Un objectif fondamental de la biologie évolutive est de comprendre comment l’information contenue dans le génotype peut être transmise au phénotype. Les hybrides, issus du croisement entre deux espèces différentes, représentent une opportunité unique d’explorer le lien qui existe entre génotype et phénotype. L’hybridation peut mener à la mise en place de phénotypes extrêmes (tels que l’hétérosis ou la sous-dominance) et beaucoup d’études s’intéressent aux bases génétiques de ces phénotypes. Pourtant, il y a une véritable lacune dans notre compréhension du lien entre génotype et phénotype chez les hybrides. Notre hypothèse était que ce lien se fait par l’intermédiaire des complexes protéiques et que l’hybridation devrait induire une réorganisation des complexes. Pour tester cette hypothèse, nous avons utilisé une méthode d’étude des complexes protéiques (SEC-PCP-SILAC) qui permet de cibler un grand nombre de complexes dans la cellule. Des hybrides de levures ont été générés au laboratoire et SEC-PCP-SILAC a été utilisé pour comparer les complexes protéiques des hybrides par rapport aux complexes parentaux. Nous avons été en mesure de capturer une large fraction de l’interactome avec la détection de 39% des complexes protéiques présents chez la levure. Nos résultats mettent en évidence la robustesse générale des complexes protéiques après hybridation. Toutefois, des modifications non négligeables du réseau d’interactions ont aussi été détectées. Ces modifications affectent deux voies biologiques majeures : la voie de synthèse du glucose et la voie liée à l’activité ribosomale. Ce sont des voies candidates intéressantes pour expliquer la différence de phénotype qui peut exister entre parents et hybrides. Finalement, l’utilisation d’une méthode alternative, la PCA, a permis de complémenter les données de spectrométrie de masse, en démontrant notamment la présence d’interactions parentales (intra-espèces) et chimériques (inter-espèces) chez les hybrides. Ce mémoire souligne ainsi l’importance d’adopter une approche intégrative pour une meilleure compréhension du lien génotype-phénotype. / A fundamental goal in evolutionary biology is to understand how the information contains in the genotype can be transmitted to the phenotype. Hybrids, that are the result of the cross between different species, represent a unique opportunity to investigate the link between genotype and phenotype. Hybridization can lead to extreme phenotypes (such as heterosis or underdominance) and many studies try to understand the genetic bases of these phenotypes. However, there is a real gap in our understanding of the link between genotype and phenotype in hybrids. Our hypothesis was that protein complexes would play a key role and that hybridization would lead to changes in the organisation of protein complexes. To test this hypothesis, we used a method (SEC-PCP-SILAC) that allows studying broadly protein complexes in the cell. Hybrids between yeast species were generated in the laboratory and SEC-PCP-SILAC was applied to compare the protein complexes of the hybrids with their parental species. We were able to detect a large fraction of the interactome with the identification of 39% of the protein complexes reported in yeast. Our results highlight the general robustness of the protein complexes after hybridization. However, some significant changes of the interaction networks were also detected in hybrids. These modifications involve two main biological pathways: the glucose synthesis pathway and the ribosomal activity pathway. They are promising candidates to explain the phenotypic differences between hybrids and parents. Finally, a complementary PCA approach was used to complement the mass-spectrometry data and we demonstrated the presence of both parental (within species) and chimeric (between species) interactions. This thesis emphasizes the importance to use an integrative approach for a better understanding of the link between genotype and phenotype.

Les cartes génétiques dérivées de l’étude d’une seule population de cartographie souffrent typiquement de plusieurs lacunes dont une couverture incomplète du génome et une résolution limitée. Une carte génétique consensus est une carte issue de la fusion de multiples cartes génétiques individuelles et permet de remédier à ces lacunes. Cette étude avait pour objectif de construire une carte génétique consensus à haute densité pour le soja (Glycine max (L.) Merr.) canadien au moyen de marqueurs obtenus par génotypage par séquençage (GBS). Six populations biparentales, dont l’effectif variait entre 278 et 365 lignées, ont été génotypées par GBS. Dans un premier temps, nous avons généré une carte génétique pour chaque population. Les tailles de ces cartes variaient entre 1869,3 cM et 2286,7 cM. Au total, quatre-vingt-trois (83) intervalles non-couverts ayant une taille > 10 cM (le maximum étant de 34,8 cM) ont été recensés. Ensuite, les six (6) cartes génétiques individuelles ont été fusionnées pour produire une carte consensus couvrant 99,5 % du génome, totalisant 16 311 SNP, s’étendant sur 2075,2 cM et comptant seulement deux intervalles dépourvus de marqueurs dont la taille excédait 10 cM. Cette carte consensus a ainsi pu remédier aux carences des cartes individuelles. Elle est considérée de meilleure qualité comparée aux cartes consensus précédentes, y compris la plus récente issue de 40 populations NAM (Nested Association Mapping ). En effet, cette dernière recèle encore 36 intervalles non couverts de > 10 cM et couvre une moins grande portion du génome. Finalement, la carte consensus GBS présente une meilleure cohérence entre la position physique et la position génétique des marqueurs. Grâce à cette carte consensus, nous avons pour chaque marqueur SNP dérivé du GBS une position à la fois sur la carte physique et sur la carte génétique, une information utile pour de nombreuses analyses génétiques et génomiques. / Genetic linkage maps using only one mapping population are described as maps with low resolution. These maps typically retain gaps, i.e. regions that are not covered by any markers. Consensus genetic maps were developed to overcome such limitations. They are generated by merging individual maps and using the common markers as reference points. The aim of this study was to generate a high-density consensus map for Canadian soybean using markers generated by genotyping by sequencing (GBS). Six mapping populations of varying size (n = 278 to 365) were genotyped using GBS. In a first step, we generated individual genetic maps. The size of the resulting maps varied between 1869.3 cM and 2286.7 cM and a total of 83 gaps with a size > 10 cM (the largest gap size was 34.8 cM) were observed across the six maps. In a second stage, we merged the six individual genetic maps to generate a single consensus map. On this map, 16,311 SNPs were assigned a position and these markers covered 99.5% of the genome. The map extends over 2075.2 cM and the number of gaps > 10 cM was reduced to only two. This map therefore overcame the limitations of the individual genetic maps and is superior to the previous consensus genetic maps such as the consensus genetic map generated from 40 nested association mapping (NAM) populations. The NAM map contains 36 gaps with a size > 10 cM and covers a smaller portion of the genome. In addition, the order of markers was much more concordant in the GBS map, when comparing the genetic and the physical positions. Thanks to this consensus map, we were able to assign both a physical and a genetic position for every SNP generated using GBS. These two types of information are important for many genetic and genomic studies.

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

L’apparition et le maintien d’écotypes adaptés à différentes niches écologiques, en situation de sympatrie, est régit par une multitude de facteurs. Ceux-ci sont essentiels pour la compréhension des processus évolutifs impliqués mais aussi pour la gestion et la conservation des populations en question. Le touladi (Salvelinus namaycush) est un salmonidé reconnu pour la présence d’écotypes liée à l’utilisation des ressources et de l’habitat à travers l’Amérique du Nord. Un total de quatre écotypes a été décrit vivant dans le lac Supérieur, se différenciant par l’habitat utilisé, l’alimentation, la morphologie ainsi que l’ostéologie. L’objectif principal de la présente étude était de quantifier l’étendue de la différentiation génétique entre les différents sites d’échantillonnage ainsi qu’entre les différents écotypes. Un second objectif était d’identifier des marqueurs potentiellement sous sélection entre les différents écotypes reflétant de possibles adaptations locales. Pour ce faire, un total de 486 individus, représentant les quatre écotypes pour chacun des quatre sites d’échantillonnages, a été génotypé à 6822 SNPs (polymorphisme de nucléotide simple). De plus, des analyses morphométriques ont été effectuées afin de caractériser l’ampleur de la divergence morphologique entre les écotypes à chacun des sites. Les résultats ont montré une différentiation génétique, bien que faible, plus prononcée entre les sites d’échantillonnage qu’entre les écotypes à chacun de ces sites. Des indices indiquant la présence de sélection divergente ont aussi été décelés entre les écotypes ou en association avec des variations morphologiques, dont certains marqueurs représentant des traits importants dans la divergence des différents écotypes. Les résultats de cette étude permettront une meilleure gestion et conservation des populations de touladi du lac Supérieur en plus d’éclairer le choix possible de populations sources pour l’ensemencement des autres Grands Lacs. / Understanding the emergence and maintenance of sympatric ecotypes adapted to various trophic niches is a central topic in evolutionary biology, and also has implications for conservation and management. Lake Trout (Salvelinus namaycush) is renowned for the occurrence of phenotypically distinct ecotypes linked to resource and habitat use throughout North America. A total of four ecotypes have been described in Lake Superior that differ in terms of habitat, diet, morphology and osteology. The principal objective of this study was to quantify the extent of genetic differentiation among sampling sites and among ecotypes. The secondary objective was to identify markers potentially under divergent selection among the four ecotypes that may underlie local adaptation. To this end, a total of 486 individuals were genotyped at 6822 SNPs (single nucleotide polymorphism). In addition, these analyses were conducted alongside morphometric analyses to characterise the extent of morphological divergence among ecotypes within each sampling site. Results reveal that overall genetic differentiation is weak and is higher among sites than among ecotypes within each site. Moreover, we found evidence for divergent selection among ecotypes, and in some instances in association with morphological variation. These markers represent ecologically important traits linked to ecotype divergence. Results from this study will benefit management and conservation practices, and will guide the choice of source populations for stocking in the Great Lakes.

Le glaucome primaire à angle ouvert (GPAO) est caractérisé par une dégénérescence du nerf optique causant une perte des champs visuels périphériques. Onze loci ont été cartographiés pour la maladie, mais seulement trois gènes ont été caractérisés: TIGR/myocilin, optineurin et WDR36. Cette étude utilise l'analyse de liaison génétique et le génotypage à haut débit pour cartographier les gènes responsables du GPAO dans la population fondatrice canadienne-française. Onze familles (365 individus) furent testées au locus GLC1D (8q23) par analyse de liaison génétique en utilisant des marqueurs microsatellites. Deux familles démontrant une liaison potentielle furent agrandies et une troisième famille fut aussi étudiée en profondeur. Nous avons aussi génotype 343 patients non apparentés et 73 individus normaux sur le même locus pour trouver une signature allélique commune. Des deux familles agrandies, une a démontré l'absence de liaison, tandis que l'autre semble être liée au locus GLC1D. Cette dernière famille (RN) possède une valeur lod maximale de 1,34 à 9 = 0,0 au marqueur D8S555. De plus, une autre famille (TB) possède une valeur lod maximale de 0,4 à 6 = 0,0 au marqueur D8S200, en utilisant un modèle de transmission autosomique dominante à pénétrance incomplète. Sauf pour une phénocopie, un haplotype caractéristique co-ségrégue avec la maladie dans chacune des deux familles. De plus, une signature allélique, comprises entre les marqueurs D8S1779 et D8S281, représentant une région de 0,46 cM (1,27 Mb), fut trouvée comme étant significativement plus fréquente chez les patients malades que chez les individus normaux Nos résultats démontrent que le GPAO dans deux des familles étudiées serait potentiellement lié au locus GLC1D sur le chromosome 8q23. De plus, la signature allélique découverte semble confirmer la présence d'un gène muté causant le glaucome dans cet intervalle. Cette signature permet en plus de prioriser un gène candidat, CSMD3, pour le séquençage. L'étape suivante sera d'entreprendre le séquençage des gènes candidats cartographiés dans cet intervalle, en commençant par CSMD3, pour trouver les mutations délétères. / Primary open angle glaucoma (POAG) is characterized by an optic nerve degeneration, which causes the lost of peripheral visual fields. Up to date, eleven loci have been mapped, but only three genes have been characterized: TIGR/myocilin, optineurin and WDR36. Our study uses genetic linkage analysis and high throughput genotyping to map genes responsible for POAG in the founding population of French Canadians. Eleven families (365 individuals) have been tested on the GLCID locus (8q23) by genetic linkage analysis, using microsatellite markers. Two families, who showed linkage potential, were further extended and a third family was also further studied. We have also genotyped 343 unrelated patients and 73 controls on this same locus to find possible common allelic signatures. Of the two extended families, one showed no signs of linkage, while the other seems to be linked to GLCID. This family (RN) has a maximum lod score value of 1,34 at 0 = 0,0 for marker D8S555. Furthermore, another family (TB) showed a maximum led score of 0,4 at 0 = 0,0 for marker D8S200, using an autosomal dominant transmission model with incomplete penetrance. Excluding one phenocopy, a common haplotype co-segregates with glaucoma in both these families. In addition, an allelic signature, located between markers D8S1779 and D8S281, representing a region of 0,46 cM (1,27 Mb), was found to he significantly more common in affected individuals when compared to controls. Our results demonstrate that POAG in two of the studied families is potentially linked to locus GLC I D on chromosome 8q23. Furthermore, the allelic signature found in this region only confirms with more evidence the presence of a disease causing gene. Additionally, this signature provides information permitting the prioritization of a particular candidate gene, CSMD3. The next step will be the sequencing of candidate genes mapped in the defined interval to find disease causing mutations.

Les dystrophies héréditaires vitelliformes de transmission autosomique dominante représentent la 2ème cause de maculopathie après la maladie de Stargardt, maladie récessive monogénique (ABCA4). BEST1 et PRPH2 sont les deux gènes connus associés aux dépôts vitellins. L'étude d'une large cohorte de 88 patients ayant une dystrophie vitelliforme juvénile ou de l'adulte avec un criblage systématique des deux gènes BEST1 et PRPH2 nous a permis d'établir des recommandations en fonction des trois critères : l'âge, l'histoire familiale et le rapport d'Arden. Nous avons ensuite recherché de larges réarrangements (délétions, insertions) dans les familles négatives par MLPA. Deux cas de délétion exonique ont été retrouvés (délétion de l'exon 4 du gène BEST1, délétion de l'exon 2 du gène PRPH2). L'étude de l'exome d'une grande famille (3 générations, 10 sujets atteints) n'ayant pas de mutations exoniques ou de réarrangements, a permis de démontrer l'implication du gène IMPG1 qui code pour une glycoprotéine de la matrice interphotoréceptrice. La même mutation faux-sens hétérozygote a été retrouvée dans deux autres familles. Nous avons ensuite testé son paralogue IMPG2 qui code également une protéine de la matrice interphotoréceptrice. Une seule famille avec une forme modérée de dystrophie vitelliforme a une mutation faux-sens hétérozygote dans ce second gène. IMPG1 et IMPG2, deux gènes de la matrice interphotoréceptrice sont désormais à ajouter à la liste des gènes des dystrophies vitelliformes après BEST1 le gène majeur et PRPH2. / Vitelliform dystrophies represent the second cause of inherited macular dystrophies after Stargardt disease (monogenic disease linked to ABCA4). To date, BEST1 and PRPH2 are the only known genes involved in vitellin deposits. Considering a large cohort of 88 unrelated patients with juvenile or adult form of vitelliform dystrophy and after a systematic screening of both genes, we propose a rational for BEST1 and PRPH2 analysis according to age of onset, positive family history and Arden ratio. The second step was to consider large deletions or insertions in these genes in patients negative for BEST1 and PRPH2. Exonic deletions are rare: one exon 4 deletion of BEST1 and one exon 2 deletion of PRPH2. Whole exome sequencing in a large family (3 generations, 10 affected patients) revealed a hetezogygous missense variation in IMPG1 an interphotoreceptor matrix gene. IMPG1 was the causal gene in two additionnal families. In the same way, its paralog IMPG2 have been tested : only one family with an heterozygous missense mutation was found. IMPG1 and IMPG2 are two new genes involved in vitelliform dystrophies after BEST1 the main gene and PRPH2.

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

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

Le portage chronique du virus de l'hépatite B (HBV) en Afrique est très élevé, avoisinant parfois jusqu'à 30% dans certaines régions. Selon l'OMS, sur les 400 millions de personnes souffrant d'une infection chronique HBV, 70 à 140 millions vivent en Afrique avec un taux de décès annuel d'environ 250 000 cas par an. Les données concernant l'infection concomitante par le virus de l'hépatite D (HDV) virus satellite de l'HBV, sont rares car peu d'études ont été réalisées en Afrique. Malgré ce fort taux de prévalence, les données concernant la caractérisation moléculaire des souches HBV et HDV sont limitées ou inexistantes dans la plupart des pays d'Afrique Subsaharienne et en particulier dans région du Sahara, vaste zone multiethnique, de passage et de brassage de populations. Au cours de cette étude, nous avons voulu déterminer la prévalence et l'épidémiologie moléculaire des souches HBV et HDV circulant la région du Sahara (Niger et Mauritanie). Tout d'abord, nous avons étudié une cohorte de donneurs de sang du Niger porteurs de l'AgHBs. Nous avons trouvé que 80% des souches étudiées appartenaient au génotype E. De plus, nous avons identifié et caractérisé un nouveau recombinant HBV/D-HBV/E représentant près de 20% des souches étudiées. Les points de cassure se situaient dans des " points chauds " de recombinaison, régions impliquées dans les événements d'intégration du génome de l'HBV. Des analyses phylogénétiques extensives nous ont permis de le classer comme un nouveau sous génotype. Nous avons proposé HBV/D8. Nous avons par la suite, en collaboration avec des équipes locales, étudié la diversité génétique HBV en Mauritanie, pays voisin du Niger, au sein de différents groupes représentatifs de la population : femmes enceintes (n=1020), consultants (n=954), donneurs de sang (n=11110) et patients suivis pour une infection HBV chronique (n=300). Le taux de portage de l'AgHBs, était de 11 à 18 % selon les populations étudiées, classant la Mauritanie comme pays à haute endémie pour l'HBV. L'exposition à l'HBV était associée en analyse multivariée, au niveau d'éducation, à l'ethnie, à des antécédents de transfusion et à la profession chez les femmes enceintes et, chez les consultants, au sexe masculin. Sur le plan moléculaire, 3 génotypes différents circulaient en Mauritanie (n=240) : l'HBV/D (56,3%), l'HBV/E (34,6%) et l'HBV/A (8,8%). De façon intéressante, 30% des génotypes D circulant en Mauritanie étaient l'HBV/D8. Cette diversité de l'HBV peut être expliquée par la localisation géographique du Niger et de la Mauritanie comme zones de passage entre l'Afrique du Nord et l'Afrique Sub Saharienne où l'HDV/D et l'HBV/E respectivement sont prédominants. D'autre part, 14 à 33% des patients HBV positifs étaient également infectés par l'HDV. La présence d'anticorps anti-Delta était associée en analyse multivariée chez les consultants, à l'âge et au sexe masculin, et chez les donneurs de sang, à l'âge, au nombre de mariages, à la profession (militaire), à la résidence (région du désert) et à des antécédents d'hospitalisation. Sur le plan moléculaire, le génotype HDV-1 est largement majoritaire (90%) mais l'HDV-5 a aussi été isolé (10% des cas). En conclusion, ce travail souligne encore la forte prévalence des hépatites B et Delta au Niger et en Mauritanie. Nous avons aussi mis en évidence une diversité génétique importante des souches circulant et notamment la caractérisation d'un nouveau sous-génotype HBV/D8 hautement prévalent. Il convient d'évaluer la sévérité de la maladie hépatique liée à cette diversité génétique et à ce nouveau variant, notamment son implication éventuelle dans l'oncogenèse hépatique par des événements de recombinaison génétique.

Toxoplasma gondii est un parasite intracellulaire obligatoire potentiellement capable d’infecter tous les animaux homéothermes. L’Amérique du Sud, et plus particulièrement le Brésil occupe une place particulière dans l’épidémiologie de ce parasite cosmopolite en raison d’une part de formes cliniques sévères observées chez l’Homme et d’autre part d’une diversité génétique du parasite, sans équivalent jusqu’à présent sur d’autres continents. L’Etat de Rio de Janeiro présente des environnements très contrastés allant d’une ville capitale comportant différents degrés d’urbanisation à des zones isolées de haute altitude, habitat d’une faune très riche.Nous avons cherché à étudier l’influence de facteurs anthropiques et physiques sur l’épidémiologie du parasite dans différents environnements de l’Etat de Rio de Janeiro. Pour cela, nous avons d’une part étudié la séroprévalence chez les chats dans deux environnements avec différents degrés d’urbanisation de la ville de Rio, d’autre part mené des études d’épidémiologie moléculaire à l’aide de prélèvements sur des animaux de la ville de Rio, d’un parc national situé dans les zones de hautes altitudes et des zones rurales avoisinantes.L’étude de séroprévalence chez les chats dans la ville de Rio a permis de montrer l’intérêt de l’utilisation des prélèvements sur papier-filtre pour la réalisation de la technique de Modified-Agglutination-Test (MAT). Elle a révélé une différence significative de prévalence entre les chats errants du quartier résidentiel privé (4/107- 3,74%) et ceux du refuge municipal (32/265-12,08%). La densité des animaux et d’autres facteurs écologiques peuvent expliquer cette différence.La détection d’ADN toxoplasmique a été positive chez 8/16 chats de la ville de Rio, 14/18 animaux domestiques et 23/33 animaux sauvages de la zone d’amortissement du parc, 31/38 petits rongeurs ou marsupiaux piégés dans les zones de haute altitude. La détection a été positive sur les tissus de 3 félidés sauvages de la zone d’amortissement et sur les fèces d’un Puma yagouaroundi retrouvées dans le parc témoignant du rôle de ces félidés sauvages dans la contamination du sol aussi bien en zone préservée que dans les zones rurales proches du parc.Le génotypage par 15 marqueurs microsatellites a été possible pour 6 échantillons (dont une souche viable). Il a révélé une grande diversité génétique, mais aussi la présence aussi bien dans le parc qu’au centre-ville de Rio de souches appartenant aux lignées brésiliennes majeures BRII et BRIII. / Toxoplasma gondii is a protozoan parasite, potentially infecting all warm-blooded animals. In South America, and especially in Brazil, this cosmopolitan parasite presents some peculiarities due to an exceptional genetic diversity and the existence of severe clinical forms in Human, probably linked to the genetic background of some strains. In Brazil, the state of Rio de Janeiro presents highly contrasted environments from the city of Rio de Janeiro with different degrees of urbanizaton to isolated “sky islands”, hosting a rich and endemic fauna.We looked for physical and anthropic factors that may have an impact on the epidemiology of T. gondii in different environments of the state of Rio de Janeiro. We performed a seroprevalence study in cat populations living in 2 districts of Rio de Janeiro city with different degrees of urbanization, and molecular epidemiology studies on tissues of animals collected in Rio city, in a National Park characterized by “sky islands” and in intermediate and rural areas surrounding this park..The seroprevalence study on cats in Rio de Janeiro city allowed to show the value of blood sampling on filter-paper for performing the Modified-Agglutination-Test (MAT) for antibody detection in cats. There was a significant difference between seroprevalence observed in stray-cats from a residential district area with a relatively well-preserved natural environment (4/107- 3.74%) and in cats from a downtown public shelter (32/265-12.08%). Cat population density and other ecological factors may be involved in these differences.T. gondii DNA was detected in tissues of 8/16 cats from Rio city, 14/18 domestic and 23/33 wild animals in the area surrounding the park, and 31/38 small rodents or marsupials captured inside the National Park. DNA detection was positive in 3 tissues from wild felids found in the intermediate area surrounding the park and in feces from a Puma yagouaroundi found inside the park. This showed the role of wild felids in soil contamination in both environments.Genetic characterization using 15 microsatellite markers was successful for 6 samples, including one live strain (full genotyping for 5, and incomplete genotyping for one sample). This small sampling of strains was characterized by a large genetic diversity and revealed the presence of the main brazilian lineages, BRII and BRIII in isolated sky islands as well as in the city center of Rio de Janeiro.