort par apoptose des myoblastes transplantés pour ainsi améliorer le succès de greffe. Nous avons confirmé que l'EGCG pouvait diminuer le niveau d'expression de RAGE dans les myoblastes et dans les muscles de souris. Nous avons obtenu une augmentation de la survie des myoblastes lorsque confrontés à un stress tel que la glucose oxydase. Nous avons aussi remarqué une diminution de la fusion des myoblastes in vitro mais malheureusement, nous ne pouvons confirmer l'augmentation du succès de greffe. Un test de migration pourrait être effectué pour vérifier l'effet de l'EGCG sur la migration des myoblastes ainsi qu'une autre expérience pour confirmer le succès de greffe.

Le potentiel de la thérapie génique pour le traitement de maladies a engendré beaucoup d'espoirs et d'importants efforts ont été réalisés dans ce domaine de recherche. A l'heure actuelle, les vecteurs viraux sont les plus efficaces pour transférer des gènes thérapeutiques dans les cellules humaines. Alors que différents vecteurs viraux sont en développement, les vecteurs rétroviraux dérivés du virus de la leucémie murine de Moloney (MLV) sont actuellement parmi les vecteurs les plus utilisés dans les essais cliniques. Le premier objectif de ce projet était d'étudier l'efficacité d'un nouveau vecteur d'encapsidation dérivé d'un autre retrovirus, le virus RDI 14. Nous avons démontré pour la première fois que des titres élevés pouvaient être obtenus avec des particules rétrovirales RDI 14. Ces vecteurs ont été aussi efficaces que les vecteurs MLV pour transduire des lymphocytes primaires et des cellules souches humaines CD34+. Par conséquent, les vecteurs rétroviraux dérivés du virus RDI 14 sont efficaces pour le transfert de gènes et peuvent être une alternative aux vecteurs MLV. La production de vecteurs rétroviraux pour des applications cliniques est difficile, dispendieuse et peu sécuritaire, car les lignées cellulaires qui les produisent poussent de façon adhérentes et en présence de sérum bovin. Le second objectif était de générer des nouvelles lignées d'encapsidation capables de répondre à ces limitations. Dans cette étude, nous rapportons la construction des premières lignées d'encapsidation produisant des vecteurs rétroviraux en suspension et en milieu sans sérum (MSS). Des cellules 293HEK ont été dans un premier temps modifiées pour exprimer des niveaux élevés de protéines gag-pol. Les gènes codant pour les protéines d'enveloppes Ampho, GALV et RDI 14 ont été par la suite utilisés pour générer trois lignées d'encapsidations différentes (293GP-A2, 293GP-GLV9 et 293GP-RD30). Les titres obtenus avec les clones 293GP-A2, 293GP-GLV9 et 293GP-RD30 en suspension et en MSS étaient respectivement de 4 x IO7, IO6 et 5 x IO6 particules virales infectieuses par ml (PVI/mL). La caractérisation des ces lignées a été réalisée par l'étude des dynamiques de croissance cellulaire, de la stabilité de production, de la stabilité des particules virales et de la capacité de transduction. Les résultats ont montré que les lignées 293GP-A2, 293GP-GLV9 et 293GP-RD30 ont un bon potentiel pour la production à grande échelle de vecteurs rétroviraux. Ces lignées d'encapsidations devraient améliorer l'efficacité des protocoles cliniques de thérapie génique de dernière phase qui font appel à un nombre élevé de patients.

Les astrocytomes (gliomes) sont les tumeurs cérébrales primaires les plus communes chez les adultes et le deuxième neoplasme le plus fréquent chez l’enfant. Malgré les traitements qui sont disponibles par chirurgie, chimiothérapie et radiothérapie, la résistance, la toxicité ainsi que les taux de guérison faibles conduisent à rechercher de nouvelles drogues plus efficaces. J'ai effectué un test de viabilité chimique avec une banque de molécules sur des lignées cellulaires dérivées de tumeurs cérébrales. J'ai découvert quatre nouveaux composés anti-cancéreux, à savoir: DK16, Bpv(pic), EM011 et le Targetin, qui ont démontré une efficacité élevée et constante dans toutes les lignées de cellules tumorales du cerveau testées. En utilisant une variété de techniques de biologie moléculaire et cellulaire j'ai découvert que ces composés ont une efficacité significative pour inhibent des voies de progression clés dans les lignées de cellules de gliome pédiatrique de bas grade, à savoir: la viabilité, la prolifération, la migration et invasion, et avec seulement peu d'effets indésirables sur les cellules normales. En outre, tous les composés peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique et inhiber la croissance de cellules de gliome pédiatrique de bas grade cultivées dans l'agarose mou. Une diminution de la viabilité cellulaire a été simultanément accompagnée à la fois pas l'arrêt du cycle cellulaire et l'apoptose avec la modification concomitante de l'expression de nombreux gènes qui favorisent la progression du cancer. De plus, une induction de l'apoptose impliqué dans translocation phosphatidylsérine, augmentation du ratio BAX/BCL2, dépolarisation de la membrane mitochondriale et translocation nucléaire du AIF a été observé. Comme EM011, le Targetin est également doté de propriétés anti-angiogéniques. Les résultats pré-cliniques de cette thèse montrent que les composés: DK16, Bpv(pic), EM011 et Targretin, peuvent être utiles pour le traitement des gliomes pédiatriques. Les résultats de cette thèse servent de base pour futures études « in vivo » et des essais cliniques chez les patients pédiatriques atteints de gliomes. / Astrocytomas (Gliomas) are the most common primary brain tumors among adults and second most frequent neoplasm among children. Although gliomas are treated aggressively with surgery, chemotherapy and radiation, treatment resistance, drug toxicity and poor response rates among pediatric glioma patients, continue to drive the need to discover new and more effective chemotherapeutic agents. In line with this notion, I undertook a chemical viability screen involving a library of compounds to discover and characterize novel compounds with high efficacies in retarding the viability of a panel of brain tumor cell lines. I subsequently discovered four new anti-cancer compounds, namely DK16, Bpv(pic), EM011 and Targetin, which demonstrated high and consistent potency in the panel of all brain tumor cell lines and cancer stem cells tested. Using a variety of in-vitro molecular and cell biology techniques, I discovered that these compounds have significant efficacies in abrogating key cancer progression pathways in pediatric low grade glioma cell lines, namely: cell viability, proliferation, migration, and invasion, but with little/no adverse toxicity on normal cells. Furthermore, all compounds can cross the blood brain barrier and inhibit anchorage independent growth of pediatric low grade glioma cell lines in soft agarose. A decrease in cell viability was concurrently accompanied by both cell cycle arrest and apoptosis with the concomitant alteration in the expression of numerous genes that promote cancer progression. Moreover, an induction of apoptosis involved increases in phosphatidylserine translocation, the upregulation of BAX/BCL2 ratio and depolarization of the mitochondrial membrane. In addition, glioma cell lines treated with DK16 and EM011 showed further evidence of mitochondrial dissipation leading to the release and nuclear translocation of the apoptotic inducing factor (AIF), with subsequent nuclear fragmentation. Furthermore, two compounds namely, EM011 and Targetin were found to perturb angiogenesis. These pre-clinical findings suggest DK16, Bpv(pic), EM011 and Targetin, can be suitable for the treatment of pediatric gliomas and serve the basis for future in-vivo studies and clinical trials to further validate the mechanism of action and their efficacies among Pediatric patients with gliomas.

La réponse cellulaire aux stimuli extracellulaires est souvent médiée par des voies de signalisation qui agissent en aval des récepteurs transmembranaires, comme les récepteurs tyrosine kinases (RTK). Avec quatorze membres, la famille des récepteurs Eph représente la plus grande famille de RTK chez l'humain. Contrairement aux autres RTK, les ligands des récepteurs Eph, les éphrines, sont des protéines associées à la membrane cellulaire. La signalisation Eph-éprhines est donc principalement impliquée dans des événements de communication qui impliquent des contacts cellule-cellule comme la migration cellulaire, la répulsion et l'adhésion cellule-cellule. Ces événements sont cruciaux pour certains processus biologiques tels le guidage axonal et l'organisation tissulaire dans l'organisme en développement et chez l'adulte. Les récepteurs Eph sont fréquemment surexprimés ou dérégulés dans divers cancers, en particulier dans les plus agressifs et mortels. Récemment, la signalisation Eph-éphrines est devenue une nouvelle cible émergente pour le traitement du cancer. Bien que les fonctions biologiques des récepteurs Eph aient été largement étudiées, notre compréhension des mécanismes moléculaires grâce auxquels les récepteurs Eph régulent des phénotypes cellulaires précis demeure incomplète. Pour mieux comprendre le système de signalisation impliquant les Eph, mes travaux ont porté sur l'identification de nouvelles protéines effectrices en aval des récepteurs Eph et sur l'étude de leurs implications dans les fonctions régulées par les récepteurs Eph. Pour mieux comprendre les complexes de signalisation associés aux récepteurs Eph dans des conditions natives, j'ai appliqué une approche basée sur la spectrométrie de masse (MS), le marquage de proximité BioID. Cela m'a permis de surmonter les limites de l'utilisation d'approches conventionnelles de purification par affinité pour cartographier les interactions protéine-protéine liées aux récepteurs transmembranaires. J'ai obtenu un réseau de signalisation dépendant des récepteurs EphA4, - B2, -B3 et -B4, qui comprend 395 protéines, dont la plupart n'avaient jamais été liées à la signalisation Eph-dépendante. Pour tester la pertinence biologique des partenaires identifiés, j'ai examiné la contribution de 17 candidats en utilisant une approche de perte de fonction dans une expérience de tri cellulaire dépendante des récepteurs Eph. J'ai pu montrer que la déplétion de quelques candidats, incluant la protéine Par3, bloque le tri des cellules. En utilisant la purification par affinité combinée à la MS, j'ai aussi identifié un complexe de signalisation impliquant la kinase C-terminal SRC (CSK), dont le recrutement aux complexes Par3 dépend des signaux des récepteurs Eph. Pour mieux comprendre les interactions protéiques suivant la liaison Eph-éphrine, j'ai effectué des expériences de TurboID. Ces études m'ont permis d'identifier des complexes protéiques associés au récepteur EphA4 lorsqu'il est lié à l'éphrine-B2. J'ai également étudié les interactions protéine-protéine dépendantes de la liaison du récepteur EphB2 aux éphrines-B1 et -B2. Pour explorer si l'interaction d'EphB2 avec ces deux ligands peut mener à une réponse de signalisation inverse différente, j'ai identifié les partenaires de des ephrin-B1/-B2 lorsque stimulés par EphB2. Enfin, j'ai cartographié les réseaux de signalisation dépendants des récepteurs EphA4 et EphB2 sauvages ou kinase-inactifs, ce qui m'a permis de conclure que la perte de leur activité catalytique a conduit à des changements majeurs dans les interactomes dépendants de ces récepteurs. L'ensemble de mes résultats a permis de mieux définir les complexes protéiques dépendants des récepteurs Eph. Mes études ont mené à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents aux récepteurs Eph et de leur contribution dans le processus de délimitation des tissus, un processus souvent perturbé dans des maladies comme le cancer. / The cellular response to extracellular stimuli is often mediated by signaling pathways that act downstream of transmembrane receptors, such as receptor tyrosine kinases (RTKs). With fourteen members, the Eph family of RTKs is the largest in humans. In contrast to other RTKs, Eph receptor cognate ligands, ephrins, are tethered to the cell surface. This results in Eph receptor-ephrin signaling being mainly involved in short-range cell-cell communication events that regulate cell migration, repulsion and cell-cell adhesion. These events are crucial in biological processes such as axon guidance and tissue boundary formation in the developing and adult organisms. Eph receptors are frequently overexpressed or deregulated in a variety of human tumors, especially in the more aggressive and lethal ones. In recent years, the Eph-ephrin signaling system became an emerging new target for cancer treatment. Although a plethora of Eph receptor biological functions have been extensively studied, we still have a vague idea on the molecular mechanisms of Eph receptor signal transduction, underlying how Eph receptors regulate precise cellular phenotypes. To better understand the Eph receptor signaling system, my studies focused on the identification of novel Eph receptor downstream effector proteins and the determination of their requirement for Eph receptor-regulated functions. To unravel Eph receptor-associated signaling complexes under native conditions, I applied a mass spectrometry (MS)-based approach, namely BioID proximity labeling. This allowed me to overcome the limitations of conventional affinity purification approaches for mapping protein-protein interactions of transmembrane receptors. I obtained a composite signaling network from EphA4, -B2, -B3 and -B4 receptors that comprises 395 proteins, most of which not previously linked to Eph signaling. To test the biological relevance of the identified Eph receptor proximity interactors, I examined the contribution of 17 candidates using a loss-of-function approach in an Eph receptor-dependent cell sorting assay. I showed that depletion of a few candidates, including the signaling scaffold Par3, blocks Eph receptordependent cell sorting. Using affinity purification combined with MS, I further delineated a signaling complex involving C-terminal SRC kinase (CSK), whose recruitment to Par3 complexes is dependent on Eph receptor signals. To further elucidate Eph receptor-centric signaling complexes that are formed upon ephrin binding and are affected by Eph receptor catalytic activity I performed TurboID experiments. I systematically mapped ligand stimulation-dependent signaling networks downstream of EphA4 and EphB2 receptors. I dissected the impact of ephrin-B2 stimulation on the formation of EphA4- nucleated proximal protein complexes. Moreover, I showed the differential recruitment of EphB2 partners upon receptor binding to the same subclass of ligands, ephrin-B1 and ephrin-B2. To explore whether the EphB2 interactions with these two ephrin-B ligands elicit different reverse signaling responses, I delineated ephrin-B1/-B2 proximity partners recruited upon EphB2 stimulation. I also determined that the kinase domain of EphA4/-B2 plays a major role in determining the composition of signaling networks around the receptors, as a loss of catalytic activity led to a drastic decrease in a number of interactors with the receptors. Collectively, my definition of Eph receptor signaling networks sheds light on physiologically relevant Eph receptor-centered protein complexes that occur in living cells. These studies will lead to a better understanding of the mechanisms by which Eph receptors transmit signals at the membrane and give insight into how Eph receptor-mediated signaling pathways contribute to boundary formation, a process often disrupted in diseases like cancer.

Ce mémoire de maîtrise se focalise sur l'influence du cholestérol sur l'interaction de la protéine S100A10 avec les membranes cellulaires, dans le contexte de la macropinocytose. Ce processus, essentiel à la survie cellulaire, permet l'ingestion de liquides extracellulaires et joue un rôle clé dans la régulation de fonctions cellulaires critiques telles que l'immunité, la migration cellulaire et la signalisation. Il est caractérisé par sa capacité à permettre aux cellules de s'adapter rapidement aux changements environnementaux en ingérant des nutriments et en répondant à des stimuli variés. Ce mémoire s'est concentré à décortiquer le rôle spécifique du cholestérol sur la liaison membranaire de la protéine S100A10. L'accent a, dans un premier temps, été mis sur l'optimisation de la surexpression et la purification de cette protéine, par le biais d'approches méthodologiques rigoureuses. Ces efforts ont permis de sonder en profondeur les interactions entre cette protéine et différents constituants des membranes cellulaires. La technique de la tensiométrie de surface a été particulièrement révélatrice, dévoilant l'influence significative de la présence et de la concentration du cholestérol sur la liaison de la S100A10 avec divers phospholipides membranaires. En complément, les isothermes de compression ont permis de dévoiler comment le cholestérol modifie la compressibilité et la stabilité des monocouches lipidiques. Ces données ont mis en évidence l'importance de l'architecture membranaire dans les mécanismes cellulaires impliquant la protéine S100A10. En somme, ce mémoire révèle que la modulation des interactions entre la S100A10 et les phospholipides par le cholestérol est un processus complexe, pouvant avoir des répercussions directes sur la macropinocytose. Les résultats de cette étude apportent une contribution significative à la compréhension des mécanismes régissant le comportement des membranes biologiques. / This master's thesis is centered on the influence of cholesterol on the interaction of the S100A10 protein with cellular membranes, in the context of macropinocytosis. This process, essential for cellular survival, allows the ingestion of extracellular fluids and plays a key role in regulating critical cellular functions such as immunity, cell migration, and signaling. It is characterized by its ability to allow cells to quickly adapt to environmental changes by ingesting nutrients and responding to various stimuli. This master's thesis focused on dissecting the specific role of the cholesterol in the membrane binding of the S100A10 protein. Initially, the priority was placed on optimizing the overexpression and purification of this protein, using rigorous methodological approaches. These efforts enabled an in-depth probing of the interactions between this protein and different constituents of cellular membranes. The technique of surface tensiometry was particularly revealing, uncovering the significant influence of the presence and concentration of cholesterol on the binding of S100A10 to various membrane phospholipids. Additionally, compression isotherms revealed how cholesterol modifies the compressibility and stability of lipid monolayers. These findings highlighted the importance of membrane architecture in cellular mechanisms involving the S100A10 protein. In summary, this thesis reveals that the modulation of interactions between S100A10 and phospholipids by cholesterol is a complex process, which can have direct repercussions on macropinocytosis. The results of this study make a significant contribution to understanding the mechanisms governing the behavior of biological membranes.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la maladie neurodégénérative la plus fréquente dans le monde, son incidence augmente au cours des années dû à un vieillissement de la population et à manque de thérapies efficaces. L'étiologie de la maladie est associée à une altération de la mémoire et du comportement ainsi qu'à l'accumulation de la bêta-amyloïde (Aβ) dans le parenchyme et les vaisseaux sanguin du cerveau. Ces dépôts aberrants sont la conséquence d'une altération de l'élimination du peptide. Depuis quelques années des évidences venant des expériences menées en laboratoire montrent que l'injection de certaines molécules ont des effets bénéfiques sur la MA, tant au niveau cognitif que sur la présence d'Aβ. Une de ces molécules est le macrophage-colony stimulating factor (m-CSF) et son récepteur (CSF1R). Cette voie de signalisation a fait l'objet de plusieurs études dans le contexte de la MA or l'implication de son récepteur dans le processus pathologique est peu connu. Les études incluses dans cette thèse de doctorat avaient pour but de mieux comprendre le rôle du CSF1R sur la prolifération et la survie microgliale dans un contexte non-pathologique ainsi que dans un modèle animal de la MA. Plusieurs études indiquent que ce récepteur est primordial pour la survie, l'activation et la prolifération microgliale. Nous avons utilisé une approche du style « perte de fonction » pour étudier le CSF1R. Grâce à un modèle de souris knock-out (KO) inductible, nous avons spécifiquement aboli la transcription du récepteur dans les microglies. Dans un premier temps nous avons comparé les fonctions du CSF1R dans deux modèles. Le premier étant purement prolifératif avec pas ou peu d'inflammation. Le second un modèle inflammatoire. Nous avons observé que les microglies dans le premier modèle étaient capables de proliférer et donc survivaient au KO. Dans le second modèle, les cellules microgliale perdaient leur capacité proliférative mais survivaient. Nous avons pu déduire que le CSF1R au stade adulte n'a vraisemblablement qu'un effet accessoire sur la prolifération et il ne semble pas être impliquer dans la survie microgliale. En utilisant la même approche, nous avons supprimé comme précédemment le CSF1R dans un modèle de souris Alzheimer APP[indice swe/PS1]. Dans cette étude nous montrons là aussi que non seulement le CSF1R n'a pas de rôle sur la survie et la prolifération des microglies, mais en plus on observe une diminution des symptômes associés à la MA. À savoir une diminution du déclin cognitif ainsi que de la charge amyloïde. Ensembles ces données nous montre de nouvelles informations sur CSF1R. Son rôle n'est pas aussi primordial dans certaines fonctions microgliale à l'âge adulte. / Alzheimer's disease (AD) is the most frequent neurodegenerative disease in the world, its incidence increases every year due to the aging of the population and a lack of therapies. AD etiology is associated with an alteration of cognitive functions and aberrant accumulation of amyloid-beta (Aβ) in the parenchyma and blood vessels in the brain. Aβ deposits are due to an impairment of phagocytosis. For many years, experimental evidence shown that injections of different molecules could have beneficial effects on AD course, either cognition or amyloid load. One of these molecules is macrophage-colony stimulating factor (m-CSF) and its receptor (CSF1R). This signaling pathway was extensively studied in AD context, but it remains largely unknown. Studies which are included in thesis, aimed to better understand the role of CSF1R on microglia proliferation and survival in both healthy and AD context. Many studies mentioned that CSF1R has a crucial impact on these functions. We used a "loss of function" approach to study this receptor. We used an inducible knock-out (KO) mice model, where microglia are specifically deleted of CSF1R. In the first time we compared CSF1R function in two models. The first model is a pure proliferative model without or barely without inflammation, the second is a model with a robust inflammatory response. We observed in the first model that microglia were still able to proliferate and survived to the KO, whereas in the second model, microglia were unable to proliferate but they also survived. We deducted that CSF1R at adult stage, has an accessory role on proliferation and has no major impact on microglia survival. Using the same approach, we have deleted the receptor in a mouse model of AD, namely APP[subscript swe/PS1]. Likewise, in this study we have shown that CSF1R was not required for proliferation and survival, moreover we observed an improvement of cognition and a reducing level of amyloid. Altogether, these data provide a new insight on CSF1R functions, its role is not as primordial for microglia as we though.

Les systèmes d’information géographique (SIG) sont largement utilisés pour représenter, gérer et analyser les données spatiales dans plusieurs disciplines incluant les géosciences, l’agriculture, la foresterie, la météorologie et l’océanographie. Néanmoins, malgré l’avancement récent des technologies des SIG, ils sont encore limités dans la représentation et la simulation des processus spatiotemporels. Ce travail de recherche définit le cadre théorique, conceptuel et applicatif qui vise à améliorer les méthodes de compréhension, de représentation et de simulation des processus dynamiques continus. Il vise plus précisément à améliorer les structures de données dans les SIG en développant une structure de données hiérarchique qui est la base d’un automate cellulaire capable de répondre aux principales caractéristiques de ces processus. L’exploration du potentiel des automates cellulaires pour simuler et représenter les processus dynamiques continus dans les SIG en respectant leur caractère irrégulier et hiérarchique fait l’objet de ce travail de recherche dans lequel une application dans le contexte hydrologique est mise en place. Nos objectifs spécifiques se résument dans 1) la construction d’une tessellation irrégulière et hiérarchique permettant de représenter les processus spatiotemporels et 2) la simulation de ces processus en utilisant un automate cellulaire opérant sur cette tessellation. Nous étudions la discrétisation de l’espace en tessellation irrégulière basée sur le diagramme de Voronoï et nous proposons une procédure de hiérarchisation de cette tessellation dans un objectif de représentation multi-échelle afin d’offrir une solution d’aide à la décision dans la gestion du territoire. Nous expliquons notre méthodologie et les algorithmes de sélection de données pour la génération de différents niveaux d’échelles spatiales. Un automate cellulaire non traditionnel est mis en place pour lequel nous définissons une grille à géométrie irrégulière de type Voronoï, des règles de transition spécifiques et un type particulier de voisinage orienté. Nous validons le fonctionnement de ce prototype dans le Bassin Expérimental de la Forêt Montmorency à Québec où des comparaisons sont possibles grâce à des données de débits d’eau mesurées in situ. / Geographic information systems (GIS) are widely used to represent, manage and analyse spatial data in many disciplines including geosciences, agriculture, forestry, meteorology and oceanography. However, despite recent advances in GIS technologies, they are still limited when it comes to representation and simulation of spatiotemporal processes. This research work, deals with a theoretical, conceptual and practical framework which aims to improve the representation of dynamic continuous processes. It aims especially to improve GIS capabilities by developing a CA based on a hierarchical irregular tessellation which is able to take into account the main characteristics of these processes. The exploration of the cellular automata potential to simulate and represent dynamic continuous processes regarding their irregular and hierarchic characteristics is the subject of this work where an application in the hydrologic field is established. Our specific objectives are 1) to build an irregular and hierarchic grid that can be used to represent spatiotemporal processes, 2) to simulate those processes with a cellular automata operating on this grid. We give details about the irregular geometric grid based on a Voronoï Diagram, the characteristics of a specific oriented neighbourhood and the transition rules that are governing the cells update. In addition, we discuss the hierarchical perspective of the build lattice that is essential for easy move between different spatial scales. We explain our methodology of data selection in order to generate the spatial levels of representation by demonstrating the used selection algorithms. This facilitates the representation of spatial dynamic phenomena and contributes to the better understanding of the complex behaviour of the whole system at different levels of details. We also present the data structures and general functioning of the whole simulation system. We finally, validate our framework by simulating the water flow process in a specific watershed in the region of Montmorency Forest of Quebec where in situ data are available. To validate our simulation results we compare them with measured data.

Lors d'études antérieures, l'analyse du transcriptome des cellules micro gliales à l'aide de micropuces à ADN nous a permis d'identifier le récepteur transmembranaire GPR84. Dans la présente étude, nous avons testé l 'hypothèse que la transcription du GPR84 est augmentée dans la microglie durant l'inflammation. Plus précisément, nous avons étudié la régulation du GPR84 dans le cerveau durant une endotoxinémie et une encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAB) . Nos résultats ont montré une augmentation de l'expression du GPR84 au cours de ces deux conditions inflammatoires, et ce uniquement dans la microglie. Nous avons ensuite tenté d'identifier le rôle du GPR84 en testant l 'hypothèse selon laquelle ce récepteur modulerait le développement des symptômes dûs à l'inflammation. À l'aide de souris déficientes en GPR84, nous avons évalué l'influence de ce récepteur durant une EAB, une endotoxinémie et une encéphalite induite par le virus de l 'herpès simplex de type 1. Nous n'avons observé aucune influence du GPR84 dans ces modèles. Nous concluons que le GPR84 est exprimé non spécifiquement dans plusieurs conditions neuroinflammatoires, mais qu'il n'y exerce pas toujours un effet significatif et que son rôle reste inconnu.

Pour comprendre comment les propriétés mécaniques des cellules jouent au niveau d'un tissu et déterminent la morphogénèse, il a été proposé que les cellules se comportent comme les bulles de savon, ou comme des molécules dans un liquide. Nous testons numériquement ces analogies entre tissus et systèmes physiques, en collaboration avec des experimentateurs.<br /><br />Dans la rétine de la Drosophile, les cellules ont été comparées aux bulles de savon. On trouve que la ressemblance entre les cellules et bulles de savon n'est pas due à leur propriétés physiques, mais à leur structure collective: les cellules dans un tissu pavent l'espace, comme les bulles dans une mousse, donc elles influencent leur formes entre elles.<br /><br />Le tri spontané des cellules de types différents est souvent comparé à la démixion de liquides. Pour les liquides, ce comportement est produit par des différences d'attraction entre les molécules, alors qu'on trouve que pour les cellules embryonnaires du poisson zèbre la contraction différentielle du cortex des cellules est le facteur le plus important.<br /><br />La compression d'un agrégat de cellules a été analysé comme si c'était une goutte liquide, où les propriétés sont déterminées uniquement par la tension de surface. Mais, les cellules dans un agrégat peuvent se déformer et se réarranger, et des contraintes plutôt solides co-déterminent la forme et les forces de l'agrégat.<br /><br />Ces analogies physiques sont donc incomplètes, mais intéressantes. A partir d'elles, nous proposons ici une description propre aux cellules: un agrégat ou tissu est une collection de cellules vivantes qui peuvent changer leur forme et se réarranger. Cette approche nous permet d'étudier l'effet de l'adhésion cellulaire, la tension corticale, et les fluctuations des cellules sur le comportement collectif et la morphogénèse.

Les cellules souches musculaires, ou cellules satellites, adoptent différents états en transitant de quiescence à prolifération et différentiation. Ces transitions s'accompagnent de variations des demandes énergétiques. Il demeure cependant incertain comment la modulation du métabolisme énergétique peut dicter la spécification d'un état cellulaire donné. Mon projet de thèse a eu pour objectif principal la caractérisation des voies du métabolisme énergétique à l’œuvre dans les différents états cellulaires, et comment leur modulation peut influencer ces états. Nous montrons ainsi que les cellules satellites quiescentes ont de faibles besoins énergétiques et que la phosphorylation oxydative est altérée au cours du vieillissement ainsi que dans les cellules survivant après la mort de l'animal. Au cours de la formation du tissu en croissance ou en régénération chez l'adulte, nos résultats indiquent de larges différences dans leurs demandes énergétiques. Les cellules fœtales ont une faible demande respiratoire et reposent essentiellement sur la glycolyse par rapport aux cellules adultes en cours de régénération. L'altération de la b-oxidation peroxisomale et non mitochondriale induit une différentiation précoce des cellules satellites. L'inhibition pharmacologique des b-oxidations peroxisomale et mitochondriale après blessure aiguë montre différentes contributions de ces organelles à la régénération musculaire. Les transitions entre différents états des cellules satellites s'accompagnent de modifications drastiques de leurs besoins énergétiques et l'altération de vois métaboliques spécifiques peut altérer le destin des cellules myogéniques et la régénération musculaire. / Muscle stem (satellite, MuSC) cells acquire different cell states as they need to pass from quiescence to proliferation and differentiation to support muscle homeostasis. Some of these changes are accompanied by changes in energy demands. However, it is currently unclear whether modulation in the energy metabolism pathways can in turn influence the commitment to a specific cell state. A central focus of my thesis project is to characterise the energy metabolism pathways that act in the different phases of lineage progression and how their modulation can influence the state of the cell. We show that quiescent cells have low energetic demands and OxPhos is perturbed during aging, as well as in cells that survive after death. We also compared different proliferative states, both during muscle growth and regeneration, and our results indicate a surprising difference in their metabolic requirements. Gene expression profiling and bioenergetics analysis showed that foetal cells have a low respiration demand and rely mostly on glycolysis when compared to regenerating MuSCs. Furthermore, we show distinct requirements for peroxisomal and mitochondrial mediated fatty acid oxidation (FAO) in myogenic cells. Altering peroxisomal but not mitochondrial FAO promotes early differentiation of satellite cells. Experiments using acute muscle injury and pharmacological block show differential requirements for these organelles during regeneration. These observations indicate that changes in the cell state of muscle stem cells lead to significant changes in metabolic requirements and altering specific metabolic pathways can have an impact on myogenic cell fate and the regeneration process.