Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Contexte : Le développement cognitif est important pour la santé et le bien-être, car il permet aux individus de s’épanouir socialement, psychologiquement et physiquement. Pour assurer un développement cognitif optimal, nous devons mieux comprendre comment l’environnement de la petite enfance influence le développement du jeune enfant. La dépression maternelle au cours de la petite enfance est une problématique de santé prévalente (11-25%) et un facteur de risque reconnu pour les difficultés cognitives des jeunes enfants. Il existe des lacunes importantes dans notre compréhension des mécanismes longitudinaux via lesquels la dépression maternelle est associée au développement cognitif des enfants. Mieux comprendre comment la dépression maternelle est associée à un développement cognitif sous optimal et les conditions sous lesquelles cette association est plus ou moins forte permettrait l’élaboration d’interventions plus efficaces. Objectifs : L’objectif général de cette thèse est d’examiner les médiateurs et modérateurs de l’association entre la dépression maternelle et le développement cognitif des enfants en utilisant le « Developmental Model for Understanding Mechanisms of Transmission » comme cadre conceptuel. Les objectifs spécifiques sont de : (1) résumer la littérature portant sur les médiateurs de l’association entre la dépression maternelle et le développement cognitif; (2) examiner le rôle médiateur des expériences scolaires dans l’association entre la dépression maternelle et la performance scolaire, ainsi que le rôle modérateur du sexe de l’enfant; (3) examiner le rôle des mécanismes gène-environnement dans l’association entre la dépression maternelle et la maturité scolaire; et (4) effectuer une méta-analyse sur le rôle modérateur du sexe dans l’association entre la dépression maternelle et les difficultés cognitives. Méthodes : La réalisation d’une revue systématique et d’une méta-analyse a permis d’accomplir les objectifs 1 et 4. Les données de l’Étude Longitudinale du Développement des enfants du Québec ont été utilisées pour répondre à l’objectif 2 : la dépression maternelle a été auto-rapportée entre la naissance de l’enfant et ses 5 ans; la victimisation par les pairs et l’engagement scolaire ont été rapportés par les parents, l’enseignant et l’enfant (entre 6 et 10 ans); la performance scolaire a été évalué à l’âge de 12 ans. Les données de l’Étude sur les Jumeaux Nouveau-nés du Québec ont été utilisées pour répondre à l’objectif 3 : la dépression maternelle a été auto-rapportée à 6 et 18 mois et la maturité scolaire a été évaluée lorsque l’enfant avait 5 ans. Des modèles d’équations structurelles, ajustés pour les facteurs de confusion, ont été utilisés pour estimer les associations dans les deux cohortes. Résultats : Les articles dans cette thèse démontrent que (1) la majorité des études ont identifié les émotions, les cognitions, et les comportements maternels comme des médiateurs de l'association entre la dépression maternelle et le développement cognitif; (2) l'engagement scolaire est un médiateur de l'association entre la dépression maternelle et la performance scolaire, mais ce, seulement chez les filles; (3) il existe une interaction environnement-environnement dans l'association entre la dépression maternelle et la maturité scolaire; et (4) les garçons sont plus à risque que les filles d’obtenir de faibles scores cognitifs après avoir été exposés à la dépression maternelle. Conclusions : Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que la dépression maternelle est plus fortement associée au développement cognitif des garçons que celui des filles. De plus, pour les filles, l’engagement scolaire est un médiateur important de l’association entre la dépression maternelle et la performance scolaire. Enfin, promouvoir les pratiques parentales positives pourrait atténuer l’association négative entre la dépression maternelle et les faibles résultats cognitifs des enfants. Des études additionnelles portant sur d’autres médiateurs et modérateurs, en particulier chez les garçons, permettront d’améliorer nos connaissances sur l’association entre la dépression maternelle et le développement cognitif. / Context: Cognitive development is an important building block of health and wellbeing because it equips individuals with the necessary skills to increase control over and improve their health as they age. To ensure healthy cognitive development, we need to better understand how the early childhood environment influences development. Maternal depression in early childhood is a prevalent (11-25%) public health problem and a robust risk factor for poor cognitive outcomes in the child. However, there remain important gaps in our understanding of the longitudinal mechanisms through which it influences children’s cognitive outcomes. Understanding why and for whom this association exists can inform the development of interventions to promote healthy child development. Objectives: The overall aim of this dissertation is to examine mediating and moderating factors of the association between maternal depression and children’s cognitive development using the Developmental Model for Understanding Mechanisms of Transmission as a framework. Specific objectives – each corresponding to a research paper forming the body of this dissertation – are to: (1) summarize existing evidence on mediators of the association between maternal depression and children’s cognitive development; (2) examine the mediating role of children’s school experiences in the association between maternal depression and academic performance, including the moderating role of child’s sex in these associations; (3) examine the role of gene-environment mechanisms in the association between maternal depression and children’s cognitive school readiness; and (4) perform a meta-analysis of the moderating role of child’s sex in the association between maternal depression and cognitive outcomes across childhood and adolescence. Methods: Systematic review and meta-analytic methods were used to address objectives 1 and 4. For objective 2, data from the Québec Longitudinal Study of Child Development were used. Maternal depression was self-reported (between child’s ages 5 months and 5 years); peer victimization and school engagement were parent, teacher, and child-reported (6-10 years); and academic performance was assessed when children were 12 years. Data from the Québec Newborn Twin Study were used for objective 3: self-reported maternal depression (6 and 18 months) and assessment of children’s cognitive school readiness (5 years). Structural equation models, adjusted for confounders where necessary, were used to estimate associations in both cohorts. Results: The studies in this dissertation show that (1) only a handful of studies have examined mediators of the association between maternal depression and cognitive development, with most identifying maternal cognitions, behaviours, and affect as a mediator; (2) school engagement mediates the association between maternal depression and academic performance in girls only; (3) genetic contributions to children’s cognitive school readiness decrease – while environmental contributions increase – as the level of maternal depression increases; and (4) sex moderates the association between maternal depression and cognitive development, with boys at higher risk of poor cognitive outcomes. Conclusion: These findings suggest that addressing maternal cognitions, behaviours, and affect can help mitigate the negative effect of maternal depression on children’s cognitive outcomes at the population level. They also suggest that boys are more negatively affected by maternal depression, and that for girls, addressing the impact of maternal depression on their school engagement may lead to improved cognitive outcomes. Further research on additional mediators and moderators can help strengthen our understanding of the association between maternal depression and children’s cognitive development.

Contexte : Bien qu’il ait été proposé que l’exposition à un faible statut socioéconomique (SSE) familial altère l’activité de l’axe hypothalamo-pituito-surrénalien et sa production de l’hormone cortisol, les résultats actuels sont incohérents et suggèrent la présence de facteurs supplémentaires susceptibles de modifier ces associations. Pourtant, peu d’études à ce jour ont adopté une approche développementale sensible au timing, à la stabilité et aux changements au sein du SSE familial lors de l’étude de l’association liant le SSE au cortisol. En outre, peu de travaux empiriques ont évalué si cette association est non linéaire ou si elle est modulée par le soutien social. Enfin, rares sont les études qui ont examiné dans quelle mesure cette association est affectée par les facteurs génétiques et par les processus gène-environnement, notamment à l’adolescence. Objectifs : Ancré dans une perspective de psychopathologie développementale, l’objectif principal de cette thèse est d’examiner les processus gène-environnement impliqués dans les associations entre le SSE et divers indicateurs de sécrétion cortisolaire mesurés à l’adolescence. Cette thèse a également examiné dans quelle mesure ces associations sont affectées par le timing, la chronicité et les changements au sein du SSE familial et sont atténuées par le soutien social. Méthodes : Les participants proviennent de l’Étude des jumeaux nouveau-nés du Québec, un échantillon populationnel de jumeaux recrutés à la naissance. Le SSE familial a été recueilli au cours de la petite enfance (0-5 ans) et à la mi-adolescence (14 ans). Le soutien social a été rapporté par les jumeaux à l’âge de 14 et de 19 ans. Le cortisol diurne (n=569) a été mesuré à l’âge de 14 ans au réveil, 30 minutes plus tard, l’après-midi et le soir pendant quatre jours non consécutifs. Le cortisol capillaire (n=704) a été mesuré à l’âge de 19 ans. Résultats : Cette thèse est composée de trois articles. Les résultats des deux premiers articles indiquent que l’étiologie génétique du cortisol au réveil et capillaire fluctuent au long du continuum du SSE mesuré à la petite enfance. Les formes que prennent ces interactions gène-environnement sont toutefois distinctes pour ces indicateurs. De plus, nos résultats révèlent la présence d’associations uniques entre le SSE familial mesuré à la mi-adolescence et la plupart des indicateurs cortisolaire, soit suivant une relation linéaire, ou non linéaire. Nous avons également trouvé que l’association liant le SSE au cortisol capillaire n’est pas expliquée par une étiologie génétique commune, mais semble refléter les effets de l’environnement partagé par les jumeaux. Enfin, les résultats du troisième article suggèrent que l’effet synergique du SES familial mesuré à la petite enfance et à la mi-adolescence prédisent la sécrétion cortisolaire. De plus, l’association concomitante entre le SSE et le cortisol au réveil est modulée par le soutien social. Conclusions : Collectivement, ces résultats soulignent l’importance d’adopter une approche développementale et génétiquement informative lors de l’étude de l’association liant l’adversité aux systèmes physiologiques de stress. Un tel examen pourrait contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant les disparités socioéconomiques précoces documentées en matière de santé, d’apprentissage et de comportements. / Background: While exposure to lower family socioeconomic status (SES) has been proposed to induce alterations in hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis activity and its production of the hormone cortisol, existing findings are inconsistent and suggest the presence of additional factors that may modify these associations. Yet, few of the past studies have taken a developmental approach sensitive to the timing, stability, and change within family SES when investigating the association between SES and cortisol secretion. Furthermore, little empirical attention has been devoted to assessing the possibility that this association might be nonlinear or is modulated by youth’s perceived availability of social support. Lastly, the extent to which this association is affected by genetic factors as well as gene-environmental interplays has seldom been investigated, particularly in adolescence. Objectives: Rooted in a developmental psychopathology perspective, the present thesis’s main objective is to examine the gene-environment processes implicated in the associations of family SES with multiple indicators of cortisol secretion during adolescence. This thesis also investigated to what extent these associations are affected by the timing, chronicity and change in SES and buffered by perceived social support. Methods: Participants are from the Québec Newborn Twin Study, a population-based sample of twin pairs recruited at birth. Family SES was collected in early childhood (ages 0–5) and mid-adolescence (age 14). Perceived social support was reported by twins at aged 14 and 19. Diurnal cortisol (n=569) was measured at age 14 at awakening, 30 min later, in the afternoon and evening over four non-consecutive days. Hair cortisol (n=704) was measured at age 19. Results: This thesis is comprised of three articles. The results of the first two papers indicate that the genetic etiology of adolescence awakening cortisol and HCC fluctuated along the continuum of early childhood family SES. The patterns of these gene-environment interactions were, however, distinct for these indicators. Furthermore, our results pointed to unique associations between mid-adolescence family SES and most of the diurnal and hair cortisol indicators, either according to a linear or nonlinear function. We also found that the association linking mid-adolescence family SES to HCC is not explained by a common genetic etiology but appears to reflect shared environmental effects. Finally, the results of the third paper revealed that the synergistic effect of early childhood and mid-adolescence SES predicted cortisol secretion. Moreover, the concomitant association between SES and awakening cortisol was found to be modulated by mid-adolescence social support. Conclusions: Collectively, these findings underscore the necessity of espousing a developmental and genetically sensitive approach in studies investigating the impact of adversity on stress physiological systems. Such investigations may pave the way to a fuller understanding of the mechanisms underlying the early roots of socioeconomic disparities in health, learning and behaviours.

Clostridium perfringens entérotoxinogène figure parmi les principales causes de toxi-infection alimentaire dans le monde. L’utilisation d’une approche par culture bactérienne classique pour isoler C. perfringens entérotoxinogène dans la viande de volailles est courante. Cependant, cette méthode d’isolement de ce microorganisme s’appuie sur le phénotype d’une double hémolyse attribuable, alors que peu des souches entérotoxinogènes de C. perfringens n’en produisent. Cet aspect complique ainsi l’étude des réservoirs de cet important pathogène. Les objectifs de cette étude étaient de valider la capacité d’une sonde marquée à la digoxigénine à détecter le gène cpe codant pour l’entérotoxine de C. perfringens et de valider l’utilisation d'une approche d'isolement combinée à l'hybridation sur colonie pour détecter C. perfringens entérotoxinogène. Des échantillons de liquides de rinçage de carcasses de poulets de chair ont été utilisés pour la réalisation de la présente étude. L’ADN et colonies lysées de souches entérotoxingènes de C. perfringens, et des échantillons de liquides de rinçage de carcasses de poulets de chair ont été soumis à la méthode d'hybridation sur colonie afin d'identifier la présence du gène cpe de C. perfringens. Les résultats de cette étude ont montré que la sonde d’ADN synthétisée est spécifique et sensible, permettant ainsi la détection du gène cpe de C. perfringens à partir de séquences d’ADN et de colonies lysées d’une souche contrôle de C. perfringens positifs au gène cpe, mais aussi à partir de colonies isolées des échantillons de liquides de rinçage de carcasses de poulets de chair contaminés artificiellement par C. perfringens entérotoxinogène. Notre étude suggère que cette méthode d’isolement combinée à l’hybridation sur colonie permet de récupérer C. perfringens entérotoxinogène à partir d’échantillons de liquides de rinçage de carcasses de poulets de chair. / Enterotoxigenic Clostridium perfringens is one of the main causes of foodborne illness worldwide. The use of a conventional bacterial culture approach to isolate enterotoxigenic C. perfringens from poultry meat is common. However, this method relies on the phenotype of attributable double hemolysis, whereas few enterotoxigenic strains of C. perfringens produce it. This aspect complicates the study of the reservoirs of this important pathogen. The objectives of this study were to validate the ability of a digoxigenin-labeled probe to detect the cpe gene encoding C. perfringens enterotoxin and to validate the use of an isolation approach combined with hybridization on colony to detect enterotoxigenic C. perfringens. DNA and pure colonies of enterotoxigenic strains of C. perfringens, and samples of broiler carcass rinses were subjected to the colony hybridization method to identify the presence of the cpe gene encoding the C. perfringens enterotoxin. The results of the present study revealed that the synthesized DNA probe is sensitive, thus allowing the detection of the cpe gene of C. perfringens from DNA sequences and from lysed colonies of a control strain of C. perfringens positive for the cpe gene. The probe also hybridized to the DNA of lyzed colonies isolated from carcass rinsates artificially contaminated with cpe-positive C. perfringens. Our study suggests that this isolation method combined with colony hybridization allows the recovery of enterotoxigenic C. perfringens from broiler carcass rinse fluid samples.

Introduction La randomisation mendélienne (RM) est une approche de plus en plus populaire dans les études observationnelles qui utilise des variants génétiques (habituellement des polymorphismes mononucléotidiques ou single-nucleotide polymorphisms, SNPs) associés à une exposition (hypothèse 1 ou pertinence) comme instruments pour estimer l’effet causal de cette exposition sur une issue, en assumant l’absence de confusion entre l’instrument et l’issue (hypothèse 2 ou indépendance) et l’absence d’un effet de l’instrument sur l’issue en dehors de l’exposition (hypothèse 3 ou restriction d’exclusion). Cependant, la validité des résultats de la RM est menacée par la pléiotropie, phénomène biologique par lequel un SNP affecte distinctement l’exposition et l’issue, qui est l’une des principales causes de violation de la restriction d’exclusion. Cette thèse examine certains défis méthodologiques pratiques de la RM relatifs à la vérification de la restriction d’exclusion et à la validité des résultats à travers trois principaux objectifs : 1) cartographier comment les chercheurs en RM préviennent, détectent et/ou contrôlent, et discutent des violations potentielles de la restriction d'exclusion dues notamment à la pléiotropie ; 2) évaluer la performance de la méthode basée sur la confusion positive, qui compare les estimés ponctuels de l’effet de l’exposition sur l’issue obtenus par la RM et par la régression conventionnelle, dans la détection des instruments invalides dans plusieurs contextes pratiques d’études de RM ; et 3) examiner l’impact des méthodes courantes de gestion de la médication antihypertensive dans les études de RM modélisant la pression artérielle (PA) sur l'estimation de l’effet causal et la détection des violations potentielles de la restriction d'exclusion. Méthodes Pour l’objectif 1, une revue de littérature de 128 études de RM ayant utilisé au moins un SNP sur le gène FTO (fat mass and obesity-associated) comme instrument de l’indice de masse corporelle (IMC) a été réalisée. La façon dont les auteurs préviennent, évaluent ou contrôlent, et discutent des violations potentielles de la restriction d’exclusion dues notamment à la pléiotropie a été examinée. Pour l’objectif 2, une étude de simulation statistique considérant des contextes d’études de RM utilisant comme instrument un SNP ou un score de risque génétique (genetic risk score, GRS), une issue continue ou binaire, dans des scénarios évaluant l’impact de la taille de l’échantillon et du type de pléiotropie (indirect ou direct), a été réalisée. La performance de la méthode basée sur la confusion positive a été définie comme le pourcentage de jeux de données simulés dans lesquels la méthode détectait des instruments invalides. Pour l’objectif 3, une étude de RM de l’association entre l’IMC et la PA systolique (PAS) a été réalisée. Les méthodes de gestion de la médication antihypertensive examinées étaient : (i) pas de correction, (ii) inclure la médication dans les modèles comme une covariable d’ajustement, (iii) exclure de l’analyse les sujets traités aux antihypertenseurs, (iv) ajouter une valeur constante de 15 mm Hg aux valeurs mesurées de la PAS chez les sujets traités aux antihypertenseurs, et (v) utiliser comme issue un indicateur binaire de l'hypertension. Résultats Il existe une pléthore de méthodes utilisées dans les études de RM dont certaines peuvent être sous-optimales à prévenir, détecter ou contrôler le biais dû à l’inclusion des SNPs pléiotropiques. Les simulations statistiques montrent qu’en RM utilisant un SNP comme instrument, la méthode basée sur la confusion positive est performante à détecter l’invalidité de l’instrument lorsque la pléiotropie est directe plutôt qu’indirecte, indépendamment de l’issue, mais la performance de la méthode s’améliore avec l’augmentation de taille de l’échantillon. En revanche, la méthode est moins performante à détecter l’invalidité lorsque l’instrument est un GRS, mais sa performance augmente avec la proportion des SNPs invalides inclus dans le GRS. Enfin, les estimations de la RM varient énormément selon la stratégie de gestion de la médication antihypertensive choisie, contrairement à la détection des violations de la restriction d’exclusion qui n’en est pas affectée. Conclusion Cette thèse met de l’avant certaines difficultés méthodologiques dans les applications de la RM et l’importance de la triangulation de plusieurs méthodes dans la vérification des hypothèses de RM. Le champ de la RM est en plein essor, et des nouvelles méthodes sont souvent proposées. Il devient important non seulement de les évaluer, mais aussi d’en détailler l’utilisation et les hypothèses sous-jacentes pour une utilisation optimale en complément aux méthodes existantes. / Introduction Mendelian randomization (MR) is an increasingly popular technique in observational studies that uses genetic variants (usually single-nucleotide polymorphisms, SNPs) associated with an exposure (Assumption 1 or relevance) as instruments to estimate the causal effect of that exposure on an outcome, assuming no confounding between the instrument and the outcome (Assumption 2 or independence) and no effect of the instrument on the outcome outside of its association with the exposure (Assumption 3 or exclusion restriction). However, the validity of the MR results is challenged by pleiotropy, the biological phenomenon whereby a SNP distinctly affects the exposure and the outcome, which is one of the leading causes of violation of the exclusion restriction assumption. This thesis examines some practical MR methodological challenges related to the assessment of the exclusion restriction and the validity of MR results through three main objectives: 1) to examine how MR researchers prevent, detect, and/or control for, and discuss potential violations of the exclusion restriction due especially to pleiotropy; 2) to evaluate the performance of the leveraging positive confounding (LPC) method that compares the MR and the conventional point estimates in detecting invalid instruments in several practical MR settings; and 3) to examine the impact of commonly used methods of accounting for antihypertensive medication in MR studies modeling blood pressure (BP) on the estimation of the causal effect and the detection of potential violations of the exclusion restriction. Methods For Objective 1, a literature review of 128 MR studies that used at least one SNP in the fat mass and obesity-associated (FTO) gene as an instrument for body mass index (BMI) was conducted to examined how the authors prevent, detect, or control, and discuss potential violations of the exclusion restriction, especially due to pleiotropy. For Objective 2, a simulation study considering MR analyse settings using single SNP or genetic risk score (GRS) as an instrument, continuous or binary outcome, in scenarios evaluating the impact of sample size and type of pleiotropy (indirect vs. direct) was performed. The performance of the LPC method was assessed as the percentage of simulated datasets in which the LPC method detected invalid instruments. For Objective 3, an MR study of the association between BMI and systolic BP (SBP) was performed. The methods for accounting for antihypertensive medication examined were: (i) no adjustment, (ii) include medication in the models as an adjustment covariate, (iii) exclude from the analysis subjects treated with antihypertensive medication, (iv) add a constant value of 15 mm Hg to the measured values of SBP in subjects using antihypertensive medication, and (v) use as outcome a binary indicator of hypertension. Results There exists a plethora of methods used in MR studies, some of which may be suboptimal for preventing, detecting, or controlling for bias due to the inclusion of pleiotropic SNPs. Statistical simulations show that in MR using single SNP as an instrument, the LPC method performs better at detecting invalidity of the instrument when the pleiotropy is direct than indirect, regardless of the outcome, although the performance of the method improves with increasing sample size. In contrast, the method performs less well in detecting invalidity when the instrument is a GRS, but its performance increases with the proportion of invalid SNPs included in the GRS. Finally, MR estimates change greatly depending on the chosen strategy of accounting for antihypertensive medication in contrast to the detection of exclusion restriction violations which is not impacted. Conclusion This present thesis highlights some of the methodological challenges in MR applications and the importance of triangulating multiple methods when assessing the MR assumptions. The MR field is booming, and new methods are often proposed. Therefore, it is important to evaluate these methods as well as to detail their application and underlying assumptions for optimal use as a complement to existing methods.

La consommation de cannabis durant l'adolescence est associée à des risques accrus de problèmes de santé mentale, y compris la toxicomanie et la psychose. Tout en considérant qu'une partie de l'étiologie de ces troubles est héréditaire, nous avons étudié le risque génétique de psychose et de troubles liés à l'usage de substances et leurs relations avec le cannabis et le système endocannabinoïde. Dans notre premier travail, nous avons étudié la relation entre les marqueurs génétiques endocannabinoïdes et les troubles d’usage d'alcool (TUA) pour deux cohortes d'adolescents. À l’aide d’approches de gènes candidats, nous avons démontré une relation significative entre ces gènes endocannabinoïdes et les TUA, mais ces résultats n'ont pas été répliqués chez une deuxième cohorte indépendante. Lors d’une seconde étude, nous avons examiné si la relation entre le score de risque polygénique pour la schizophrénie (PRS-Sz) et les expériences prépsychotiques (PLE) est médiée et/ou modérée par la consommation de cannabis, pour deux cohortes indépendantes. Des modèles de régression de médiation et de modération ont été utilisés pour examiner dans quelle mesure la relation prospective entre PRS-Sz et PLE est expliquée par la consommation de cannabis. Les résultats des analyses de médiation et de modération n'étaient pas significatifs, bien que le PRS-Sz et la consommation de cannabis aient tous deux prédit indépendamment les PLE. Ces résultats suggèrent que la consommation de cannabis reste un facteur de risque de psychose, au-delà de la vulnérabilité génétique connue pour la schizophrénie et qu’il n'y a pas de preuve que les individus génétiquement vulnérables étaient plus sensibles aux conséquences psychotiques de la consommation de cannabis. Le travail décrit démontre que les risques posés par la consommation de cannabis chez les adolescents pourraient ne pas être associés à une prédisposition génétique aux maladies psychiatriques, nonobstant l’implication du système endocannabinoïde dans la pathogenèse de ces mêmes maladies. / Cannabis consumption during adolescence, increases the likelihood of adverse mental health outcomes, including substance abuse and psychosis. Considering that part of the etiology of these disorders are heritable, we aimed to elucidate the genetic risk for psychosis and substance use disorders and their relationships to cannabis and the endocannabinoid system. In our first work, we investigated the relationship between endocannabinoid genetic markers and alcohol use disorder in two adolescent cohorts. Through candidate gene approaches we demonstrated a significant relationship between these endocannabinoid genes and AUD, but the results were not replicated in the second cohort. In a second work, we examined if the relationship between polygenic risk score for schizophrenia (PRS-Sz) and psychotic like experiences (PLE) is mediated and/or moderated by cannabis use, in two cohorts. Mediation and moderation regression models were used to examine the extent to which the prospective relationship between PRS-Sz and PLE is accounted for by cannabis use. The results of both the mediation and moderation analyses were not significant, although PRS-Sz and cannabis use both independently predicted PLE. These results suggest that cannabis use remains a risk factor for psychotic-like experiences, over and above known genetic vulnerability for schizophrenia and there was no evidence that genetically vulnerable individuals were more susceptible to the psychosis-related outcomes of adolescent onset cannabis use. The work described demonstrates that the risks posed by adolescent cannabis consumption may be unrelated to one’s genetic predisposition to psychiatric disease, notwithstanding the involvement of the endocannabinoid system in the pathogenesis of these same diseases.

La résistance aux antimicrobiens (RAM) est un problème de santé publique mondial avec des répercussions importantes en médecine vétérinaire et humaine. Elle est classiquement associée à une surutilisation des antimicrobiens. Les bactéries commensales des animaux et des humains, tel Escherichia coli, sont souvent utilisées comme bactéries indicatrices pour surveiller la RAM. Parmi les mécanismes de résistance de E. coli, la production de β-lactamases à spectre étendue (BLSE) ou de type AmpC est particulièrement inquiétante. Ces enzymes peuvent inactiver une classe d’antimicrobien de très haute importance en santé humaine également utilisée en médecine vétérinaire : les céphalosporines de 3e génération. La prévalence générale de la RAM ainsi que la présence de E. coli producteur de BLSE/AmpC dans les troupeaux laitiers québécois sont inconnues. De plus, la transmission de ces bactéries résistantes et les facteurs de risque associés à leurs excrétions par les bovins laitiers sont actuellement peu documentés. L’objectif général de cette thèse était d’explorer la RAM par une étude transversale observationnelle sur des fermes québécoises de bovins laitiers sélectionnées aléatoirement (n = 101). La première étape du projet constituait à décrire la prévalence de cette RAM pour la bactérie E. coli isolée des matières fécales des animaux (vaches en lactation, veaux pré-sevrage) et de l’environnement (fosse à fumier). La prévalence de RAM observée pour les E. coli indicateurs était faible (<5%) pour les antimicrobiens de très haute importance en médecine humaine (céphalosporines de 3e génération et fluoroquinolones). Cependant, il y avait une prévalence élevée (85%) de fermes avec la présence d’au moins un E. coli producteur de BLSE/AmpC. La RAM était particulièrement importante pour les E. coli isolés chez les veaux pré-sevrage. Pour la deuxième étape, cette RAM était analysée au niveau génétique par le séquençage du génome entier des E. coli les plus résistants. La grande majorité de la RAM (>95%) était expliquée par des mutations ou des gènes de résistance. Certains de ceux-ci étaient à proximité l’un de l’autre et leur configuration laissait supposer qu’une partie de ces gènes étaient présents sur des éléments génétiques mobiles. De plus, il y avait une dissémination clonale de E. coli résistant entre les fermes. La dernière étape constituait à déterminer des facteurs de risque (utilisation des antimicrobiens ou pratiques à la ferme) de la RAM. Grâce à des analyses multivariées utilisant l’intelligence artificielle, il a été possible d’observer des facteurs de risque significatifs associés à la taille de la ferme et à la santé des animaux. Bref, un portrait de la situation de la RAM est maintenant établi dans les troupeaux de bovins laitiers du Québec pour 2017. Il s’agit d’un phénomène complexe qui ne se limite pas simplement à un lien direct avec l’utilisation des antimicrobiens. Ces travaux serviront de bases pour suivre l’évolution temporelle de la RAM. De plus, des études prospectives pourraient être réalisées afin de confirmer les impacts des observations notées dans cette thèse. L’ensemble de ces informations seront déterminantes en vue d’établir des mesures concrètes pour tenter de limiter cette importante problématique. / Antimicrobial resistance (AMR) is a global public health problem with major repercussions in both veterinary and human medicine. It is classically associated with the overuse of antimicrobials. Animal and human commensal bacteria, such as Escherichia coli, are often used as indicator bacteria to monitor AMR. Among the resistance mechanisms of E. coli, the production of an extended-spectrum β-lactamase (ESBL) or AmpC-type is of particular concern. These enzymes can inactivate a class of antimicrobials of great importance in human health also used in veterinary medicine: third-generation cephalosporins. The overall prevalence of AMR and the presence of ESBL/AmpC-producing E. coli are unknown in Québec dairy herds. Furthermore, the transmission of these resistant bacteria and the risk factors associated with their excretion by dairy cattle are currently poorly documented. The overall objective of this thesis was to explore AMR through an observational cross-sectional study on randomly selected Québec dairy farms (n = 101). The first step of the project was to describe the prevalence of AMR for E. coli isolated from animal feces (lactating cows, pre-weaned calves) and the environment (manure pit). The prevalence of AMR observed for indicator E. coli was low (<5%) for antimicrobials of very high importance in human medicine (third-generation cephalosporins and fluoroquinolones). However, there was a high prevalence (85%) of farms with at least one ESBL/AmpC-producing E. coli. AMR was particularly high for E. coli isolated from pre-weaned calves. In the second step, AMR was analyzed at the genetic level by whole genome sequencing of the most resistant E. coli isolates. The vast majority of AMR (>95%) was explained by mutations or resistance genes. Some of these were in close proximity to each other, and their configuration suggested that some of these genes were present on mobile genetic elements. In addition, there was clonal dissemination of resistant E. coli between farms. The final step was to identify risk factors (antimicrobial use or farm practices) for AMR. Using artificial intelligence methods for multivariate analyses, it was possible to identify significant risk factors associated with farm size and the health of animals. In summary, our results provide a portrait of the AMR situation in Québec dairy herds. This complex phenomenon is not simply limited to a direct link with antimicrobial use. This work will serve as a baseline for monitoring the temporal evolution of AMR. In addition, prospective studies could be carried out to confirm the impacts of the observations noted in this thesis. All this information will be decisive in establishing concrete measures to try and limit this major problem.

cotutelle: Dre Cathy Vaillancourt / Le retard de croissance intra-utérin (RCIU) est un état gestationnel dans lequel le fœtus est empêché de grandir et qui se caractérise par un poids fœtal inférieur au 10e percentile. En ce moment, aucun traitement n'est disponible, ce qui offre peu de possibilités aux personnes à risque. Il a été démontré que l'entraînement physique (ExT) améliore la santé de la mère, du placenta et du fœtus. En outre, le RCIU présent dans un modèle murin de pré-éclampsie a été prévenu par l'ExT. En tant que tel, nous devons nous intéresser uniquement au RCIU, car il n'existe actuellement aucun traitement pour cette pathologie. Le transporteur de glucose, à savoir GLUT4, est régulé à la hausse par l'ExT dans le muscle squelettique. Comme le RCIU est causé par une insuffisance placentaire et une diminution du transport des nutriments, l'objectif de cette ce mémoire est d'évaluer les bénéfices de l'ExT sur le transport placentaire du glucose. Les souris ont été assignées soit au régime japonais, soit au régime nord-américain (NA) à l'âge de 3 semaines, après le sevrage. Comme l'ont étudié précédemment Falcao et ses collègues (2009), nous avons voulu étudier l'effet du régime alimentaire sur le transport du glucose chez les souris WT et KO en raison des différences observées dans l'altération du placenta, le poids de l'organe et la fonction endothéliale. Nous avons donné aux souris l'accès à une roue d'exercice à usage libre 4 semaines avant et pendant la gestation. Les souris ont été sacrifiées à la fin de la gestation et le placenta a été prélevé. Les placentas ont été fixés dans de la cire de paraffine et l'immunohistochimie a été réalisée en utilisant les anticorps pour GLUT1, GLUT3, GLUT4, Pan Cytokératine, un marqueur de la prolifération du trophoblaste et CD31, un marqueur des cellules endothéliales. Nous voulions étudier la colocalisation de ces deux types de cellules dominantes avec les transporteurs de glucose. Nous avons constaté que le marquage de GLUT4 et GLUT1 dans le labyrinthe placentaire était accru chez les souris entraînées des deux génotypes et chez les souris RCIU entraînées, respectivement. En outre, nous avons constaté une colocalisation accrue de GLUT4 avec les cellules endothéliales et trophoblastes chez les souris entraînées dans l'ensemble du placenta. La colocalisation de GLUT3 avec la cytokératine Pan Cytokératine était plus faible chez les souris normales et RCIU entraînées, tandis que la colocalisation GLUT3-CD31 était significativement plus faible uniquement chez les souris ExT KO. Un effet du régime alimentaire a été observé sur GLUT4. La présence de GLUT4-Pan Cytokératine dans la caduque maternelle et le sac vitellin était significativement plus élevée chez les souris WT et KO nourries avec le régime nord- américain (NA). La colocalisation GLUT4-Pan Cytokératine et GLUT4-CD31 dans la plaque choriale était significativement plus élevée chez les souris WT nourries au régime NA que chez les souris nourries au régime japonais. Notre étude suggère que l'ExT améliore le transport placentaire du glucose par la modulation des transporteurs de glucose. À notre connaissance, nous sommes le premier groupe à rapporter ces résultats. L'ExT est donc une voie prometteuse pour la prévention du RCIU, mais d'autres études doivent être menées pour confirmer nos résultats. / Intrauterine Growth Restriction (IUGR) is a gestational condition in which the fetus is prevented from growing and characterized by a fetal weight below the 10th percentile. At present no treatments are available, proposing few avenues for those at risk. Exercise training (ExT) has been shown to improve maternal, placental, and fetal health. In addition, IUGR present in a mouse model of preeclampsia was prevented with Ext. As such, we need to look at IUGR alone as there are no current treatments for this condition. Glucose transporter, namely GLUT4, is upregulated due to ExT in the skeletal muscle. As IUGR is caused by placental insufficiency and diminished nutrient transport, the aim of this thesis is to evaluate the benefits of ExT on placental glucose transport. The mice were either assigned to the Japanese diet or the North American (NA) diet group at 3 weeks of age, after weaning. As previously studied by Falcao and colleagues (2009), we wanted to look at the effect of diet on WT and KO mice on glucose transport due to the differences in placental alteration, organ weight and endothelial function that was observed. We gave the mice access to a free-use exercise wheel 4 weeks prior to and during gestation. The mice were sacrificed at the end of gestation, and the placenta was collected. The placentas were fixed in paraffin wax, and immunohistochemistry was performed using the antibodies for GLUT1, GLUT3, GLUT4, Pan Cytokeratin, a marker of trophoblast proliferation and CD31, a marker of endothelial cells. We wanted to look at the colocalization of these two dominant cell types in conjunction with the glucose transporters. We found that GLUT4 and GLUT1 labelling in the placental labyrinth was increased in trained mice of both genotypes and trained IUGR mice, respectively. Additionally, we found increased GLUT4 colocalization with endothelial and trophoblast cells in trained mice in the overall placenta. GLUT3 colocalization with Pan Cytokeratin was significantly lower in trained normal and IUGR mice while GLUT3-CD31 co-localization was significantly lower in ExT KO mice only. An effect of diet was observed in GLUT4. GLUT4-Pan Cytokeratin in the maternal decidua and the yolk sac was significantly higher in both WT and KO mice fed the North American (NA) diet. GLUT4-Pan Cytokeratin and GLUT4-CD31 colocalization in the chorionic plate was significantly higher in NA diet-fed WT mice compared to the Japanese diet-fed WT mice. Our study suggests that ExT improves placental glucose transport through the modulation of the glucose transporters. To our knowledge, we are the first group to report these findings. As such, ExT is a promising avenue for the prevention of IUGR, however more studies need to be done to confirm our results.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) constituent la plus grande classe de récepteurs membranaires impliqués dans la transmission des signaux extracellulaires. Traditionnellement, la transmission de la signalisation par les RCPGs implique l’activation d’une protéine G hétéro-trimérique qui pourra à son tour moduler l’activité de divers effecteurs intracellulaires. Ce schéma classique de signalisation s’est complexifié au fils des années et l’on sait maintenant qu’en plus d’interagir avec les protéines G, les RCPGs s’associent avec une panoplie d’autres protéines afin de transmettre adéquatement les signaux extracellulaires. En particulier, la découverte d’une famille de protéines transmembranaires modulant la fonction des RCPGs, baptisées protéines modifiant l’activité des récepteurs (« receptor activity-modifying proteins » ; RAMPs), a changé la façon de concevoir la signalisation par certains RCPGs. Dans le cas du récepteur similaire au récepteur de la calcitonine (« calcitonin-like receptor » ; CLR), l’association avec les RAMPs permet l’acheminement à la surface cellulaire du récepteur tout en modulant ses propriétés pharmacologiques. Lorsqu’il est associé avec RAMP1, le CLR fonctionne comme un récepteur du peptide relié au gène de la calcitonine (« calcitonin gene-related peptide » ; CGRP), alors qu’il devient un récepteur de l’adrénomedulline lorsqu’il interagit avec RAMP2 ou RAMP3. D’autre part, en plus d’interagir avec des protéines accessoires transmembranaires telles les RAMPs, les RCPGs peuvent aussi s’associer entre eux pour former des oligomères de récepteurs. Dans cette thèse, nous nous sommes penchés sur les interactions entre les RCPGs et les RAMPs, et plus particulièrement sur l’interrelation entre ce type d’association RCPG/RAMP et l’assemblage en oligomères de récepteurs, en utilisant le récepteur du CGRP comme modèle d’étude. Une première étude nous a tout d’abord permis de confirmer l’interaction entre le récepteur CLR et RAMP1, dans un contexte de cellules vivantes. Nous avons démontré que ce complexe CLR/RAMP1 active la protéine G et recrute la protéine de signalisation -arrestine suite à une stimulation par le CGRP. Ensuite, nous avons déterminé que même s’il doit obligatoirement former un hétéro-oligomère avec les RAMPs pour être actif, le CLR conserve malgré tout sa capacité à interagir avec d’autres RCPGs. En plus d’observer la présence d’homo-oligomère de CLR, nous avons constaté que tout comme les RCPGs, les RAMPs peuvent eux-aussi s’associer entre eux pour former des complexes oligomériques pouvant comprendre différents sous-types (RAMP1/RAMP2 et RAMP1/RAMP3). Cette observation de la présence d’homo-oligomères de CLR et de RAMP1, nous a amené à nous questionner sur la stœchiométrie d’interaction du complexe CLR/RAMP1. Dans une deuxième étude ayant pour but d’établir la composition moléculaire du récepteur CGRP1 in vivo, nous avons développé une nouvelle approche permettant l’étude de l’interaction entre trois protéines dans un contexte de cellules vivantes. Cette technique baptisée BRET/BiFC, est basée sur le transfert d’énergie de résonance de bioluminescence entre un donneur luminescent, la Renilla luciférase, et un accepteur fluorescent, la protéine fluorescente jaune (YFP), reconstituée suite au ré-assemblage de ces deux fragments. En utilisant cette approche, nous avons pu déterminer que le récepteur CGRP1 est constitué d’un homo-oligomère de CLR interagissant avec un monomère de RAMP1. En démontrant un assemblage oligomérique asymétrique pour le récepteur CGRP1 à partir d’une nouvelle approche biophysique, nous croyons que les travaux présentés dans cette thèse ont contribué à élargir nos connaissances sur le fonctionnement de la grande famille des RCPGs, et seront utile à la poursuite des recherches sur les complexes protéiques impliqués dans la signalisation. / G protein coupled receptors (GPCRs) constitute the largest family of membrane receptors involved in signal transduction. Traditionally, signal transduction by GPCRs involves the activation of a hetero-trimeric G protein which will then modulate the activity of several intracellular effectors. We can now appreciate the fact that in addition to their interaction with G proteins, GPCRs also associate with several other proteins, in order to allow proper signal transduction. In particular, the discovery of a family of proteins called receptor activity-modifying proteins (RAMPs) has challenged the traditional views of signal transduction by some GPCRs. In the case of the calcitonin-like receptor (CLR), the association with RAMPs allows the proper cell surface targeting of the receptor in addition to modulate it’s pharmacological properties. Co-expression of CLR with RAMP1 leads to a calcitonin gene-related peptide (CGRP) receptor, whereas CLR association with RAMP2 or RAMP3 promotes the formation of an adrenomedullin receptor. In addition to their interaction with transmembrane accessory proteins such as RAMPs, GPCRs can also interact with other receptors to form receptors oligomers. In this thesis, we were interested in the interactions between GPCRs and RAMPs, and particularly, in the link between these GPCR/RAMP interactions and the assembly of receptor oligomers, using CGRP1 receptor as a model. We first confirmed the interaction between CLR and RAMP1 in living cells. We showed that this CLR/RAMP1 complex activates G proteins and recruits the signalling protein -arrestin upon CGRP stimulation. Next, we demonstrated that even if the CLR requires hetero-oligomeric assembly with RAMPs in order to be active, this receptor can still interact with other GPCRs. In addition to CLR homo-oligomers, we observed that RAMPs can also self-associate to form oligomeric complexes which can involve different subtypes (RAMP1/RAMP2 and RAMP1/RAMP3). This observation of the presence of CLR and RAMP1 homo-oligomers raised the question of the stoiechiometry of interaction of the CLR/RAMP1 complex. In order to establish the molecular composition of the CGRP1 receptor in vivo, we developed a novel approach allowing the detection of the interaction between three proteins in living cells. This method called BRET/BiFC is based on the bioluminescence resonance energy transfer between a luminescent energy donor, Renilla luciferase, and a fluorescent energy acceptor, the yellow fluorescent protein (YFP), reconstituted after the re-association of its two fragments. Using this approach, we showed that the CGRP1 receptor consist of a homo-oligomer of CLR interacting with a monomer of RAMP1. By demonstrating the asymmetrical organization of the CGRP1 receptor complex using a novel biophysical approach, we believe that the results presented herein have contributed to increase our knowledge of the mechanisms of function of the large family of GPCRs and will be useful for the pursuit of research on protein complexes involved in signalling pathways.

Contexte - La prévalence de la maladie de Crohn (MC), une maladie inflammatoire chronique du tube digestif, chez les enfants canadiens se situe parmi les plus élevées au monde. Les interactions entre les réponses immunes innées et acquises aux microbes de l'hôte pourraient être à la base de la transition de l’inflammation physiologique à une inflammation pathologique. Le leucotriène B4 (LTB4) est un modulateur clé de l'inflammation et a été associé à la MC. Nous avons postulé que les principaux gènes impliqués dans la voie métabolique du LTB4 pourrait conférer une susceptibilité accrue à l'apparition précoce de la MC. Dans cette étude, nous avons exploré les associations potentielles entre les variantes de l'ADN des gènes ALOX5 et CYP4F2 et la survenue précoce de la MC. Nous avons également examiné si les gènes sélectionnés montraient des effets parent-d'origine, influençaient les phénotypes cliniques de la MC et s'il existait des interactions gène-gène qui modifieraient la susceptibilité à développer la MC chez l’enfant. Méthodes – Dans le cadre d’une étude de cas-parents et de cas-témoins, des cas confirmés, leurs parents et des contrôles ont été recrutés à partir de trois cliniques de gastro-entérologie à travers le Canada. Les associations entre les polymorphismes de remplacement d'un nucléotide simple (SNP) dans les gènes CYP4F2 et ALOX5 ont été examinées. Les associations allélique et génotypiques ont été examinées à partir d’une analyse du génotype conditionnel à la parenté (CPG) pour le résultats cas-parents et à l’aide de table de contingence et de régression logistique pour les données de cas-contrôles. Les interactions gène-gène ont été explorées à l'aide de méthodes de réduction multi-factorielles de dimensionnalité (MDR). Résultats – L’étude de cas-parents a été menée sur 160 trios. L’analyse CPG pour 14 tag-SNP (10 dans la CYP4F2 et 4 dans le gène ALOX5) a révélé la présence d’associations alléliques ou génotypique significatives entre 3 tag-SNP dans le gène CYP4F2 (rs1272, p = 0,04, rs3093158, p = 0.00003, et rs3093145, p = 0,02). Aucune association avec les SNPs de ALOX5 n’a pu être démontrée. L’analyse de l’haplotype de CYP4F2 a montré d'importantes associations avec la MC (test omnibus p = 0,035). Deux haplotypes (GAGTTCGTAA, p = 0,05; GGCCTCGTCG, p = 0,001) montraient des signes d'association avec la MC. Aucun effet parent-d'origine n’a été observé. Les tentatives de réplication pour trois SNPs du gene CYP4F2 dans l'étude cas-témoins comportant 225 cas de MC et 330 contrôles suggèrent l’association dans un de ceux-ci (rs3093158, valeur non-corrigée de p du test unilatéral = 0,03 ; valeur corrigée de p = 0.09). La combinaison des ces deux études a révélé des interactions significatives entre les gènes CYP4F2, ALOX et NOD2. Nous n’avons pu mettre en évidence aucune interaction gène-sexe, de même qu’aucun gène associé aux phénotypes cliniques de la MC n’a pu être identifié. Conclusions - Notre étude suggère que la CYP4F2, un membre clé de la voie métabolique LTB4 est un gène candidat potentiel pour MC. Nous avons également pu mettre en évidence que les interactions entre les gènes de l'immunité adaptative (CYP4F2 et ALOX5) et les gènes de l'immunité innée (NOD2) modifient les risques de MC chez les enfants. D'autres études sur des cohortes plus importantes sont nécessaires pour confirmer ces conclusions. / Background - The rates of Crohn’s disease (CD) a chronic inflammatory disease of the gastrointestinal tract, among Canadian children are the world’s highest. Interactions between the host microbial–innate-immune-responses are thought to underplay transition from physiological to pathological inflammation. Leukotriene B4 (LTB4) is a key modulator of inflammation and has been shown to be associated with CD. We postulated that key genes involved in the LTB4 metabolic pathway could confer susceptibility for early-onset CD. In this study we implemented a candidate gene approach to test for associations between DNA variants in the ALOX5 and CYP4F2 genes and early-onset of CD. We also explored whether the selected genes demonstrated parent-of-origin effects, influenced CD clinical phenotypes and whether there were gender-gene and gene-gene interactions that determined CD susceptibility. Methods – The study consisted of an exploratory phase (case-parent design) followed by a replication phase (case-control design). Confirmed cases, parents and controls were recruited from three tertiary gastroenterology clinics across Canada. Associations between tag-single nucleotide polymorphisms in the CYP4F2 and ALOX5 genes were examined. Allelic and/or genotype associations were examined using conditional on parental genotype (CPG) analysis for the case-parent data and contingency table and logistic regression for the case-control data. Gene-gene interactions were explored using multi-factor dimensionality reduction (MDR) methods. Results – The first phase of the study was based on 160 trios (case-parent design). CPG analysis for 14 tag-SNPs (i.e. 10 in the CYP4F2 and 4 in the ALOX5 gene, respectively) revealed significant allelic or genotypic associations between 3 tag-SNPs in the CYP4F2 gene (rs1272, p=0.04, rs3093158, p=0.00003, and rs3093145, p=0.02). No associations with ALOX5 tag-SNPs were evident. CYP4F2-haplotype analysis showed significant associations with CD (omnibus test p-value=0.035). Two specific haplotypes (GAGTTCGTAA, p=0.05; GGCCTCGTCG, p=0.001) showed evidence for association with CD. No parent-of-origin effects were observed. The second phase of the study retested the three CYP4F2 SNPs that showed association in the first stage and was based on 223 CD cases and 330 controls. Some indications of association with one SNP i.e. rs3093158 were present (genotypic uncorrected 1-sided p-value=0.03); however this genotype association did not withstand correction. Combining cases from the two phases of the study revealed significant interactions between the CYP4F2, ALOX and NOD2 genes. No gene-gender interactions were obvious nor were the study genes associated with specific clinical phenotypes of CD. Conclusions - Our study suggests that the CYP4F2, a key member of the LTB4 metabolic pathway is a potential candidate gene for CD. Furthermore there was evidence that interactions between adaptive immunity genes (CYP4F2 and ALOX5) and innate immunity genes (NOD2) genes modify risk for CD in children. Further studies on larger cohorts are required to confirm these findings.