Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Introduction: Les cadres de lectures alternatifs (CLA) sont utilisés par de multiples virus afin de générer plusieurs protéines à partir d'une seule séquence nucléotidique. Les épitopes dits « cryptiques », c’est-à-dire les épitopes dérivés de protéines codées dans des CLAs, ont étés dernièrement l’objet de différentes études portant sur la réponse immunitaire antivirale et les lymphocytes T cytotoxiques. Méthodologie: Afin de vérifier le potentiel immunogène d'épitopes encodés dans des CLAs programmés, trois cassettes ont été construites pour mener à l'expression de trois épitopes bien caractérisés (épitope GAG77–85 du virus de l'immunodéficience humaine de type 1; épitope NS31406-1415 du virus de l'hépatite C; épitope core18-27 du virus de l'hépatite B) à partir de trois cadres de lectures superposés. La première cassette permet une initiation alternative de la traduction, la deuxième comprend deux signaux bipartites en tandem permettant un frameshift ribosomique et la troisième est une cassette contrôle. Ces éléments ont été introduits dans des vecteurs adénoviraux. Les virions générés ont servi à immuniser des souris C57BL/6 transgéniques pour HLA-A*0201 et HLA-DR1. La réponse immunitaire induite une semaine post-immunisation a été mesurée par essai ELISpot IFN . Résultats: Dans le contexte de cassettes vaccinales, les peptides dérivés d'une initiation alternative de traduction et de changement de cadre de lecture ribosomique ribosomal peuvent être exprimés et détectés par le système immunitaire dans un modèle animal. Conclusion: Ces expériences suggèrent la possibilité de développer de nouvelles stratégies vaccinales dans le but de prévenir ou de guérir certaines maladies associées aux infections virales chroniques telles que celles causées par le virus de l’immunodéficience humaine et le virus de l’hépatite C. / Introduction: Alternative reading frames (ARFs) are used by multiple viruses in order to generate different proteins from a single nucleotide sequence. Cryptic epitopes, which comprise antigens derived from proteins encoded in ARFs, have recently been the focus of studies pertaining to antiviral immunity and cytotoxic T lymphocytes. Methodology: In order to verify the immunological potential of epitopes encoded in programmed ARFs, three cassettes were constructed to permit the expression of three welldescribed epitopes (GAG77–85 epitope of human immunodeficiency virus type 1; NS31406-1415 epitope of hepatitis C virus; core18-27 epitope of hepatitis B virus) from three overlapping reading frames. The first cassette permits alternative translation initiation, the second cassette includes signals inducing ribosomal frameshifting and the third cassette serves as a control. These elements were introduced into adenoviral vectors. Recombinant adenoviruses were used to immunize C57BL/6 transgenic mice expressing HLA-A*0201 and HLA-DR1. The immune response induced was measured one week following immunization using IFN ELISpot assays. Results: In the context of vaccine cassettes, peptides derived from alternative translation initiation and ribosomal frameshifting can be expressed and detected by the immune system in an animal model. Conclusion: These findings suggest the possibility of designing vaccination strategies in the hope of preventing or curing certain diseases associated with chronic viral infections, such as those caused by human immunodeficiency virus and hepatitis C virus.

L’oïdium est une des maladies les plus communes sur chêne en Europe. Cette maladie a été signalée à partir du début du 20ème siècle. Toutefois, peu de données sont disponibles sur l’identité de l’agent causal et de son interaction avec l’hôte. L’objectif de cette étude est d’améliorer les connaissances sur ce pathosystème : (1) caractériser son agent causal avec un marqueur moléculaire (ADN ribosomal) et étudier la distribution spatiale des différentes lignées ; (2) étudier l’adaptation locale du parasite à son hôte ; (3) explorer le déterminisme génétique de la résistance de l’hôte. L’étude de l’ADN ribosomal (ITS=Internal transcribed region et IGS= Intergenic spacer) a mis en évidence l’existence de quatre haplotypes, dont trois seulement avaient été associés à des agents d’oïdium sur chêne en Europe. Erysiphe alphitoïdes, classiquement considéré comme responsable de l’épidémie du XXème siècle est bien l’espèce prépondérante (environ 80% des détections), E. hypophylla et Phyllactinia sp étant détectés à fréquence beaucoup plus faible. Un résultat inattendu est la détection d’une quatrième séquence, présentant 100% d’homologie avec celle de plusieurs agents d’oïdium d’arbres tropicaux et avec Erysiphe quercicola, très récemment décrit sur chêne en Asie et Australie mais jusqu’alors inconnu en Europe. L’ITS de E. quercicola est détecté dans toutes les régions de France, à une fréquence non négligeable (de l’ordre de 15% en moyenne). On le trouve dans les mêmes parcelles et parfois sur les mêmes arbres, voire dans les mêmes lésions que E. alphitoides. La mise au point d’une méthode d’inoculation artificielle a permis d’étudier de façon quantitative l’interaction chêne-oïdium. Une expérimentation d’inoculations réciproques montre que les souches d’oïdium sont plus performantes sur les descendants des arbres dont elles ont été isolées que sur ceux d’autres arbres, suggèrant une adaptation trans- générationnelle. Des inoculations artificielles, complétées par des observations en conditions naturelles, ont également permis de démontrer un déterminisme génétique de la résistance des chênes, avec l’identification de plusieurs QTL. Certains de ces QTL co-localisent avec des QTL de phénologie, en accord avec l’importance de la résistance ontogénique des chênes à l’oïdium. L’ensemble de l’étude amène à reconsidérer l’oïdium du chêne comme un probable complexe d’espèces cryptiques, dont l’histoire de l’invasion et la co-existence en Europe restent à préciser. Les résultats acquis sur l’héritabilité de la résistance et l’adaptation locale du parasite constituent une première étape dans la compréhension des interactions démo-génétiques entre hôte et parasite dans ce pathosystème. / Powdery mildew is the most common disease on oaks in Europe where it was first recorded at the beginning of the 20th century. Yet, little is known about the identity of the causal agent and his interaction with its host. The objective of this study was: (1) to characterize the species responsible of oak powdery mildew with a molecular marker (ribosomal DNA); to study the spatial distribution of these different lineages and (2) to study local adaptation of the parasite to its host (3) to explore the genetic determinism of host resistance. The study of the ITS (internal transcribed region) and IGS (intergenic spacer) diversity revealed the existence of four haplotypes, only three had been already associated with oak powdery mildew in Europe. Erysiphe alphitoïdes, for a long time considered as sole responsible for the epidemic of the XXth century, was the predominant species (~ 80% of detections), E. hypophylla and Phyllactinia sp. were detected at lower frequencies. An unexpected result is the detection of a fourth sequence which show 100% homology with ITS sequences of several powdery mildew agents of tropical trees and Erysiphe quercicola, recently described on oak in Asia and Australia but previously unknown in Europe. E. quercicola ITS was detected in all French regions, at a significant frequency (~ 15%). The study showed that E. alphitoides was often found in association with different ITS types in the same region, the same tree, and even in the same lesion. The development of an artificial inoculation method allowed the quantitative evaluation of the oak-powdery mildew interaction. A reciprocal inoculation experiment showed that powdery mildew strains were more efficient on their mother tress and their descendants than on the other trees, suggesting a trans-generational adaptation. Artificial inoculations, supplemented by observations in natural conditions, have also demonstrated a genetic determination of resistance of oak trees, with the identification of several QTL. Some of these QTL co-localize with QTL controlling phenology, in agreement with the importance of oaks ontogenic resistance to powdery mildew. The entire study leads to reconsider oak powdery mildew as a probable complex of cryptic species; the invasion history and the co-existence in Europe are still to be determined. The results achieved on the heritability of resistance and localization of the parasite are a first step in understanding the demo-genetic interactions between host and parasite in this pathosystem.

Introduction: Les cadres de lectures alternatifs (CLA) sont utilisés par de multiples virus afin de générer plusieurs protéines à partir d'une seule séquence nucléotidique. Les épitopes dits « cryptiques », c’est-à-dire les épitopes dérivés de protéines codées dans des CLAs, ont étés dernièrement l’objet de différentes études portant sur la réponse immunitaire antivirale et les lymphocytes T cytotoxiques. Méthodologie: Afin de vérifier le potentiel immunogène d'épitopes encodés dans des CLAs programmés, trois cassettes ont été construites pour mener à l'expression de trois épitopes bien caractérisés (épitope GAG77–85 du virus de l'immunodéficience humaine de type 1; épitope NS31406-1415 du virus de l'hépatite C; épitope core18-27 du virus de l'hépatite B) à partir de trois cadres de lectures superposés. La première cassette permet une initiation alternative de la traduction, la deuxième comprend deux signaux bipartites en tandem permettant un frameshift ribosomique et la troisième est une cassette contrôle. Ces éléments ont été introduits dans des vecteurs adénoviraux. Les virions générés ont servi à immuniser des souris C57BL/6 transgéniques pour HLA-A*0201 et HLA-DR1. La réponse immunitaire induite une semaine post-immunisation a été mesurée par essai ELISpot IFN . Résultats: Dans le contexte de cassettes vaccinales, les peptides dérivés d'une initiation alternative de traduction et de changement de cadre de lecture ribosomique ribosomal peuvent être exprimés et détectés par le système immunitaire dans un modèle animal. Conclusion: Ces expériences suggèrent la possibilité de développer de nouvelles stratégies vaccinales dans le but de prévenir ou de guérir certaines maladies associées aux infections virales chroniques telles que celles causées par le virus de l’immunodéficience humaine et le virus de l’hépatite C. / Introduction: Alternative reading frames (ARFs) are used by multiple viruses in order to generate different proteins from a single nucleotide sequence. Cryptic epitopes, which comprise antigens derived from proteins encoded in ARFs, have recently been the focus of studies pertaining to antiviral immunity and cytotoxic T lymphocytes. Methodology: In order to verify the immunological potential of epitopes encoded in programmed ARFs, three cassettes were constructed to permit the expression of three welldescribed epitopes (GAG77–85 epitope of human immunodeficiency virus type 1; NS31406-1415 epitope of hepatitis C virus; core18-27 epitope of hepatitis B virus) from three overlapping reading frames. The first cassette permits alternative translation initiation, the second cassette includes signals inducing ribosomal frameshifting and the third cassette serves as a control. These elements were introduced into adenoviral vectors. Recombinant adenoviruses were used to immunize C57BL/6 transgenic mice expressing HLA-A*0201 and HLA-DR1. The immune response induced was measured one week following immunization using IFN ELISpot assays. Results: In the context of vaccine cassettes, peptides derived from alternative translation initiation and ribosomal frameshifting can be expressed and detected by the immune system in an animal model. Conclusion: These findings suggest the possibility of designing vaccination strategies in the hope of preventing or curing certain diseases associated with chronic viral infections, such as those caused by human immunodeficiency virus and hepatitis C virus.

Pontoscolex corethrurus est le ver de terre le plus répandu dans les zones tropicales et sub-tropicales ; il est par conséquent très étudié en science du sol. Il est présent dans toutes sortes d’habitats, des sols pauvres de prairie aux sols riches de forêt primaire, et ses caractéristiques écologiques sont bien connues. Ses caractéristiques biologiques ont été moins étudiées. Peu de données sur la variation génétique au sein de cette morphoespèce sont disponibles à l’exception de la découverte en 2014 de deux lignées génétiquement différentes dans l’île São Miguel des Açores. De plus, son degré de ploïdie n’est pas connu et sa stratégie de reproduction n’est pas bien décrite. L’un des objectifs de cette thèse était de comprendre les mécanismes et les caractéristiques qui font de P. corethrurus un envahisseur efficace. Notre deuxième objectif était de rechercher des lignées cryptiques dans le monde entier et de décrire leurs relations phylogénétiques. Un troisième objectif était d’identifier quelle lignée était invasive et de caractériser la structure génétique de ses populations dans les aires native et d’introduction. Le dernier objectif était de tester si les différentes espèces du complexe avaient différents degrés de ploïdie, ce qui pourrait expliquer l’isolement reproducteur entre ces espèces. Une synthèse bibliographique de 265 études couvrant tous les aspects des connaissances sur P. corethrurus a montré que la stratégie – r et la plasticité de ce ver sont les caractéristiques clefs qui lui permettent d’envahir avec succès différents habitats. Afin d’étudier la diversité cryptique au sein de P. corethrurus à une échelle mondiale, j’ai examiné 792 spécimens collectés dans 25 pays et îles différents. Ces spécimens ont été analysés à l’aide de deux marqueurs mitochondriaux (COI et ADNr 16S), deux marqueurs nucléaires (internal transcribed spacers 2 et ADNr 28S) et une matrice de données de séquence multilocus obtenue à l’aide de la méthode AHE (Anchored Hybrid Enrichment). De plus, un total de 11 caractères morphologiques, internes comme externes, ont été étudiés dans toutes les lignées caractérisées génétiquement. Quatre espèces cryptiques (L1, L2, L3 et L4) ont été observées au sein du complexe d’espèces P. corethrurus. Elles ont été trouvées en sympatrie dans plusieurs localités et des analyses basées sur des marqueurs AFLP n’ont pas montré d’hybridation entre L1 et L3. La possibilité d’isolement reproducteur lié à des degrés de ploïdie différents a été évaluée à l’aide d’expérimentations de cytogénétique pour lesquelles plusieurs obstacles ont été rencontrés, à différentes étapes. Des résultats n’ont été obtenus que pour L4 (2n = 70). L’une des espèces du complexe, L1, était géographiquement répandue. Cette espèce correspondait aux spécimens topotypiques (échantillons provenant du jardin de Fritz Müller où P. corethrurus a été décrit en premier en 1856). Nous avons ciblé cette espèce invasive dans une étude de génétique des populations et de phylogéographie. En utilisant le gène COI et des marqueurs AFLP, nous avons révélé une faible diversité génétique dans la zone tropicale, probablement due à des évènements de colonisation récents et à une reproduction asexuelle. Cependant, la diversité génétique relativement élevée dans certaines populations, associée à un déséquilibre de liaison relativement faible, suggère aussi des évènements de reproduction sexuelle. A ce jour, c’est le premier travail réalisé à l’échelle mondiale sur la diversité génétique cryptique, la génétique des populations et la phylogéographie d’une espèce de vers de terre pérégrine dans la zone tropicale. J’ai produit la première revue complète des caractéristiques de P. corethrurus. De plus, son statut taxinomique a été clarifié ainsi que sa stratégie de reproduction qui est mixte (parthénogénèse et amphimixie). Ces informations seront utiles pour les expérimentations et les recherches futures sur les espèces du complexe P. corethrurus / Pontoscolex corethrurus is the most widespread earthworm species in the tropical and sub-tropical zones, it is hence one of the most studied earthworm in soil science. Ecological aspects of P. corethrurus, which is known to be present in a wide range of habitats from poor soils of pasture to rich soils of primary forest, were intensively investigated but biological aspects are less addressed. In particular, information on the genetic variation within the morphospecies is scarce except for the finding of two genetically differentiated lineages in São Miguel Island of Azores archipelago in 2014. Moreover, the ploidy degree of the morphospecies is not yet known and its reproduction strategy is not well understood. One of the objectives of this thesis was to understand the mechanisms and characteristics which make P. corethrurus a successful invader. Our second objective was to look for cryptic lineages in the whole world and to describe the phylogenetic relationships between them. A third objective was to identify which lineage was invasive and to characterize its population genetic structure in the native and the introduced ranges. The last objective was to test if the different species of the complex have different ploidy degrees (polyploid complex). This could eventually explain the reproductive isolation among these species. A bibliographic synthesis of 265 studies covering all subjects of knowledge on P. corethrurus showed that the r strategy and plasticity of this earthworm are the key characteristics which make it a successful invader in different habitats. In order to investigate the cryptic diversity within P. corethrurus in a world-wide scale, I examined 792 specimens collected from 25 different countries and islands. These specimens were analyzed using two mitochondrial (COI and 16S rDNA) and two nuclear (internal transcribed spacers 2 and 28S rDNA) markers and a large-scale multilocus sequence data matrix obtained using the Anchored Hybrid Enrichment (AHE) method. In addition, a total of 11 morphological characters, both internal and external, were investigated in all genetically characterized lineages. Four cryptic species (L1, L2, L3 and L4) were found within the P. corethrurus species complex, and four potentially new species within the genus Pontoscolex. The cryptic species were observed in sympatry at several localities, and analyses based on AFLP markers showed no hybridization among L1 and L3. The possibility of reproductive isolation among species of the complex because of different ploidy degrees was investigated by cytogenetic experimentations. Due to different obstacles encountered at different steps of the experimentations, results were just obtained for L4 (2n=70). One of the species belonging to the complex, L1, was particularly widespread per comparison with the others. This species corresponded to topotype specimens (samples from Fritz Müller’s garden where P. corethrurus was first described in 1856). Thus, we focused on this invasive species in a population genetics and phylogeography study. Using COI gene and AFLP markers, we revealed low genetic diversity through the tropical zone, probably due to recent colonization events and asexual reproduction type. Meanwhile, due to weak linkage disequilibrium and relatively high genetic diversity in some populations, sexual reproduction was suggested for L1.To date, this is the first study investigating at a world-wide scale, cryptic species diversity, population genetics and phylogeography of a peregrine earthworm species throughout tropical zone. I produced the first comprehensive review of all ecological and biological aspects of P. corethrurus. Moreover, the taxonomic status of P. corethrurus was clarified as well as its reproduction strategy which is mixed (parthenogenetic and sexual). All these findings represent potentially useful information for future experimentations and researches on species of P. corethrurus complex

Le genre Ectocarpus Lyngbye (Ectocarpales, Phaeophyceae) regroupe des algues marines filamenteuses caractérisées par un cycle haploïde-diploïde. L'objectif de la thèse était de délimiter les espèces et d'étudier la spéciation dans ce genre. Nous avons commencé par clarifier le nombre d'espèces cryptiques en utilisant deux loci indépendants et une approche intégrative associant une analyse de détection de " barcode gap " avec des reconstructions phylogénétiques. Nos résultats montrent l'existence d'au moins 15 espèces qui se répartissent en un groupe monophylétique composé d'E. crouaniorum (Ecro) et de deux espèces proches ainsi que d'un mélange paraphylétique composé des 12 autres espèces incluant E. siliculosus (Esil). Deuxièmement, les analyses de séquençage Rad et de phylogénomique ont permis de résoudre les relations au sein du groupe paraphylétique. Les espèces se regroupent maintenant en deux clades divergents (Ecro and Esil). Des niveaux de divergence variables entre espèces sont révélés au sein du clade Esil. Des phénomènes d'hybridation entre les espèces les plus apparentées, et trouvées en sympatrie, sont suspectés. Finalement, l'importance de l'isolement reproducteur a été étudié entre les espèces Esil et Ecro, les plus communes, mais les plus divergentes, en utilisant des marqueurs spécifiques de chacune des espèces. Nos résultats indiquent que la méiose agit comme une forte barrière reproductive entre ces espèces et démontrent que les espèces du genre Ectocarpus sont d'excellents systèmes pour étudier les conséquences évolutives de l'hybridation et de l'introgression pour le maintien ou la divergence des espèces grâce à leur cycle haploïde-diploïde. / The genus Ectocarpus Lyngbye (Ectocarpales, Phaeophyceae) comprises marine filamentous algae characterized by an alternation between two independent multicellular organisms of different ploidy. The general objective of the thesis was to study species delineation and speciation within this genus. We started clarifying the number of cryptic species using two unlinked loci (COI-5P and ITS1) and an integrative approach associating barcode gap detection analyses with phylogenetic reconstructions. We showed the presence of at least 15 species partitioned within a monophyletic group composed of E. crouaniorum (Ecro) and two closely related species and a paraphyletic assemblage composed of the remaining 12 other species including E. siliculosus (Esil). Second, Rad sequencing and phylogenomics analyses allowed to resolve the relationships within the paraphyletic assemblage. The different species becomes well separated into two divergent clades (Ecro and Esil). A diversity of taxa with various levels of divergence was revealed within the clade Esil and hybridization between the closest and sympatric species was suggested. Finally, the importance of reproductive isolation among the two commonest but most divergent species Esil and Ecro was studied using species-specific nuclear and cytoplasmic markers jointly with 9 microsatellites. We showed that meiosis acts as a strong reproductive barrier among these two species and demonstrates that the species of the genus Ectocarpus are excellent systems to study evolutionary consequences of hybridization and introgression for the maintenance or breakdown of species because of their haploid diploid life cycle.

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Le traitement des leucémies myéloïdes et lymphoblastiques aiguës a connu des avancées importantes dans la dernière décennie. Malgré ces progrès, le taux de rechutes reste élevé et le besoin médical est réel. Ces leucémies sont caractérisées par une expression aberrante d’antigènes qui peuvent provenir de protéines mutées, mais aussi de séquences rapportées comme non codantes. Les réponses contre ces néoantigènes tumoraux « cryptiques » demeurent non caractérisées. Afin de définir l’existence d’un répertoire varié de récepteurs des lymphocytes T (TCR) qui reconnaitraient ces néoantigènes, des cellules mononuclées du sang périphérique de patients sains sont isolées puis enrichies en cellules T CD8+ naïves. L’expansion et l’activation de ces cellules sont ensuite réalisées avec des cellules dendritiques autologues chargées avec l’antigène d’intérêt puis triées à l’aide de multimères HLA-peptides spécifiques. L’ARN des cellules avec TCR spécifiques aux antigènes spécifiques des tumeurs (TSA) leucémiques est isolé afin de réaliser un séquençage du TCR-bêta. L’expansion cellulaire a été réalisée de façon suffisante pour effectuer le séquençage des cellules identifiées comme positives par le marquage avec dextramères. Une réponse T est obtenue pour 50% des néoantigènes testés avec une réactivité montrée par ELISpot et se traduisant par une sécrétion de cytokines inflammatoires. Des lymphocytes T spécifiques aux TSA d’intérêt sont donc présents dans le sang périphérique de donneurs sains. Le séquençage de ces cellules a permis d’identifier les clonotypes pour lesquels une réponse anti-leucémique forte est possible. Il serait intéressant d’utiliser ces clonotypes spécifiques aux tumeurs cryptiques dans le développement de nouveaux traitements d’immunothérapie adoptive. / The treatment of acute myeloid and lymphoblastic leukemia has seen significant advances in the past decade. Despite this progress, the relapse rate remains high and the medical need is real. These leukemias are characterized by an aberrant expression of antigens, some from mutated proteins but also from sequences of DNA that were reported as non-coding. Responses against these “cryptic” neoantigens remains uncharacterized. In order to verify whether a diverse repertoire of T cell receptors (TCR) does recognize these neoantigens, mononuclear cells from peripheral blood of healthy patients are isolated and enriched with naive CD8+ T cells. The expansion and activation of these cells are then carried out with autologous dendritic cells loaded with the antigen of interest and then sorted using HLA-peptide specific multimers. RNA from cells with TCR specific for leukemic tumor-specific antigens (TSA) is isolated in order to perform TCR-beta sequencing. Cell expansion was sufficient to perform the sequencing of cells identified as positive by staining with dextramers. A T-cell response is obtained for 50% of the neoantigens tested with reactivity shown by ELISpot and resulting in a secretion of inflammatory cytokines. T lymphocytes specific to the TSA of interest are therefore present in the peripheral blood of healthy donors. Sequencing of these cells made it possible to identify clonotypes for which a strong anti-leukemic response can be expected. It would be interesting to use these cryptic tumor-specific clonotypes in the development of new adoptive immunotherapy treatments.