Aujourd’hui encore, l’obésité touche de plus en plus d’individus, et sa complexité reflète son aspect multifactoriel. Parmi les facteurs impliqués dans le développement de l'obésité, on compte la génétique qui expliquerait notamment la susceptibilité de certains êtres humains à devenir obèse. D'un point de vue moléculaire, la cascade adipogénique permettant à des préadipocytes de devenir des adipocytes matures est un phénomène dynamique et bien caractérisé. En revanche, les facteurs définissant le potentiel adipogénique des préadipocytes ainsi que le renouvellement des adipocytes demeurent encore inconnus. Notre objectif a été d’identifier et de caractériser de nouveaux gènes définissant l’identité des préadipocytes et pouvant influencer le développement du tissu adipeux. Par dilutions sériées d’une culture de 3T3-L1, nous avons isolé et amplifié 23 nouvelles lignées cellulaires que nous avons classées selon leur potentiel adipogénique. Une puce à ADN nous a permis d’identifier les gènes s’exprimant différemment entre les lignées à fort et à faible potentiel adipogénique. Nous avons identifié un nouveau gène inconnu de la littérature nommé V-set and transmembrane domain containing 2A (Vstm2a). Les travaux réalisés dans le cadre de ma thèse ont été de comprendre l’implication de ce gène dans le développement de l’adipocyte in vitro et dans la formation du tissu adipeux in vivo. Nous avons d’abord identifié Vstm2a comme le gène le plus différentiellement exprimé entre les différentes lignées cellulaires, son expression étant très élevée dans les lignées à fort potentiel adipogénique. Une corrélation positive s’est dessinée entre l’expression de Vstm2a et Peroxisome Proliferator-Activated Receptor γ2 (Pparγ2) dans les préadipocytes. Lors du développement de l’adipocyte in vitro, l’expression de Vstm2a précède toujours l’activation de Pparγ2, un facteur clé régulant l’adipogenèse. Cette expression précoce est retrouvée in vivo, lors de la formation et de l’expansion du tissu adipeux. Les cellules exprimant Vstm2a au stade développemental se retrouvent à proximité de vaisseaux sanguins et de cellules musculaires, une caractéristique de précurseurs adipeux. Chez l’adulte, ces cellules s’apparentent à la population de précurseurs adipeux identifiée à partir des marqueurs de surface LIN⁻CD29⁺CD34⁺SCA1⁺PDGFRα⁺. Nous avons découvert que VSTM2A est une protéine glycosylée et abondamment sécrétée par des cellules ayant un fort potentiel adipogénique. La surexpression de VSTM2A intracellulaire suffit à favoriser la différenciation adipocytaire de cellules fibroblastiques, entre autres par l’induction de Pparγ2. À l’inverse, sa sous-expression dans les préadipocytes entraine un défaut adipogénique, réduisant l’expression de Pparγ2. Nous avons montré que VSTM2A agit en amplifiant la réponse aux Bone Morphogenetic Protein (BMP) favorisant ainsi l’expression de Pparγ2. Nous proposons un modèle dans lequel VSTM2A est essentiel pour maintenir et amplifier le potentiel adipogénique des préadipocytes. Une meilleure compréhension des facteurs régulant les phases précoces de l'adipogenèse pourrait permettre le développement de nouveaux outils régulant la formation du tissu adipeux. / Obesity affects the life of millions of humans worldwide and is the result of complex interactions between genes and environment. Factors involved in the development of obesity include genetics, which may explain why some humans are more susceptible to become obese. From a molecular point of view, the adipogenic cascade allowing preadipocytes to differentiate into mature adipocytes is a dynamic and well characterized phenomenon. However, the factors defining the adipogenic potential of the preadipocytes as well as the renewal of the adipocytes remain unknown. Our objective was to identify and characterize new genes defining the identity of preadipocytes capable of influencing the development of adipose tissue. By performing serial dilutions of a culture of 3T3-L1 preadipocytes, we have isolated and amplified 23 new cell lines that we have classified according to their adipogenic potential. A microarray allowed us to identify the genes differently expressed between high and low adipogenic lines. We have identified a new gene, unknown from the literature, named V-set and transmembrane domain containing 2A (Vstm2a). The objective of my thesis was to understand the implication of this gene in the development of the adipocytes in vitro and in the formation of adipose tissue in vivo. We first identified that Vstm2a was the most differentially expressed gene between the Low and High adipogenic lines, its expression being elevated in lines with a high adipogenic potential. A positive correlation emerged between the expression of Vstm2a and Pparγ2 in the preadipocytes. During adipocyte development in vitro, the expression of Vstm2a always precedes PPARγ2 activation, a key factor regulating adipogenesis. This expression pattern was also found in vivo during adipose tissue formation and expansion. VSTM2A-expressing cells at the developmental stage are found in the vicinity of the vasculature and muscle cells, a characteristic of adipose precursors. In adults, Vstm2a expression is enriched in the adipose precursor population identified with the surface markers LIN⁻CD29⁺CD34⁺SCA1⁺PDGFRα⁺. We found that VSTM2A is a glycosylated protein that is abundantly secreted by cells with a high adipogenic potential. Overexpression of intracellular VSTM2A is sufficient to promote the adipogenic potential of fibroblastic cells, an effect associated with a rise in basal Pparγ2 expression. Conversely, VSTM2A knockdown impairs adipogenesis by reducing the expression of Pparγ2. We found that VSTM2A promotes Pparγ2 expression by amplifying BMP signaling. Here, we propose a model in which VSTM2A is expressed to maintain and amplify the adipogenic potential of adipose precursors. A better understanding of the factors regulating early steps in adipogenesis could allow the development of new tools to regulate adipose tissue formation.

La dominance entre allèles S chez les Brassicaceae est contrôlée par un ensemble de petits ARNs non codants et de leurs séquences cibles. Les relations de dominance qu'ils établissent ont un ensemble de conséquences sur l'accumulation du polymorphisme au locus S lui-même mais également dans les régions immédiatement liées. L'idée du projet a été d'étudier 1) les critères d'appariement selon lesquels les petits ARNs non-codants provoquent le silencing transcriptionnel, 2) la diversité des petits ARNs, de leurs précurseurs et de leurs cibles en populations naturelles afin de déterminer si les contraintes fonctionnelles qu'ils subissent s'apparentent à celles qui pèsent en général sur les miRNAs et enfin 3) la diversité des séquences flanquantes, afin de déterminer d'une part l'ampleur du pic de polymorphisme attendu en raison de la sélection balancée et d'autre part si on peut détecter un fardeau de mutations délétères spécifique à chaque allèle le long de la hiérarchie de dominance. / The dominance between S-alleles in the Brassicaceae is controlled by a set of small non-coding RNAs and their cognate targets. These dominance relationships have important consequences on the polymorphism accumulated at the S-locus itself but also at the flanking regions. The aim of the project was to study 1) the base-pairing criteria by which the small non-coding RNAs transcriptionally silence their target gene, 2) the diversity of these small RNAs, of their precursors and targets in natural populations in order to determine if the selective constraint they undergo is similar to what we know for other miRNAs genes in the genome, and finally, 3) the diversity of the flanking regions, to determine the size of the predicted peak of polymorphism peak caused by balancing selection, test whether genes in these regions show evidence of the predicted sheltered load and whether polymorphisms at these genes are specifically associated with S-alleles.

Près de 8% du génome humain est constitué de séquences d'origine rétrovirale. Ces séquences nommées HERVs (Human Endogenous RetroVirus) représentent des vestiges d'intégrations rétrovirales ancestrales qui font maintenant partie de notre génome. Certaines de ces séquences sont toujours aptes à produire des protéines typiques aux rétrovirus, telles que les protéines de l'enveloppe ou certaines protéines régulatrices. La présence des HERVs dans le génome humain peut se révéler être associée à divers phénomènes biologiques, favorisant ainsi l'idée qu'une corrélation entre ces rétrovirus endogènes et certaines pathologies, telles que la sclérose en plaque, la schizophrénie ou encore la pré-éclampsie pourrait exister. Cependant, il a été suggéré qu'une protéine d'enveloppe appartenant à une séquence d'HERV, nommée Syncytine-l, pourrait participer au développement du placenta. La fonction de cette dernière serait de provoquer des événements de fusion cellulaire entre les cellules cytotrophoblastiques du placenta, permettant la formation de la structure cellulaire nommée syncytiotrophoblaste. Cependant, d'autres protéines d'enveloppe d'HERVs découvertes récemment, telle que la Syncytine-2, pourraient aussi participer à ces événements fusogéniques de façon équivalente, voir plus importante que la Syncytine-l. L'étude menée ici a tout d'abord eu pour but d'approfondir et de présenter des mécanismes possibles de régulation du gène Syncytine-l ainsi que d'un autre gène env d'HERVs, soit la Syncytine-2, possiblement impliquée dans les événements fusogéniques des cellules trophoblastiques. D'abord, des expériences de 5'/3' RACE ont permis de caractériser les extrémités du transcrit Syncytine-2. L'expression de ces enveloppes rétrovirales a été ensuite étudiée en utilisant la technique RT-PCR. En effet, l'ARN total a été extrait de différentes lignées cellulaires de choriocarcinomes trophoblastiques (BeWo, Jar et JEG-3), stimulées ou non avec les agents activateurs, forskoline (un activateur de l'adénylate cyclase) et bpV[pic] (un inhibiteur de phosphotyrosine phosphatase) dont l'impact dans les événements de fusion a été étudié parallèlement. D'autres amplifications par RTPCR, utilisant l'ARN de cellules primaires humaines placentaires, ont été envisagées, afin de mettre en évidence l'expression de ces gènes dans un contexte plus représentatif du placenta. D'autre part, une étude des différentes activités promotrices a été réalisée à l'aide de différents clonages des régions LTR-5' de ces deux gènes dans un vecteur rapporteur de la luciférase. Dans un second temps, il s'agissait d'étudier l'implication fonctionnelle de ces deux protéines d'enveloppe d'HERVs, au cours de la syncytialisation des trophoblastes, par différentes expériences de fusion en présence d'inhibiteurs de l'expression de ces enveloppes rétrovirales telles que des molécules d'ARN Interférents. Enfin, leur localisation cellulaire a été mise en évidence au travers de la microscopie confocale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : HERV, Rétrovirus endogène, Env, Syncytine-1, Syncytine-2, Placenta, Trophoblaste, Fusion, Syncytium, Expression, Transcription, LTR, Localisation, siRNA.

Ce mémoire présente deux tests génétiques permettant l'identification de gènes reliés à une maladie par l'intermédiaire des études d'association et de liaison génétique. Le premier test, le TDT (Transmission Test for Linkage disequilibrium), est très couramment utilisé et s'applique aux caractères binaires. Le second test, le QTDT est relativement nouveau et s'applique aux caractères mesurés sur une échelle continue. On commence par donner des notions théoriques de ces deux tests, en particulier des notions élémentaires de génétique quantitative. Par la suite, ces deux tests sont appliqués à des données réelles, des enfants atteints du TDA/H (trouble du déficit de l'attention, avec ou sans hyperactivité), et leurs résultats sont comparés. Les données comprennent des variables explicatives environnementales et génétiques. Les phénotypes (variables expliquées) sont des scores de comportement de l'enfant, qui varient sur une échelle continue. On montre que les résultats des deux tests sont similaires; le gène étudié n'est ni associé, ni lié au trouble étudié. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Déséquilibre de liaison, Test du TDT, Test du QTDT, TDA/H.

La famille des facteurs de transcription NFI comprend les isoformes NFI-A, -B, -C et -X, qui peuvent agir comme activateurs ou répresseurs de la transcription génique. Récemment, nous avons démontré le rôle répresseur de NFI dans la transcription du gène encodant la sous-unité α5 de l'intégrine α5βl. Dans cette étude, nous avons démontré que la suppression de certains isoformes du facteur de transcription NFI altère l'expression du gène α5 dans une lignée particulièrement agressive de mélanome uvéal humain (T97). Nous avons démontré que la diminution de l'expression de certains isoformes permet l'augmentation significative l'expression de l'intégrine α5β1 à la surface des cellules de la lignée T97. Nous avons également identifié quelques protéines qui intéragissent in vitro avec NFI et qui pourraient ainsi modifier ses propriétés modulatrices en regard du gène de α5β1.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / Bien que l’on attribue généralement un effet néfaste à l’instabilité génomique, pour le parasite Leishmania, elle s’avère pourtant bénéfique. De façon étonnante, ce protozoaire possède la capacité de remanier le nombre de copies de ses gènes pour s’adapter à son environnement et résister aux drogues utilisées contre lui. La présence de séquences répétées identiques près des gènes essentiels à sa survie permet une recombinaison homologue (RH) efficace et entraîne subséquemment la formation d’une copie extrachromosomique supplémentaire du gène ciblé. Ce phénomène de réarrangement génique induit la formation d’amplicons circulaires ou linéaires et est, entre autres, responsable de la résistance aux agents thérapeutiques. À l’heure actuelle, les enzymes impliquées dans ce processus sont peu connues et l’émergence d’un nombre croissant de cas d’infections réfractaires aux traitements favorise l’étude des protéines médiant la RH dans des conditions de résistance. Il a été récemment montré que la formation d’amplicons circulaires est compromise en l’absence du gène LiRad51, mais n’est toutefois pas abolie. Cette observation suggère l’implication d’autres acteurs dans ce processus, alors que le mécanisme par lequel les amplicons linéaires sont formés demeure inconnu. Cette thèse présente la caractérisation biochimique et cellulaire des protéines clés de la RH impliquées dans l’amplification génique chez le parasite Leishmania infantum. Plus précisément, le rôle de LiBrca2, en tant que médiateur de LiRad51, est tout d'abord démontré en raison de son implication essentielle dans la localisation nucléaire de LiRad51 et dans la stimulation d’invasion de brins effectuée par la recombinase. De façon similaire, les paralogues de LiRad51 peuvent, possiblement grâce à leur capacité de lier et d’apparier de l’ADN, eux aussi, stimuler LiRad51 pour l’invasion d’un ADN simple-brin dans un duplex homologue. L’inactivation génique pour l’un d’entre eux (LiRad51-4) a montré un rôle considérable sur l'amplification circulaire, malgré le fait qu’aucune activité d’invasion n’a pu être observée en l’absence de LiRad51. Enfin, en accord avec son rôle bien établi chez l’humain, cette étude confirme que la protéine LiMre11 possède une activité exonucléase et qu’elle serait impliquée dans la production d’amplicons linéaires. Ces résultats mettent en évidence le potentiel thérapeutique des protéines de la réparation de l’ADN, domaine de recherche prometteur pour mieux lutter contre la leishmaniose. / Genomic instability is usually known as a harmful hallmark, although in the parasite Leishmania this represents a beneficial feature. Surprisingly, this protozoan takes advantage of its ability to reorganize its genome for adapting itself to different environments as well as for drug resistance. In fact, the presence of identical repeats near essential genes allows homologous recombination (HR) between them, and subsequently causes the formation of an additional extrachromosomally copy of the targeted gene. This phenomenon of gene rearrangement induces circular or linear amplicons which leads to drug resistance. However, little is known about the enzymes involved in this process. In addition, the increasing number of infection cases refractory to treatment promotes the study of proteins mediating HR in these circumstances. It has been shown recently by gene inactivation that LiRad51 recombinase plays an important role in circular amplicon formation but was not essential. This observation suggested the presence of other players involved in this process while the mechanism by which linear amplicons are formed is still unknown. This thesis presents biochemical and cellular characterization of key HR proteins involved in extrachromosomal DNA amplification. We first determine the role of LiBrca2 as a mediator of LiRad51. In particular, LiBrca2 is involved in LiRad51 nuclear localisation and stimulates the homology search performed by the recombinase. Secondly, we show evidence that the LiRad51 paralogs help LiRad51 to promote HR through their capacity to bind and anneal DNA. Similary to LiBrca2, they can stimulate LiRad51 to invade a resected DNA double-strand break in an undamaged template to form a D-loop structure. However, they cannot perform this key step on their own. We succeed to inactivate one paralog (LiRad51-4) and provide insights on circular gene amplification. Finally, we show that LiMre11 harbors both DNA binding and exonuclease activities while inactivation of this gene led to a reduction of linear amplicon formation after drug selection. These results highlight a novel LiMre11-dependent pathway used by Leishmania to amplify stochastically portions of its genome. The relevance of DNA repair for drug resistance and its potential as a drug target represent a promising area of research for future treatments of leishmaniasis.

Dans le génome humain, les variations génétiques se présentent, entre autres, sous forme de polymorphismes ponctuels (SNP), de microsatellites ou de moyennes ou grandes délétions et/ou duplications, appelées CNV pour copy-number variant. L’ensemble de ces variations contribue en partie aux différences phénotypiques normales de la population en général. Mais aussi elles peuvent être à l’origine de pathologies héréditaires ou à composante génétique. OBJECTIF : L’objectif de mes travaux était de mettre au point une méthodologie simple et efficace pour déterminer le nombre de copies de régions chromosomiques, connues pour être variables, dans un grand échantillon d’individus. MÉTHODE : La recherche des régions cibles dans la base de données des variations génomiques (http://projects.tcga.ca/variation/) a permis d’identifier les coordonnées chromosomiques des sites variables d’intérêt. Parmi soixante gènes ou régions sélectionnés, nous avons identifié vingt CNVs à étudier. Le Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) (une méthode de quantification du nombre de copies pour les régions chromosomiques ciblées) a été développé pour chacun des marqueurs CNVs et un échantillon de 30 individus canadiens français a été testé pour vérifier si une fréquence d’au moins 5% était observée dans cette population. CONCLUSION : Le MLPA s’est avéré très sensible, ayant une bonne reproductibilité et facile à utiliser pour tester plusieurs séquences en multiplex. Les résultats obtenus ont été validés avec succès par PCR quantitative (TaqManʼ). Nous avons donc adapté, optimisé et standardisé cette méthode pour l’étude des CNVs dans un grand échantillon d’individus. Pour faciliter l’analyse des résultats générés, un outil Excelʼ a été développé pour automatiser les calculs nécessaires à l’obtention d’un ratio du nombre de copies pour un locus donné. Finalement, six CNVs présentant une fréquence supérieure à 5% ont été analysés dans un échantillon de 715 femmes canadiennes françaises dans le cadre d’un projet sur les marqueurs génétiques de l’ostéoporose.

Décrire les bases génétiques de la variation phénotypique est un but important en biologie; c’est aussi nécessaire pour comprendre l’évolution et développer des outils utilisables en amélioration et conservation. L’expression des gènes, mesurée par le niveau de transcrits produits, reflète l’activité des gènes et la variation de cette expression influence les phénotypes moléculaire et physiologiques en aval. Cette thèse présente deux expériences visant à développer une approche complémentaire aux méthodes traditionnelles souvent inapplicables chez les conifères afin d'étudier les bases génétiques de la variation d’expression génique chez l’épinette blanche (Picea glauca, Moench. Voss). Analyses des tissus haploïde et diploïde de semences à l’aide de biopuces d'expression et de RNA-seq ont permis de décrire la variation d’expression selon la complexité des bases génétiques, la fonction biologique des gènes impliqués, la liaison génétique entre les effets et les gènes influencés, la spécificité des effets génétiques aux allèles, et l’additivité des effets génétiques chez des individus hétérozygotes. Les effets ayant des bases génétiques relativement simples étaient majoritairement uniques à chaque individu et surreprésentés au sein des gènes impliqués dans la réponse au stress et les gènes dupliqués, suggérant un rôle adaptif. Les effets liés aux variations génétiques situées au sein du gène peuvent être particulièrement importants pour l’adaptation en raison de leur plus grande additivité et spécificité allélique. Une minorité des effets locaux étaient non-spécifiques aux allèles, en accord avec une action de facteurs de régulations indépendants mais étroitement liés au gène ou une auto-régulation de la transcription par le gène lui-même. Une grande partie de la variation d'expression locale montrait des signes de compensation entre des effets spécifiques et non-spécifiques aux allèles, possiblement en raison d'une sélection qui favoriserait un lien étroit entre les effets agissant sur le même gène. Les effets non-liés, non-spécifiques aux allèles, étaient transmis de façon cohérente avec la théorie physiologique de Wright sur la dominance, suggérant qu'ils modulent l'expression en interaction avec d'autres facteurs. L’approche développée dans cette thèse peut potentiellement être appliquée à la large gamme des conifères, avec le possibilité d’étudier le rôle de l'expression dans la divergence entre les populations et les espèces. / Dissecting the genetic bases of phenotypic variation is a major goal in biology and underlies basic understanding of evolution as well as development of practical applications in breeding and conservation. Gene expression (transcript accumulation) reflects gene activity and variation therein translates to variation in other molecular and physiological phenotypes. The goal of my thesis was to establish a novel system for the genetic dissection of expression variation in white spruce (Picea glauca, Moench. Voss) because conventional approaches are mostly unfeasible in conifers. The approach that was used in developing this system is based on analyzing gene expression in the haploid and diploid meiotic seed tissues. Expression analysis using both microarray and RNA-seq techniques revealed a complex and diverse genetic basis for expression variation, which was dissected according to the complexity of genetic bases, focal gene function, effect linkage, effect allele-specificity and additivity of expression variation in heterozygous individuals. Expression variation with simple genetic bases was largely unique to each of two studied individuals and was biased towards genes involved in stress-response and duplicated genes, indicating that it may have adaptive value. Genetic variation in linkage with the expressed gene may be particularly important in adaptive evolution because of their additive effects, associated with their allele-specificity. A minority of local effects was non-specific to alleles, consistent with the action of closely linked but independent regulatory factors or self-regulation of transcription. Much of local expression variation showed evidence of compensation by allele-specific and non-specific effects, suggesting that selection has favored close linkage between certain effets acting on the same gene. Unlinked effects, always non-specific to alleles, exhibited inheritance consistent with Wright’s physiological theory of dominance suggesting that they influence expression in interaction with other partners. Furthermore, widespread dominance/recessivity in expression variation may explain the observation of highly pleiotropic effects influencing key cellular processes and suggests that recessive expression variation may contribute to inbreeding depression. The approach developed in this thesis can potentially be applied to other conifers because of their shared reproductive biology, and can be used to address the role of expression variation in the divergence of populations and species.

Le cancer épithélial de l’ovaire (CEO) est la forme de cancer gynécologique la plus létale. Ainsi, la compréhension des changements moléculaires associés à ce cancer métastatique ovarien peut mener à l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques essentielles. La glycosylation, une modification post-traductionnelle, joue un rôle important dans de nombreuses fonctions cellulaires. Cette glycosylation participe à des événements physiopathologiques majeurs durant la progression tumorale. De plus, il a été prouvé que l’expression aberrante des structures glycanes interfère avec des mécanismes cellulaires comme l’adhésion, la migration et la prolifération des cellules. Dans ce contexte, notre laboratoire a récemment montré que le gène codant pour la protéine N-acétylgalactosaminyltransférase 3 (GALNT3), membre de la famille des GalNAcTransférases (GalNAc-Ts), est hypométhylé et que la protéine GALNT3 est plus fortement exprimée dans les tumeurs CEO dont la sévérité est de grade élevé (“high-grade (HG) serous”), en comparaison avec des tumeurs à potentiel malin faible (“low malignant potential (LMP) ”) et des tissus ovariens normaux. Ces observations indiquent un fort potentiel oncogénique pour le gène GALNT3 dans les stades avancés du CEO. Ces premières constatations suggèrent également que la surexpression de GALNT3 peut jouer un rôle important dans la tumorigenèse du CEO en augmentant sa dissémination via une O-glycosylation de type mucine aberrante. Ces glycosylations anormales peuvent donc être impliquées dans la carcinogenèse ovarienne et nécessitent une étude approfondie. Dans ce projet de recherche, nous proposons d’approfondir les observations déjà obtenues in vitro en utilisant un modèle in vivo chez la souris, afin d’élucider le rôle fonctionnel de la GALNT3 et d’autres membres de cette famille dans la progression du CEO. A partir d’une étude de glycoprotéomique indépendante de la masse, qui a permis d’identifier des glycopeptides intacts ou métaboliquement marqués, ce projet de recherche a rendu possible la définition précise du rôle de GALNT3 dans la O-glycosylation des cibles de type mucine au sein des cellules CEO. Ainsi, via une recherche ciblée dans la base de données « SwissProt » du protéome humain, nous avons trouvé plusieurs centaines de glycoprotéines et glycopeptides uniques, différemment exprimés dans les clones cellulaires dépourvus en iv GALNT3 KD. Par la suite, nous avons identifié les gènes codant pour ces glycoprotéines et glycopeptides. Nous avons notamment trouvé, parmi la liste, un groupe de gènes impliqués dans le métabolisme cellulaire dont les modifications post-traductionnelles sont, de manière intéressante, principalement supprimées dans les clones GALNT3 KD. De plus, nous nous sommes intéressés aux autres membres de la famille des GalNAc-Ts dans le CEO et nous avons montré que de multiples membres et pas uniquement GALNT3 peuvent jouer un rôle important dans la dissémination et la progression du CEO. De plus, une découverte très intéressante fut la redondance possible des rôles joués par certains membres de la famille des GalNAc-Ts dans le CEO. Ainsi, nous avons identifié GALNT6 qui serait, à l’image de GALNT3, impliquée dans la dissémination et la progression du CEO. Cette implication du GALNT6 est supportée par le fait que cette protéine a les mêmes fonctions que GALNT3, suggérant un effet compensatoire de GALNT6 en absence de GALNT3. Pour tester cette hypothèse, nous avons abolie l’expression des deux protéines GALNT3 et GALNT6, in vivo, et nous avons observé une effet significatif sur la formation des tumeurs et la survie des animaux. Pour la suite de ce projet, nous proposons d’analyser la structure glycane des différentes glycoprotéines identifiées dans les cellules cancéreuses, afin de déterminer les altérations des modifications O-glycanes suite à la perte d’expression de GALNT3 et d’autres membres de la famille des GalNAc-Ts. En conclusion, notre étude contribue à comprendre la participation du glycoprotéome dans la tumorigenèse du CEO et à identifier d’autres cibles de type mucine ou des O-glycoprotéines dont l’expression aberrante serait modulée dans le CEO. Ainsi, pris dans son ensemble, ce projet de recherche montre la possibilité de discriminer entre des cellules cancéreuses et des cellules contrôles via les glycosylations de leurs protéines et permet d’entrevoir la glycobiologie comme une voie prometteuse pour l’identifier de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic du CEO. / Epithelial ovarian cancer (EOC) is the most lethal gynecologic malignancy, thus understanding the molecular changes associated with ovarian cancer metastasis could lead to the identification of essential therapeutic targets. Glycosylation is a post-translational modification (PTM) of proteins playing a major role in various cell properties. Glycosylation participates in major pathophysiology events during tumor progressions, and the aberrant expression of glycan structures was shown to interfere with cell properties such as cell adhesion, migration, and proliferation. The lab has previously identified the polypeptide N-acetylgalactosaminyltransferase 3 (GALNT3) gene, a member of the GalNAc-Transferases (GalNAc-Ts) gene family, as hypomethylated and overexpressed in high-grade (HG) serous EOC tumors, compared to low malignant potential (LMP) EOC tumors and normal ovarian tissues. Taken together, the data obtained were indicative of a strong oncogenic potential of the GALNT3 gene in advanced EOC and suggest that GALNT3 overexpression might contribute to EOC dissemination through aberrant mucin O-glycosylation, thus specifying some of the putative mechanisms of abnormal glycosylation implicated in ovarian carcinogenesis, which warrant further investigation. The current research project focused on expanding the in vitro observations obtained by using animal models to investigate in vivo the functional significance of GALNT3 and other close members of the GalNAc-Ts gene family in serous EOC progression. Moreover, by applying a mass-independent chemical glycoproteomics platform to characterize intact, metabolically labeled glycopeptides, this project more profoundly characterized the role of GALNT3 in aberrant O-glycosylation of mucin-like targets in EOC cells. Isotopically recorded ions were searched against the Swiss-Prot human proteome; and data obtained were indicative of hundreds of unique glycoproteins and glycopeptides that were differentially expressed upon GALNT3 KD. Related gene groups were identified, and interestingly, genes implicated in mechanisms of cellular metabolic functions, and PTMs were found to be predominantly suppressed in GALNT3 KD clones. In accordance, we also investigated the role of other members of the GalNAc-T family in EOC and we showed that multiple members and not only GALNT3 can play an important role in EOC cancer dissemination and progression. One very interesting finding was the redundant role some members of the GalNAc-T family members play in EOC. We investigated the compensatory functions of GALNT3 and GALNT6, and we were able to demonstrate these two genes can impose that synthetic backup. Furthermore, we found that and their ablation can affect animal survival and tumor formation as observed both in vivo and in vitro. In continuation of this work, this project will focus on analyzing the glycan structures of those differentially expressed glycoproteins, to further examine the specific O-glycans alterations associated with the GALNT3 and other members of the GalNAc-Ts upon gene knockout (KO). Fully elaborated glycopeptides can reveal structural details of the glycoproteome, thus our results could give important information on the glycome in EOC cells, and the identification of other O-glycoproteins/mucin-like targets whose aberrant expression may be modulated by these in EOC. Taken together, the ability to mark differences in the glycosylation of proteins between cancer cells and control cells can emphasize glycobiology as a promising field for potential biomarker identification.

Les maladies complexes sont des maladies multifactorielles dans lesquelles plusieurs gènes et facteurs environnementaux peuvent intervenir et interagir. De nombreuses études ont identifié des locus (gènes ou régions chromosomiques), avec ou sans effets marginaux, qui interagissent pour contribuer au risque de la maladie. Pour les études d'association par polymorphismes, plusieurs méthodes ont été développées récemment pour évaluer l'interaction gène-gène. Cependant, les études d'association par haplotypes donnent parfois une meilleure puissance pour détecter l'association. Mais, la majorité de ces dernières ne permet pas d'évaluer les interactions entre les haplotypes de deux gènes et celles qui le permettent présentent des restrictions, comme l'utilisation du phénotype de la maladie en dichotomique (présence ou absence de la maladie) ou encore n'ajustent pas pour les facteurs environnementaux. Cette thèse traite cette problématique en deux volets : méthodologique et appliqué. Au niveau méthodologique, cette thèse rapporte une nouvelle méthode statistique pour effectuer l'analyse simultanée et l'analyse conditionnelle de deux régions indépendantes (gènes ou régions chromosomiques) dans les études d'associations par haplotypes des maladies complexes. Une étude de simulation a été effectuée pour confirmer sa validité. En présence d'un effet d'interaction entre les haplotypes de deux gènes avec ou sans effets marginaux, les résultats de l'étude de simulation ont montré que notre modèle d'analyse conditionnelle a plus de puissance pour détecter l'association et donne une estimation plus précise des effets comparativement aux méthodes alternatives disponibles actuellement. Au niveau appliqué, l'approche de la cartographie fine dans un premier échantillon de Québec avec une réplication dans un échantillon indépendant de Toronto a été mise à profit pour raffiner l'étude de deux gènes candidats de l'ostéoporose : ESRRG (estrogen receptor-related gamma) et ESRRA (estrogen receptor-related alpha). Pour ESRRG, cette approche combinée aux deux méthodes d'analyse, par polymorphismes ou par haplotypes, confirma son implication dans l'étiologie de la maladie chez les femmes d'origine européenne, tandis que pour ESRRA, elle a constitué une investigation approfondie révélant une association dans un premier échantillon de femmes préménopausées de Québec, mais sans réplication dans un deuxième échantillon indépendant de femmes préménopausées de Toronto. Puisque les deux gènes étudiés appartiennent au même sentier métabolique, l'effet conditionnel de ESRRA sachant ESRRG a été évalué par notre méthode. Cette analyse a révélé une association dans un premier échantillon, mais, encore une fois, sans réplication dans le deuxième échantillon. Ces résultats suggèrent que le premier gène est un gène de susceptibilité de l'ostéoporose. Toutefois, notre étude n'était pas concluante en ce qui concerne l'effet du deuxième gène ainsi que son effet conditionnel sachant l'effet du premier. Ainsi, une réplication dans un échantillon indépendant, de même taille ou plus grande que celle de l'échantillon de Québec, s'avère nécessaire pour confirmer ou infirmer les résultats observés chez les femmes provenant de la région métropolitaine de Québec.