Les arbovirus (virus transmis par des arthropodes) sont à l'origine de maladies humaines telles que la dengue, le chikungunya ou encore le Zika. Le moustique Aedes aegypti, est le vecteur majeur de ces trois arbovirus. La faible efficacité des méthodes de contrôle des populations de moustiques, principalement réalisées au moyen d'insecticides chimiques ouvre un champ de développement de nouvelles approches en lutte antivectorielle. Le moustique, hôte vecteur, contrôle la réplication virale en limitant les réponses immunitaires antivirales. La machinerie RNA interférence (RNAi) est la voie jouant un rôle majeur dans l'immunité antivirale chez le moustique. Alors que le rôle des deux voies, siRNA (" small interfering RNA ") et piRNA (" piwi-interfering RNA "), est de mieux en mieux compris dans les réactions antivirales du vecteur, peu de connaissances sont disponibles à ce jour en ce qui concernent les interactions entre la voie miRNA (" micro RNA ") et les arbovirus. Ainsi, nous proposons une analyse détaillée des mécanismes par lesquels les miARN tentent de réguler la réplication virale chez le moustique. Dans la première partie de la thèse, nous avons effectué une analyse génomique pour identifier les miRNAs pouvant interagir chez Ae. aegypti avec divers lignées/génotypes des virus chikungunya (CHIKV), de dengue (DENV) et de Zika. Avec l'aide d'outils de prédiction faisant appel à divers algorithmes, plusieurs sites de liaison de miARN avec différents lignées/génotypes de chaque arbovirus ont été identifiés. Nous avons ensuite sélectionné les miARN pouvant cibler plus d'un arbovirus et nécessitant un faible seuil d'énergie lors de la formation des complexes entre l'ARNm. / Mosquito-borne arboviruses cause some of the world’s most devastating diseases and are responsible for recent dengue, chikungunya and Zika pandemics. The yellow-fever mosquito. Aedes aegypti, plays an important role in the transmission of all three viruses. The ineffectiveness of chemical control methods targeting Ae. aegypti makes urgent the need for novel vector-based approaches for controlling these diseases. Mosquitoes control arbovirus replication by triggering immune responses. RNAi machinery is the most significant pathway playing a role on antiviral immunity. Although the role of exogenous siRNA and piRNA pathways in mosquito antiviral immunity is increasingly better understood, there is still little knowledge regarding interactions between the mosquito cellular miRNA pathway and arboviruses. Thus further analysis of mechanisms by which miRNAs may regulate arbovirus replication in mosquitoes is pivotal. In the first part of the thesis, we carried out genomic analysis to identify Ae. aegypti miRNAs that potentially interact with various lineages and genotypes of chikungunya (CHIKV), dengue (DENV) and Zika viruses. By using prediction tools with distinct algorithms, several miRNA binding sites were commonly found within different genotypes/and or lineages of each arbovirus. We further analyzed the miRNAs that could target more than one arbovirus and required a low energy threshold to form miRNA-vRNA (viral RNA) complexes and predicted potential RNA structures using RNAhybrid software. Thus, we predicted miRNA candidates that might participate in regulating arboviral replication in Ae. aegypti. In the second part of the thesis, we developed a miRNA-based approach that results in a dual resistance phenotype in mosquitoes to dengue serotype 3 (DENV-3) and chikungunya (CHIKV) viruses for stopping arboviruses spreading within urban cycles. The target viruses are from two distinct arboviral families and the antiviral mechanism is designed to function through the endogenous miRNA pathway in infected mosquitoes. Ten artificial antiviral 4 miRNAs capable of targeting ~97% of all published strains were designed based on derived consensus sequences of CHIKV and DENV-3. The antiviral miRNA constructs were placed under control of either an Aedes PolyUbiquitin (PUb) or Carboxypeptidase A (AeCPA) gene promoter triggering respectively expression ubiquitously in the transgenic mosquitoes or more locally in the midgut epithelial cells following a blood meal. Challenge experiments using viruses added in blood meals showed subsequent reductions in viral transmission efficiency in the saliva of transgenic mosquitoes as a result of lowered infection rate and dissemination efficiency. Several components of mosquito fitness, including larval development time, larval/pupal mortality, adult lifespan, sex ratio, and male mating competitiveness, were examined: transgenic mosquitoes with the PUb promoter showed minor fitness costs at all developing stages whereas those based on AeCPA exhibited a high fitness cost. Further development of these strains with gene editing tools could make them candidates for releases in population replacement strategies for sustainable control of multiple arbovirus diseases.

Le développement larvaire de Leptopilina boulardi (guêpe endoparasitoïde) a lieu dans la larve de Drosophile hôte, principalement D. melanogaster. La réponse immunitaire de l’hôte est l’encapsulement, formation d’une capsule mélanisée formée de couches d’hémocytes spécialisés, les lamellocytes, autour de l’œuf du parasitoïde. Le succès de L. boulardi repose sur l’injection de venin qui bloque l’action des lamellocytes. Ce venin, contient des composants protéiques et des vésicules originales baptisées vénosomes. J’ai montré que deux facteurs de virulence (VFs), LbGAP et LbGAP2, s’intègrent aux vénosomes lors de leur assemblage qui semble se faire de façon extracellulaire dans le canal reliant la glande à venin au réservoir. La microinjection de vénosomes purifiés comme celle du venin inhibe l’encapsulement. Les vénosomes marqués par fluorescence et les VFs co-immunolocalisent dans les lamellocytes de l’hôte après injection, leur internalisation passe par une endocytose flotilline/raft-domaine dépendante. Le taux d’internalisation diffère fortement entre les espèces hôtes de Drosophile testées (D. melanogaster>D. simulans>D. yakuba>D. suzukii) et il est corrélé au taux de réussite parasitaire, suggérant l’existence d’un récepteur spécifique sur les lamellocytes de D. melanogaster. Grâce à la souche mutante HopTum-l qui produit des lamellocytes constitutivement, j’ai séparé ces cellules et entrepris l’analyse protéomique de leur membrane pour identifier des récepteurs candidats. Mes résultats démontrent que les vénosomes sont des véhicules de transport interespèces impliqués dans la virulence parasitaire et qu’ils représentent un nouveau niveau de spécificité d’hôte. / Endoparasitoid wasps, such as Leptopilina boulardi (Figitidae), develop inside Drosophila host larvae, mainly D. melanogaster. Egg oviposition normally results in a capsule formation by specialized haemocytes, the lamellocytes, associated with a melanization reaction. The parasitic success of L. boulardi relies on injection with the egg of venom that blocks the action of lamellocytes. This venom, synthesized at the level of a specialized gland and stored in a reservoir, contains protein components and original vesicles (venosomes). I have shown that two described virulence factors, LbGAP and LbGAP2 (VFs), are embedded in venosomes during their assembly which seems to occur extracellularly in the duct connecting the venom gland to the reservoir. Microinjection of purified venosomes protects the egg from encapsulation like venom injection. Fluorescently labelled venosomes and VFs co-immunolocalize in lamellocytes after injection and their internalization involves a flotillin/raft-domain-dependent endocytosis. The venosomes internalization rate differs significantly between the Drosophila host species tested (D. melanogaster>D. simulans>D. yakuba>D. suzukii) and is correlated with the parasite success rate, suggesting the existence of specific receptor on lamellocytes of D. melanogaster. Using the HopTum-1 mutant that constitutively produces lamellocytes, I have purified these cells and performed proteomic analysis of their membrane to identify candidate receptors. My results demonstrate that venosomes are interspecies transport vehicles involved in parasite virulence that represent a new level of host specificity.

Une meilleure compréhension des mécanismes de résistance aux agents pathogènes couplée à une caractérisation de la capacité immune devient un axe de recherche prioritaire en élevage. L’objectif global de la thèse est d’exploiter des informations de phénotypage, de génétique et de génomique pour étudier l’architecture génétique de la capacité immune chez le porc et contribuer à l’identification de marqueurs génétiques et de biomarqueurs sanguins prédictifs de variations de niveaux de paramètres immuns. Le projet s’articule autour de trois axes complémentaires et les résultats obtenus sont basés sur l’exploitation des jeux de données issus des projets IMMOPIG et SUS_FLORA financés par l’ANR, pour lesquels des cohortes de 450 et 560 porcelets ont été prélevés à 60 jours d’âge, trois semaines après une vaccination contre Mycoplasma hyopneumoniae.Nous avons analysé le déterminisme génétique de l’expression des gènes dans le sang par une analyse eGWAS (génotypage 60K SNP et transcriptome du sang pour 242 animaux) validée pour partie par une étude de la régulation spécifique d’allèles (ASE) des transcrits (RNA-Seq sur 38 animaux). Les résultats d’eGWAS mettent en évidence de multiples associations locales (n=2839) et à distance (n=1752) entre des polymorphes SNP et des variations de transcription, réparties sur l’ensemble des chromosomes. Les analyses ASE confirment l’importance du contrôle génétique en cis, avec une régulation allélique trouvée pour 763 gènes. Les fonctions biologiques associées sont notamment reliées au processing des ARN et à l’immunité. La région du complexe majeur d’histocompatibilité a été trouvée particulièrement riche en eQTL et ASE. L’ensemble de ces données a permis d’établir, pour le porc, une première cartographie des eQTL et gènes soumis à ASE dans le sang.Nous avons étudié les co-variations entre des paramètres immunitaires et le transcriptome du sang pour 243 individus. Les paramètres immunitaires incluent la numération formule sanguine, la caractérisation de sous-populations cellulaires par cytomètre de flux, des dosages sériques (protéine C réactive, haptoglobine, anticorps spécifiques anti Mycoplasma hyopneumoniae), des dosages de réponse suite à des stimulations in vitro du sang total (phagocytose, cytokines IL1b, IL2, IL6, IL8, IL10, TNFa, INFg). Nous avons confirmé l’héritabilité de nombreux paramètres immuns et identifié des covariations avec des profils géniques, offrant des hypothèses sur des biomarqueurs candidats.Nous avons également conduit une analyse fonctionnelle sur quatre animaux de 70 jours d’âge pour caractériser et comparer les profils de transcrits du sang et de trois tissus lymphoïdes associés au tube digestif (ganglion mésentérique, plaques de Peyer jéjunales et iléales). Les données RNA-Seq ont mis en évidence des différentiels d’expression entre les tissus, ce nombre étant plus limité entre les deux types de plaques de Peyer. De manière tout à fait intéressante, parmi les fonctions biologiques enrichies par les gènes différentiellement exprimés entre les deux plaques de Peyer, sont identifiées les voies de différenciation lymphocytaires Th1 et Th2, en cohérence avec une surabondance de lymphocytes B dans les plaques de Peyer iléales.L’ensemble de ces résultats apporte des informations nouvelles pour avancer dans la compréhension du déterminisme génétique des variations de paramètres immunitaires chez le porc, la recherche de polymorphismes causaux de ces variations et l’identification de biomarqueurs sanguins pertinents pour phénotyper la compétence immunitaire. / A better understanding of the mechanisms for resistance to pathogens along with the characterization of the immune capacity has become a priority for research in breeding. The overall objective of this PhD project was to use phenotyping, genetic and genomic information to study the genetic architecture of the immune capacity in the pig and to contribute to the identification of genetic markers and blood biomarkers that predict variations of immune parameter levels. The study was focused on three complementary axes and the results obtained were based on the use of data collected as part of the IMMOPIG and SUS_FLORA projects financed by the ANR, for which 450 and 560 piglet cohorts were sampled at 60 days of age, three weeks after vaccination against Mycoplasma hyopneumoniae.We analyzed the genetic determinism of gene expression in the blood using an eGWAS (60K SNP genotyping and blood transcriptome for 242 animals) confirmed in part by an allele specific expression (ASE) of transcripts (RNA-Seq on 38 animals). The eGWAS results showed multiple local (n=2839) and distant associations between the SNP polymorphisms and transcription variations, spread over all the chromosomes. The ASE analyses confirmed the cis genetic control of gene expression, with allele regulation being found for 763 genes. The biological functions associated were notably associated with RNA processing and immunity. The region of the major histocompatibility complex was found particularly rich in eQTL signals and genes with ASE in the blood.We studied the co-variations between immune parameters and blood transcriptomes for 243 individuals. The immune parameters included the blood count, cell subpopulation characterization by flow cytometry, serum assays (reactive C protein, haptoglobin, antibodies specific for Mycoplasma hyopneumoniae), immune response after in vitro stimulation of peripheral blood (phagocytosis, IL1b, IL2, IL6, IL8, IL10, TNFa, INFg cytokines). We confirmed the heritability of numerous immune parameters and identified covariations with gene profiles, providing hypotheses on biomarker candidates.We also led a functional analysis on four animals at 70 days-of-age in order to characterize and compare the transcriptome profiles of peripheral blood and three gut-associated lymphoid tissues (mesenteric lymph nodes, jejunal and ileal Payer’s patches). The RNA-Seq data showed differential expression between tissues; this number was more limited between the two types of Peyer’s patches. Interestingly, among the biological functions enriched by the differentially expressed genes between the Peyer’s patches, we identified the Th1 and Th2 lymphocyte differentiation pathways, which was in agreement with an over-abundance of B lymphocytes in the ileal Peyer’s patches.Together these results provide new information on the understanding of the genetic determinism of immune parameter variations in the pig, the search for causal polymorphisms of these variations and the identification of relevant blood biomarkers for phenotyping immune competence.

Le génome humain contient plus de huit cents gènes de récepteurs olfactifs et 25 gènes derécepteurs au goût amer, qui sont exprimés dans de nombreux tissus. Très peu de données existentsur leur présence au niveau des muqueuses nasosinusiennes humaines. Les récepteurs olfactifs ontprobablement des fonctions en dehors de l’olfaction. Il est donc nécessaire d’établir lesquels d’entreeux participent à l’olfaction en les recherchant au sein de la muqueuse olfactive. Par ailleurs, lesrécepteurs au goût amer participent potentiellement à d’autres processus physiologiquesindépendants de la gustation. Au niveau du nez et des sinus, ces récepteurs pourraient êtreimpliqués dans l’immunité innée nasale.La première partie de ce travail s’est intéressée à l’expression des gènes des récepteurs olfactifs dansla muqueuse olfactive humaine. Des prélèvements de muqueuse olfactive entière ont pu êtreréalisés lors de 26 autopsies, puis analysés par les techniques de RT-qPCR. Nous mettons en évidenceque 273 gènes sont exprimés en moyenne. Un groupe de 90 gènes est exprimé chez tous les sujets,un autre groupe de 140 gènes est exprimé chez plus de la moitié des sujets et enfin un derniergroupe de 125 gènes est exprimé chez moins de la moitié des sujets. Cette variabilitéinterindividuelle d’expression des gènes de récepteurs olfactifs pourrait donc intervenir dans lavariabilité des performances olfactives entre individus. Nous avons également réalisé une deuxièmesérie de six prélèvements dans le but de préciser si une différence d’expression existait entre lamuqueuse olfactive antérieure et postérieure. Nos résultats montrent une expression semblableentre ces deux parties.La deuxième partie de ce travail a été consacrée aux récepteurs au goût amer. Le premier objectifconsistait à déterminer parmi les gènes de cette famille de 25 récepteurs, lesquels étaient expriméset à quel niveau dans la sphère nasosinusienne. Nous avons eu recours à la même approche baséesur la RT-qPCR, pour identifier et quantifier les ARN messagers de ces récepteurs au sein de septrégions des muqueuses nasosinusiennes provenant de prélèvements obtenus lors de sept autopsies.Nos résultats montrent une expression similaire parmi les différentes régions étudiées.Enfin, partant de données de la littérature qui suggèrent un rôle du récepteur au goût amer T2R38dans l’immunité nasale innée, nous avons exploré in vitro la capacité de ce récepteur à reconnaîtredifférents métabolites bactériens. Nos résultats montrent 7 nouveaux agonistes, suggérant que lerécepteur T2R38 est capable de détecter des métabolites bactériens plus variés que ce qui étaitprécédemment connu. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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

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La perte de l'homéostasie suite à une infection ou une blessure est toujours accompagnée par une réponse inflammatoire dont la fonction est de rétablir l'intégrité du tissu et des processus physiologiques. Le système immunitaire inné est un élément critique de la réponse inflammatoire et ses activités incluent le confinement et l'élimination de l'agent infectieux et/ou blessant et la promotion de la réparation du tissu. Ces rôles différents de l'immunité innée surviennent à travers des phases différentes, chacune caractérisée par son propre amalgame d'effectifs moléculaires, cellulaires et de systèmes physiologiques. L'efficacité de la réponse inflammatoire est dépendante de son habilité à coordonner ces différents effecteurs. La cytokine pro-inflammatoire interleukine 1 beta (IL-ß) est un des plus importants coodonnateurs de la réponse inflamatoire. Son activité pléiotropique affecte essentiellement tous les types cellulaires. Les travaux menant à cette thèse de doctorat ont étudié le rôle de la signalisation intracellulaire activée par l'IL-ß dans la coordination de la réponse inflammatoire dans deux contextes de pathologie différents. Une première étude a investigué le rôle de cette signalisation dans la modulation de l'activité neuronale en réponse à une lésion excitotoxique. Cette étude a démontré que l'activation d'une voie de signalisation en aval de la protéine accessoire IL-1 RAcPb promeut la transcription du gène neuroprotecteur codant pour la calpastatine. Cela confère aux neurones une protection tardive, augmentant ainsi leur survie à long terme suite à une lésion excitotoxique. Une deuxième étude a ciblé les mécanismes moléculaires et cellulaires activés dans la vasculature cérébrale par l'IL-ß circulant lors d'une activation systémique de l'immunité innée et qui mènent à la synthèse de prostaglandines de type E₂. L'activité de ces dernières est critique pour la stimulation de l'axe corticotrope et le relâchememt systémique de glucocorticoïdes, qui pourront alors inhiber la réponse inflammatoire et ainsi empêcher son emballement. Cette étude a démontré que l'activation de la voie de signalisation MyD88 par l'IL-ß dans les cellules endothéliales, mais pas dans les macrophages périvasculaires, est nécessaire et suffisante pour assurer une production normale de PGE₂ et l'activation de l'axe corticotrope. Ensemble, ces études supportent l'hypothèse que l'IL-ß est un coordonnateur clé de la réponse inflammatoire et contribuent à notre compréhension des mécanismes que cette cytokine régule pour promouvoir le retour à l'homéostasie.

Les virus herpès simplex (VHS) possèdent une propriété biologique unique très importante, soit la neurovirulence. Les VHS peuvent ainsi atteindre le système nerveux central (SNC) et causer une encéphalite. Cette infection déclenche une réponse inflammatoire menant à l'infiltration de cellules immunitaires périphériques dans le SNC. De ce fait, l'encéphalite représente l'infection associée au VHS de type 1 (VHS-1) la plus dévastatrice et est la principale cause d'encéphalite sporadique virale, potentiellement fatale dans les pays développés. Bien que différents modèles animaux permettent l'étude de l'encéphalite, la complexité du SNC et de sa réponse immunitaire en limite encore notre compréhension. L'objectif de recherche principal de cette thèse est de mieux comprendre la réponse immunitaire innée impliquant différentes voies de signalisation associées à la reconnaissance du VHS-1. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse de doctorat ont permis de démontrer le rôle clé de 1TFN-β, de la voie de signalisation des récepteurs Tolllike 3 (TLR3) et TLR9 ainsi que des protéines adaptatrices TRIF et IPS-1. Ainsi, le prétraitement des souris par un agoniste du TLR3 permet de créer un environnement proinflammatoire qui est néfaste à la replication virale initiale, permettant, à des temps plus tardifs, de diminuer la production de cytokines et de la charge virale. De plus, la stimulation de la voie du TLR9 est bénéfique avant l'infection, mais il est nécessaire de contenir celle-ci suite à l'infection. Comme il l'a déjà été suggéré, 1TFN-β peut exercer un effet bénéfique contre l'infection au VHS-1 mais le dosage et le temps d'administration après l'infection peuvent fortement influencer la replication virale et la survie. Enfin, les protéines adaptatrices TRIF et IPS-1 jouent un rôle très important au niveau de la réponse immunitaire innée en menant à la production d'IFN-β, bien que TRIF affecte davantage la replication virale précoce qu'IPS-1. Ainsi, au cours de ce doctorat, plusieurs modèles expérimentaux ont été développés pour mieux comprendre la réponse immunitaire innée au niveau du SNC au cours de l'encéphalite herpétique, le recrutement de différentes cellules immunitaires ainsi que pour mieux caractériser le rôle de l'IFN-β.

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