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

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L’objectif de mes travaux de thèse était d’étudier le métabolisme du tréhalose chez la vigne (Vitis vinifera L. cv. Chardonnay) en réponse à l’exposition à deux stress : le froid" chilling " et l’infection par le champignon pathogène Botrytis cinerea.Pour cela, nous avons tout d’abord optimisé un dosage du tréhalose par fluorimétrie qui nous a permis de caractériser le métabolisme du tréhalose en réponse à ces deux stress.Le métabolisme du tréhalose est activé différemment par le froid dans les organes dela vigne. Les gènes VvTPPA, codant une enzyme de synthèse du tréhalose, et VvTRE, codantla tréhalase, l’enzyme de dégradation, sont respectivement induits et réprimés dans les feuilleset leur expression est corrélée à une augmentation de la concentration en tréhalose. En outre,aucune synthèse de tréhalose n’est mesurée dans les tiges et il n’est pas détectable dans les racines. Enfin, la synthèse de T6P, son précurseur, est précoce dans les feuilles (3 heures aprèsl’exposition au froid). Nos résultats s’accordent avec le modèle actuel faisant du T6P une molécule-signal, corrélée à la concentration en saccharose. Ils excluent, pour le tréhalose, une participation significative à l’osmorégulation en réponse au froid chez la vigne. Par ailleurs,nous avons utilisé des plants de vigne bactérisés par Burkholderia phytofirmans, une bactérie endophyte induisant une tolérance au froid chez cette plante. Nous y avons observé une synthèse de T6P et de tréhalose et nous pensons que cette synthèse pourrait constituer une composante importante de la tolérance induite au froid.Lors de l’infection de feuilles de vitroplants de vigne par B. cinerea, nous avons observé (i) une forte augmentation de la quantité de tréhalose, (ii) l’induction de l’expression du gène VvTRE et (iii) l’augmentation de l’activité tréhalase. En revanche, aucune augmentation de la concentration en T6P n’a été détectée. Nous pensons donc que la synthèsede tréhalose in planta n’est pas favorisée durant l’infection et que le tréhalose détecté est probablement d’origine fongique. Nos résultats sont compatibles avec l’hypothèse selon laquelle l’induction du gène codant la tréhalase et l’augmentation concomitante de son activité interviendraient lors des interactions plantes-agents pathogènes pour éviter toute perturbation du rôle de molécule-signal joué par le T6P.Au final, le métabolisme du tréhalose participe à la réponse aux stress environnementaux chez la vigne et son étude mériterait d’être approfondie, notamment en ce qui concerne les stress biotiques. / The purpose of the present thesis was to investigate grapevine trehalose metabolism upon exposure to 2 stress conditions: chilling and infection by the grey mould fungus Botrytis cinerea.Initially, we had to optimize a fluorimetric based assay to assess trehalose concentration in grapevine. Latter, this method was used to characterize trehalose synthesis in this plant when exposed to chilling or infected by B. cinerea.Upon chilling exposure, trehalose metabolism is differentially activated in grapevine organs. VvTPPA, a gene involved in trehalose synthesis, and VvTRE, encoding the trehalose degrading enzyme (trehalase), were respectively induced and repressed and their expression was correlated with an increase of trehalose concentration in leaves. No trehalose synthesis was observed in stems and the sugar was undetectable in roots. T6P (its precursor)concentration increase was faster in leaves (3 hours after chilling exposure). Our results are in agreement with current status of T6P acting as a signal molecule, correlated with sucrose concentration, and exclude any significant participation of trehalose as a global osmoprotectant under chilling stress in grapevine. Additionally, we have used grapevine plants bacterized by Burkholderia phytofirmans, an endophytic bacterium that confers them chilling tolerance. We have detected T6P and trehalose synthesis in these plants and we believe it might contribute to the induced chilling tolerance.During grapevine leaf infection by B. cinerea, we observed: (i) a strong increase oftrehalose concentration, (ii) the induction of VvTRE and (iii) an increase of trehalase activity.However, no increase in T6P concentration was detected during infection. Our results suggest that trehalose metabolism is not activated upon B. cinerea infection and that trehalose detected is mainly of fungal origin. This is compatible with current hypothesis considering trehalase encoding gene induction and increase in trehalase activity as a plant response to avoid interference with T6P signaling pathway during pathogen infection.Overall, trehalose metabolism is involved in environmental stress responses in grapevine and might be consider for further research especially with focus on biotic stress.

L'objectif de ce projet porte sur le développement d'applications industrielles dans le domaine des traitements de surface par plasmas froids. L'emploi de cette technique pour le traitement de surface polymère reste de manière générale une alternative intéressante à la voie chimique. La création d'un réacteur prototype de grand volume répond aux attentes très diverses des industriels. Par son caractère évolutif, la plate-forme plasma froid du CRITT est un véritable outil de recherche dédié à l'industrie. Un des thèmes émergents de ces dernières années concerne l'utilisation des plasmas froids comme moyen alternatif pour la stérilisation des dispositifs médicaux. En effet, les techniques conventionnelles ne permettent pas une inactivation performante de certains micro-organismes pathogènes et les conditions de traitement parfois extrêmes n'assurent pas la pérennité du matériel médical. Préalablement à une validation clinique nécessaire à son développement en milieu industriel ou médical, ce nouveau procédé doit naturellement faire la preuve de son efficacité. L'étude réalisée présente les principaux mécanismes susceptibles d'expliquer l'inactivation d'un micro-organisme exposé au plasma. L'action en synergie de photons UV et d'espèces actives comme l'oxygène atomique confère à cette technologie une cinétique d'inactivation particulière. La production de ces agents actifs est optimisée par un diagnostic du plasma en spectroscopie optique, permettant ainsi d'atteindre des degrés d'inactivation très prometteurs. Même si l'efficacité du plasma n'est plus à démontrer, la problématique du conditionnement, qui fait partie intégrante d'un procédé, se pose toujours en milieu industriel. L'inhibition du plasma diffusant à travers un sachet poreux ne permet pas d'obtenir l'état stérile. Une solution consistant à générer un plasma induit dans un sachet, assurant ainsi un contact intime entre les espèces actives du plasma et le dispositif à stériliser, est donc discutée.

La tolérance au froid est une propriété importante pour la survie des plantes dans les régions nordiques. Plusieurs études montrent que des gènes inductibles collectivement par le froid sont impliqués dans l'adaptation à la croissance à basse température et à l'amélioration de la tolérance au gel du blé. La caractérisation des gènes COR (gènes régulés par le froid) nous renseigne sur leurs fonctions dans l'acclimatation au froid. Les facteurs CBF (C-repeat Binding Factor) jouent un rôle important dans la régulation de l'expression de gènes par le froid. Plus de 25 différents facteurs CBF ont été identifiés chez le blé, classifiés en 10 groupes avec une origine phylogénétique commune et des caractéristiques structurales différentes. Une des hypothèses émises pour expliquer le nombre élevé de gènes CBF chez le blé est qu'il existe une spécialisation au niveau de leur expression tissulaire et cellulaire. Afin de répondre à cette possibilité, nous avons utilisé la technique sensible d'hybridation in situ pour examiner la distribution de l'expression des gènes CBF durant un traitement au froid. Des expériences préliminaires avec les gènes contrôles LTP (Lipid Transfer Protein) et Srub (Small subunit rubisco) ont permis d'optimiser la technique et de détecter l'expression de ces gènes dans les tissus appropriés. L'observation de Srub a aussi montré que les variations d'expression dépendaient du développement du tissu. La localisation du gène TaCBFIVd-B4 montre qu'il est exprimé dans les tissus vasculaires de feuilles, de coléoptiles et de collet chez les plantes exposées à 4°C tandis qu'il est présent seulement dans les tissus vasculaires de collet chez des plantes contrôles exposées à 20°C. Une augmentation d'expression a été observée particulièrement dans les cellules du mésophylle de feuilles matures à 4°C comparativement aux plantes à 20°C. La localisation des autres gènes CBF par hybridation in situ permettra de connaître leurs distributions et d'assigner des rôles spécifiques ou synergiques pour certains CBF dans le développement de la tolérance au froid d'un tissu où type cellulaire donné. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Facteur de transcription, CBF, Tolérance au froid, Hybridation in situ, Optimisation.

Au cours de l'évolution, les espèces vivantes ont dû s'adapter à leur environnement externe afin de pouvoir vivre face aux différents stimuli. De la bactérie jusqu'à l'humain, les organismes qui avaient un avantage évolutif ont pu survivre et assurer la survie de leur espèce. Les plantes sont constamment soumises à des conditions de stress environnementaux qui mettent en péril leur croissance et leur développement. Les basses températures sont parmi ces stress et ils ont un impact économique important au Canada sur les cultures céréalières. Le blé s'acclimate au froid et différents cultivars ont une tolérance au gel variable. Les cultivars de blé d'hiver ont la capacité de résister à une baisse de température allant jusqu'à -27 °C contrairement aux cultivars de printemps. Les gènes modulés par le froid (COR) et leurs régulateurs CBF (Cis repeat Binding Factor) sont des gènes à la base de cette différence de tolérance. Les génotypes de blé qui accumulent le plus les transcrits de CBF1 montrent une plus grande tolérance au froid. Les bases moléculaires expliquant les différences d'expression de CBF sont inconnus. Cela peut être dû à des modifications post-transcriptionelles ou une plus grande stabilité des transcrits. Cette stabilité peut être due aux protéines liant l'ARN. Ces dernières contrôlent aussi plusieurs aspects du métabolisme de l'ARN comme la maturation de ses extrémités, l'épissage, le transport, la localisation et l'efficacité de la traduction. Afin de comprendre le rôle de ces protéines dans la régulation de l'ARN cible, nous avons isolé et séquencé 4 gènes dont leurs protéines contiennent le motif RRM et des domaines auxiliaires riches en glycine. Plusieurs protéines contenant ces domaines auxiliaires sont régulés de façon circadienne tout comme les CBF. L'analyse d'expression démontre que le gène TaGr-rbp était exprimé au cours de l'acclimatation au froid, d'un choc thermique et de stress salin. Un anticorps polyclonal a été obtenu contre la protéine recombinante TaGR-RBP. L'immunobuvardage montre une accumulation jusqu'à 98 jours d'acclimatation chez les cultivars de blé Manitou et Norstar. Le gène a été localisé sur le chromosome 5 du génome du blé. Ce chromosome est reconnu comme porteur de plusieurs gènes impliqués lors de la régulation de la tolérance au gel. Des tests de liaison montrent une intéraction entre la protéine TaGR-RBP et le transcrit de CBF1. L'analyse phylogénique a permis de classifier les gènes isolés du blé dans le sous-groupe des protéines liant l'ARN riche en glycine. Des études de fonction pour surexprimer le gène TaGr-rbp chez les plantes transgéniques sont présentement en cours afin de déterminer la fonction. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Blé, Acclimatation au froid, Stress abiotiques, Protéine liant l'ARN, Protéine riche en glycine.

Pendant leur cycle de vie, les plantes sont exposées aux différents stress abiotiques tels que les basses températures, la sécheresse et les grandes concentrations de sel dans le sol. Ces facteurs sont connus pour changer le métabolisme des plantes et l'expression des gènes. L'étude de certains de ces gènes régulés par le froid ainsi que les facteurs de transcription avec lesquels ils interagissent ont permis de révéler que le sous-groupe de gènes CBF, appartenant à la famille de facteurs de transcription AP2, joue un rôle central dans la régulation de l'expression des gènes au froid. Bien que plusieurs études aient permis de montrer le potentiel de ces facteurs dans l'amélioration de la tolérance aux stress, nos connaissances restent minimes sur cette famille de gène. Avec le but à long terme de comprendre les fonctions des différents membres de cette famille dans le blé, nous avons initier cet étude afin d'identifier tous les gènes CBF de blé (TaCBF) et de caractériser leurs profils d'expression sous divers stress abiotiques. En utilisant des criblages de banques de ADNc de blé, des recherches dans des banques de données et des amplifications par PCR, 35 ADNc de CBF ont été identifiés chez le blé hexaploide. Les profils d'expression (northern et RT-PCR) ont révélé que la plupart des gènes TaCBF sont induits au froid et sont exprimés plus fortement chez le génotype d'hiver comparativement aux génotypes de printemps. L'analyse phylogénétique révèle que le blé contient au moins 15 gènes CBF différents comparé aux 10 gènes présents chez le riz et 6 chez Arabidopsis. Le plus grand nombre de gènes contenus dans le blé peut être responsable de sa plus grande tolérance au gel. La compréhension de la fonction et de l'évolution de cette famille multigénique chez le blé aidera à fournir les bases pour des stratégies d'ingénierie qui mèneront à des plantes ayant une plus grande tolérance aux stress. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Blé hexaploide, Acclimatation au froid, Facteurs de transcription AP2, CBF.

In magnetic resonance imaging (MRI), sampling methods that lead to incomplete data coverage of k-space are used to accelerate imaging and reduce overall scan time. Non-Cartesian sampling trajectories such as radial, spiral, and random trajectories are employed to facilitate advanced imaging techniques, such as compressed sensing, or to provide more efficient coverage of k-space for a shorter scan period. When k-space is undersampled or unevenly sampled, traditional methods of transforming Fourier data to obtain the desired image, such as the FFT, may no longer be applicable. The Fourier reconstruction of optical interferometer data (FROID) algorithm is a novel reconstruction method developed by A. R. Hajian that has been successful in the field of optical interferometry in reconstructing images from sparsely and unevenly sampled data. It is applicable to cases where the collected data is a Fourier representation of the desired image or spectrum. The framework presented allows for a priori information, such as the positions of the sampled points, to be incorporated into the reconstruction of images. Initially, FROID assumes a guess of the real-valued spectrum or image in the form of an interpolated function and calculates the corresponding integral Fourier transform. Amplitudes are then sampled in the Fourier space at locations corresponding to the acquired measurements to form a model dataset. The guess spectrum or image is then adjusted such that the model dataset in the Fourier space is least squares fitted to measured values. In this thesis, FROID has been adapted and implemented for use in MRI where k-space is the Fourier transform of the desired image. By forming a continuous mapping of the image and modelling data in the Fourier space, a comparison and optimization with respect to data acquired in k-space that is either undersampled or irregularly sampled can be performed as long as the sampling positions are known. To apply FROID to the reconstruction of magnetic resonance images, an appropriate objective function that expresses the desired least squares fit criteria was defined and the model for interpolating Fourier data was extended to include complex values of an image. When an image with two Gaussian functions was tested, FROID was able to reconstruct images from data randomly sampled in k-space and was not restricted to data sampled evenly on a Cartesian grid. An MR image of a bone with complex values was also reconstructed using FROID and the magnitude image was compared to that reconstructed by the FFT. It was found that FROID outperformed the FFT in certain cases even when data were rectilinearly sampled.

De par leur structure, les écosystèmes souterrains présentent des variations thermiques extrêmement faibles (± 1°C sur l'année). De ce fait, les animaux hypogés devraient présenter des caractéristiques de sténothermes (faible tolérance aux variations thermiques), puisqu'ils ne subissent aucune variation de la température durant leur cycle de vie. Pourtant, plusieurs biospéologistes ont constaté que le crustacé aquatique souterrain Niphargus rhenorhodanensis pouvait supporter des températures négatives. Afin de déterminer l'échelle thermobiologique de N. rhenorhodanensis ainsi que les mécanismes adaptatifs lui permettant de tolérer les basses températures, nous avons comparé ses réponses à celles d'un autre amphipode souterrain (N. virei), ainsi qu'à celles d'un crustacé morphologiquement proche vivant dans les cours d'eau épigé (Gammarus fossarum). N. rhenorhodanensis montre des temps de survies à -2°C significativement supérieurs à ceux des deux autres organismes. Les mesures de performance (métabolisme, activité locomotrice, ventilation) en fonction de la température (sur une gamme allant de -2°C à 28°C) démontrent que N. rhenorhodanensis présente les caractéristiques d'un organisme eurytherme : il maximise sa performance sur large plage de température. Enfin, lors d'une exposition au froid, N. rhenorhodanensis accumule des substances cryoprotectrices dans ses tissus (tréhalose, acides aminés libres), diminue sa teneur en eau libre (eau corporelle disponible pour la congélation), et tolère la congélation lorsqu'elle est initié par contact avec la glace. A l'inverse, chez les deux autres organismes, la congélation est mortelle, les teneurs en substances cryoprotectrices n'augmentent que très peu et l'eau libre ne varie pas. Avec l'appui de récents travaux phylogéographiques, nous émettons l'hypothèse que la présence de telles adaptations chez N. <br />rhenorhodanensis serait liée à son histoire de vie durant les dernières ères glaciaires.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Biochimie : Lyon 1 : 2005. / Titre provenant de l'écran titre. 205 réf. bibliogr.