Gene regulation mediated by transcription factors (TFs) is essential for all organisms. The functionality of TFs can largely be described by the fraction of time they occupy their regulatory binding sites on the chromosome. DNA-binding proteins have been shown to find their targets through facilitated diffusion in vitro. In its simplest form this means that the protein combines a random 3D search in the cytoplasm with 1D sliding along DNA. This has been proposed to speed up target location. It is difficult to mimic the in vivo conditions for gene regulation in biochemistry experiments; i.e. the ionic strength, chromosomal structure, and the presence of other DNA-binding macromolecules.    In this thesis single molecule imaging assays for live cell measurements were developed to study the kinetics of the Escherichia coli transcription factor LacI. The low copy number LacI, in fusion with a fluorescent protein (Venus) is detected as a localized near-diffraction limited spot when being DNA-bound for longer than the exposure time. An allosteric inducer is used to control binding and release. Using this method we can measure the time it takes for LacI to bind to different operator sequences. We then extend the assay and show that LacI slides in to and out from the operator site, and that it is obstructed by another DNA-binding protein positioned next to its target. We present a new model where LacI redundantly passes over the operator many times before binding.    By combining experiments with molecular dynamics simulations we can characterize the details of non-specific DNA-binding. In particular, we validate long-standing assumptions that the non-specific association is diffusion-controlled. In addition it is seen that the non-specifically bound protein diffuses along DNA in a helical path.    Using microfluidics we design a chase assay to measure in vivo dissociation rates for the LacI-Venus dimer. Based on the comparison of these rates with association rates and equilibrium binding data we suggest that there might be a short time following TF dissociation when transcription initiation is silenced. This implies that the fraction of time the operator is occupied is not enough to describe the regulatory range of the promoter.

Le méthylmercure (MeHg) est connu pour être neurotoxique pour l'humain. La voie principale d'exposition est la consommation de poisson, plus particulièrement des espèces au sommet de la chaîne alimentaire, suivant le principe de bioaccumulation et de bioamplification. La région de l'Abitibi-Témiscamingue regorge de lacs (environ 20 000). On peut diviser les pêcheurs en trois groupes distincts ayant un rapport différent face à la pêche et à la consommation de poisson, et donc à l'exposition au MeHg (pêcheurs sportifs, pêcheurs urbains et pêcheurs autochtones). Certaines espèces parmi les plus prisées comme les dorés et les brochets sont également parmi les espèces affichant les plus hauts niveaux de MeHg dans leurs chairs. Encore à ce jour, nous ne sommes pas en mesure de dresser le portrait régional de la contamination de la ressource halieutique à l'échelle de la région à l'étude ni les risques à la santé des populations consommatrices de poissons qui en découlent. Nous avons donc tenté de modéliser la présence de MeHg dans les brochets et les dorés pour les lacs potentiellement fréquentés par les populations pour y pratiquer leurs activités de pêche. Ne sélectionnant que les lacs accessibles à chacun des trois groupes d'utilisateurs, nous avons réduit de 20 000 à 189 le nombre de lacs à étudier. Nous avons analysé, à l'aide d'outils des systèmes d'information géographique et de traitements statistiques, les variables spatiales étants connues pour jouer un rôle dans le cycle biogéochimique du Hg en milieu boréal. Parmi les quelques 50 variables analysées, nous avons construit un modèle pour chacune des deux espèces de poissons. Les brochets répondent à 75% à un modèle à trois variables: l'ordre des lacs, le pourcentage de la surface du bassin versant arborant des pentes faibles (entre 2 et 6 pourcents) et le pourcentage du bassin versant constitué de forêt mature. Pour les dorés, nous avons dû diviser les lacs en trois catégories répondant différement à l'accumulation du Hg dans la chair des poissons soit: les lacs ayant des mines ou des sites de résidus miniers à moins de 1 km du plan d'eau, les lacs étants situés sur la plaine argileuse (plus de 50% du bassin versant constitué de dépôts de surface argileux) et les lacs situés en-dehors de la plaine argileuse (moins de 50% du bassin versant constitué de dépôts de surface argileux). Pour chacun de ces groupes de lacs, nous avons ensuite pu modéliser la présence de Hg dans les dorés en n'utilisant qu'une seule variable (expliquant environ 60% du Hg) soit le pourcentage du bassin versant recouvert par des tourbières. Avec ces résultats, nous avons produit une série de cartes renseignant sur l'état régional de la contamination répondant aux besoins de chacun des trois groupes de pêcheurs pour chacune des deux espèces de poissons.

Les feux naturels déciment jusqu'à 0,4% des surfaces forestières boréales au Québec. Le feu structure le paysage en créant une mosaïque de bassins versants caractérisés par l'hétérogénéité des structures et de la composition végétale. Comment une telle diversité des bassins versants peut-elle affecter la dynamique du carbone des écosystèmes lacustres boréaux? Nous explorons ici si les patrons métaboliques des lacs suivent les différents stades de succession post-feu qui caractérisent leur bassin versant, et nous établissons le lien entre les propriétés physiques du bassin, la respiration planctonique et les flux de CO2. Durant l'été 2006, des échantillons d'eau épilimnétique ont été prélevés sur 50 lacs situés dans la région de la rivière Eastmain du Québec boréal. Les sites ont été sélectionnés afin de représenter divers types de bassins versants homogènes, distincts en terme du niveau de succession post-incendie, incluant des bassins entièrement matures et des bassins brûlés au début de l'été 2006. La respiration planctonique a été déterminée à partir de la consommation de l'oxygène dissout mesurée lors d'incubations in vitro. Pour ce faire, nous avons adapté un système d'optrode constitué d'un oxymètre à fibre optique et de mini-senseurs sensibles aux fluctuations d'oxygène. Les résultats suggèrent que pour deux lacs de même surface, un lac à l'intérieur d'un bassin versant récemment brûlé est associé à des taux de respiration moyens et à des flux de CO2 sortants plus élevés qu'un lac alimenté par un bassin versant mature. Notre étude contribue à une meilleure compréhension de l'influence des perturbations de l'écosystème terrestre sur les cycles des nutriments et du carbone des écosystèmes aquatiques, ainsi que sur la dynamique naturelle des gaz à effet de serre. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cycle du carbone, Métabolisme du lac, Respiration planctonique, Flux de CO2, Feux naturels, Succession végétale, Boréal, Optrodes.

La gestion des ressources en zones protégées et en particulier les zones humides d'importance internationale « zone Ramsar », s'oriente de plus en plus vers une gestion intégrée et globale par bassin versant. Par contre, en Algérie, l'application de ce processus quoi qu'il soit débattu depuis plus d'une décennie, progresse timidement, et l'emphase est toujours mise sur la gestion sectorielle. L'état de dégradation et la menace qui pèse sur le site Ramsar du lac Tonga sont un exemple concret de l'échec de cette gestion. Nous émettons l'hypothèse qu'une telle approche est inefficace et que dans ces conditions, le classement du lac en site Ramsar et son inclusion dans une aire doublement protégée sont tout à fait inutiles. L'approche écosystémique de gestion, déjà largement appliquée et qui fait ses preuves au niveau des zones Ramsar euro-méditerranéennes, est le modèle que nous proposons pour sauver la situation et définir les enjeux majeurs et prioritaires sur le bassin versant. Elle fait également mention des orientations pour l'adoption et la mise en place d'un organisme capable de coordonner les actions d'un schéma d'aménagement et de gestion intégrée du bassin versant du lac Tonga qui tiendrait compte du caractère protégé du territoire et en même temps des impératifs du développement socio-économique de la population riveraine du lac, dans une perspective de développement durable. Cette étude pionnière dans son genre au niveau de la région pourrait être un précurseur pour favoriser la réflexion sur l'adoption d'une démarche intégrée de gestion de la ressource en eau, qui pour une première étape pourrait être effectuée à titre pilote au niveau du bassin versant du Tonga, car l'adoption définitive d'une telle démarche dans le contexte de l'Algérie génère beaucoup d'hésitation, ce qui constitue la principale contrainte quant à sa mise en oeuvre. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Gestion intégrée par bassin versant, Approche écosystémique, Ressource en eau, Zone humide, Atterrissement, Enjeux.

Les lacs de la forêt boréale sont fréquentés par de nombreuses communautés autochtones et des pêcheurs sportifs. Ces grands consommateurs de poissons s'exposent aux effets toxiques du mercure (Hg) présent dans la chair des poissons. Les travaux récents abordant la problématique de la contamination mercurielle des poissons, ciblent la matière organique terrigène comme vecteur important du transport du mercure (Hg) depuis le bassin versant vers le milieu lacustre. Les indicateurs conventionnels de la matière organique terrigène tels que le carbone organique dissous, la couleur de l'eau, le rapport atomique carbone: azote (C/N) ou le la profondeur du disque de Secchi ont présenté des limites lors de la comparaison de lacs de statut trophique distinct. Ces indicateurs ne permettent pas de distinguer les apports de matière organique terrigène des apports provenant de la production autochtone des lacs. De plus, l'inclusion de la variabilité temporelle des processus physicochimiques de la colonne d'eau réduit l'utilisation possible des indicateurs conventionnels de la matière organique terrigène. La caractérisation au niveau moléculaire des produits dérivés de l'oxydation de la lignine permet de définir sans équivoque les apports de matière organique qui proviennent des bassins versants. Cette approche permet de caractériser la source et l'état de dégradation de la matière organique. Les résultats indiquent qu'en tenant compte de la variabilité spatiale et temporelle, la somme de huit dérivés phénoliques de la lignine de la famille des vanilyles, syringyles et cynnamyles (lambda), un indicateur des apports terrestres, est positivement corrélée aux concentrations de Hg dissous dans l'eau (fraction dissoute: r²=0.62, p<0.0001 et particulaire: r²=0.76, p<0.0001). Dans le même sens, la fraîcheur des apports de matière organique, établie par le rapport entre les p-hydroxy-phénols et la sommation des vanilyles et des syringyles (P/(V+S) est également positivement corrélées aux concentrations de Hg dissous dans l'eau (fraction dissoute: r²=0.49, p<0.0001 et particulaire: r²=0.54, p<0.0001). Aucune relation n'a été observée entre la composition florale du bassin versant (angiosperme vs gymnosperme et tissus boisés vs tissus non boisés) et les concentrations de Hg des lacs. Ainsi, l'utilisation de biomarqueurs de la lignine pourrait permettre une meilleure gestion des bassins versants et une réduction des apports de Hg vers les écosystèmes aquatiques et leur biote. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mercure, Matière organique, Biomarqueurs de la lignine, Carbone organique dissous et couleur de l'eau.

Le lac Saint-Pierre (LSP) alimente l'industrie de la pêche commerciale en eau douce la plus importante du fleuve Saint-Laurent. Le lac supporte également une importante activité de pêche non commerciale pratiquée par la population locale. Il apparaît donc important de prendre des mesures qui permettent d'estimer la disponibilité du mercure (Hg) dans l'ensemble de l'écosystème afin d'établir le risque pour la santé humaine qu'implique la consommation de poisson provenant du lac. Nous présentons dans ce mémoire le développement d'un modèle spatial de la charge de mercure total (HgT) dans le biofilm épiphyte (BFE) du LSP. Pour ce faire, nous avons développé un modèle écologique conceptuel à partir duquel nous avons développé un modèle cartographique. Le premier nous a permis de choisir les variables destinées à effectuer les prédictions spatiales; le second constitue la représentation cartographique des prédictions. Une démarche en quatre étapes a été élaborée: 1) la formulation du modèle conceptuel; 2) les regroupements des données; 3) la formulation statistique des modèles ou développement des modèles prédictifs; et 4) le développement du modèle cartographique ou représentation cartographique du modèle prédictif. Le modèle conceptuel développé propose que la variable disponible la plus utile pour estimer la charge du HgT dans le BFE est la biomasse des macrophytes, variable qui représente simultanément plusieurs variables physico-chimiques du milieu. Des modèles cartographiques du BFE ont donc été construits à partir d'une carte de la biomasse des macrophytes, préalablement développée. Ces modèles ont permis à leur tour de produire des modèles cartographiques de la charge de Hg dans le BFE du LSP. Les modèles cartographiques ainsi obtenus indiquent que les plus grandes quantités de HgT sont concentrées dans la rive sud du lac, là où se déversent les rivières Richelieu, Saint-François et Yamaska. Ces rivières possèdent de grands bassins versants et charrient une forte concentration de nutriments responsables de la croissance d'un lit de macrophytes plus important sur la rive sud que sur la rive nord. Cette augmentation de macrophytes a entraîné un accroissement du BFE et, par conséquent, une augmentation de la charge de HgT. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle cartographique, Mercure, Biofilm épiphyte, Lac Saint-Pierre.

Le développement durable est un concept qui semble être prêté à toutes les sauces. Depuis sa plus populaire parution dans le Rapport Brundtland de 1987, il a servi à défendre autant des projets écologiques que profitables économiquement. Ce travail propose d'examiner de près la notion de développement durable en adoptant comme cadre théorique des concepts clés de l'écoféminisme et de l'auteur Ricardo Petrella. L'écoféminisme est une pensée peu connue mais avec un apport potentiellement riche pour la compréhension et la définition du développement durable. Afin de démontrer en quoi de nouvelles perspectives sont indispensables à la pensée du développement durable nous présenterons, en un deuxième temps, une analyse de l'impact des organisations économiques -la EAC, la SADC et le COMESA- et leurs traités de libre échange en particulier, sur le développement durable de la région du Lac Victoria. Nous démontrerons que bien que ces communautés prétendent vouloir réaliser un développement durable, elles ne pourront le réaliser tant qu'elles souhaitent d'abord et avant tout réaliser une croissance économique par le biais de la libéralisation. ______________________________________________________________________________

Les progrès techniques ont propulsé nos sociétés vers de nouveaux sommets de complexité. L'incertitude gagne du terrain, le couple expert-gestionnaire faiblit et l'État central qui assurait l'ordre et la cohérence déplace vers les périphéries les questions pour lesquelles il n'a plus de réponses. Au Québec, comme ailleurs, les communautés locales se réapproprient leur environnement et leur avenir. Sous le paradigme du développement durable, ces communautés doivent maintenant définir la teneur du compromis qui assurera leur qualité de vie et de celle de ceux qui les suivront. Le présent mémoire décrit la problématique des cyanobactéries et de la gestion concertée de l'environnement à l'échelle de la communauté du lac Bromont. Il retrace l'itinéraire d'une recherche-action et propose aux futurs chercheurs et aux praticiens une démarche pratique d'accompagnement d'un projet concerté. À l'automne 2006, les épisodes de prolifération de cyanobactéries, la fermeture des plages et les pressions croissantes du développement motivent la relance de l'association de protection du lac Bromont. Afin de mieux comprendre la problématique du lac, l'association entreprend des démarches auprès de l'Institut des sciences de l'environnement de l'Université du Québec à Montréal et obtient un soutien scientifique sous la forme de cinq projets de recherche. Quatre d'entre eux s'attarderont aux dimensions biophysiques de la problématique pendant qu'un cinquième, sujet de ce mémoire, propose d'aider l'association à atteindre l'un de ses principaux objectifs, soit celui de « Constituer un groupe de concertation regroupant les principaux acteurs du milieu ». Un projet de recherche-action prend alors forme. Dans un premier temps, un sondage fournit une mesure des préoccupations des résidents. Une fois relayées aux décideurs, ces données contribuent à justifier la prise en charge collective du problème. Les différents acteurs du milieu sont également interpellés directement par le biais d'entrevues individuelles. Toutes ces perspectives réunies permettent de caractériser le contexte sociopolitique dans lequel intégrer un éventuel exercice concerté. Une fois les conditions favorables repérées, le chercheur (devenu coordonnateur, facilitateur, animateur et traducteur) organise la construction collective de solutions par le biais de huit ateliers de concertation réunissant une douzaine de participants provenant de tous les secteurs concernés par la problématique. Ces rencontres mènent à un plan d'action rédigé par le chercheur, mais approuvé par les participants. Ceux-ci le reconnaissent comme fidèle aux compromis et consensus produits dans le cadre des ateliers. Le plan d'action est adopté par la municipalité de Bromont en 2009 et fait l'objet d'un suivi un an plus tard. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : action collective, algue bleu-vert, bassin versant, concertation, cyanobactérie, eau, eutrophisation, gestion concertée, gestion de l'environnement, gestion intégrée, intervention sociologique, lac Bromont, participation publique, projet concerté, recherche-action, recherche participative.

College level science is frequently taught as a recitation of facts in a lecture hall, and the students are expected to gain understanding and insight with their own study. Interactive learning is more effective than lecture based learning and more memorable for the students. Teaching with hands on models has been shown to specifically be beneficial in a college level molecular biology context. Included here is a guide for the instructor leading her through topic selection, activity development, and presentation to the class, as well as five complete and tested lesson plans with notes on alteration made and the reasons for them. / text

Ce mémoire porte sur les facteurs de succès à la foresterie communautaire. Ce mode de gestion implique une participation des communautés à la gestion forestière dans le but de générer des bénéfices économiques, sociaux et écologiques. Deux initiatives de foresterie communautaire partageant un contexte de création commun et ayant des territoires limitrophes ont été sélectionnées. Elles se situent dans la région administrative du Saguenay-Lac-Saint-Jean dans la province de Québec au Canada. Nous nous sommes penchés, d'une part, sur le contexte de création et d'évolution de ces initiatives, et d'autre part, sur l'atteinte ou non des objectifs sous-jacents à la foresterie communautaire, soit : une gouvernance participative, des retombées économiques locales, une gestion intégrée des ressources, une gestion multiressource ainsi qu'une viabilité écologique. L'approche méthodologique est l'étude de cas et les outils méthodologiques se déclinent en deux volets : une analyse qualitative et un outil d'évaluation constitué d'une grille de critères et d'indicateurs. Les principaux résultats de l'étude démontrent que les initiatives ont été créées dans un but double, soit la création d'emploi ainsi qu'une volonté de gérer la forêt différemment et en respectant l'environnement. Au fil du temps, les deux initiatives ont su se doter d'une expertise technique qui leur a permis de réaliser une série d'inventaires, d'études et d'outils de planification. Les principaux facteurs de succès identifiés sont un soutien gouvernemental (notamment quant au financement), une expertise technique ainsi que le support et le soutien de la communauté. À la lueur des résultats, nous sommes d'avis que dans le cas d'une étude ultérieure, le concept de gouvernance participative pourrait être analysé plus en profondeur. En effet, une collaboration entre les différents acteurs concernés par la gestion forestière locale est un facteur de succès important. En contrepartie, une non-reconnaissance de conflits potentiels entre les parties prenantes risque de nuire au succès éventuel des initiatives de foresterie communautaire. Finalement, en regard des transformations à venir dans le régime forestier québécois, il apparaît nécessaire de porter une attention particulière à identifier les moyens de mettre en place un modèle de gestion locale et régionale respectant les intérêts et les besoins des différents acteurs impliqués. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : foresterie, communautaire, forêt, habitée, communauté