Chez le pois (Pisum sativum L.) la tolérance au gel est contrôlée par un nombre relativement restreint de loci quantitatifs (QTL, Quantitative Trait loci) mis en évidence par analyse de liaison dans des populations biparentales de cartographie. Le développement récent de SNP en grand nombre et d'outils de génotypage à haut débit offre la possibilité d’approfondir les études du déterminisme génétique responsables de la variation phénotypique du caractère d’intérêt. Au cours de cette thèse, nous avons étudié le déterminisme génétique de la tolérance au gel chez le pois par deux approches de génétique quantitative à savoir la cartographie de QTL par analyse de liaison, et la génétique d'association ou GWAS (Genome Wide Association Study). Une re-détection de QTL de tolérance au gel a été réalisée sur un sous-ensemble de 76 lignées recombinantes (RILs, Recombinant Inbred Lines) issues de la population Champagne x Térèse (Pop2,164 RILs) avec 6486 marqueurs. L’analyse a permis de préciser l'intervalle de confiance des QTL détectés précédemment et d’identifier des marqueurs utilisables pour la cartographie fine. Une cartographie fine de l’un des principaux QTL préalablement identifié (WFD6.1), a été réalisée en utilisant un matériel quasi-isogénique (NILs, Near Isogenic Lines) à ce QTL, dont la création par rétrocroisements assistés par marqueurs avait été préalablement initiée. Les NILs étudiées ont montré un faible taux de recombinaison au niveau du locus ciblé, ce qui a réduit la résolution de la cartographie fine. En parallèle, une analyse de génétique d’association, à partir d’une collection de 365 accessions de pois génotypés avec 11366 marqueurs SNP, a permis d’identifier 62 marqueurs en association significative avec la tolérance au gel. Ces résultats ont confirmé 3 QTL déjà détectés par analyse de liaison, dans de multiples environnements, sur les groupes de liaison (LG, Linkage Groups) III, V et VI. Ils ont également permis d'identifier un nouveau locus sur le LG II et deux loci sur les LGs I et VII, qui n'avaient auparavant été détectés que dans un seul environnement. De plus, nous avons identifié des haplotypes favorables à la tolérance au gel ainsi que les accessions représentatives de ces haplotypes. L’annotation des marqueurs candidats a permis d’identifier 50 gènes sous-jacents aux loci détectés par GWAS et ceux qui sont en déséquilibre de liaison fort (DL (r2) > 0.8) avec les marqueurs significatifs en GWAS. Parmi ces gènes, un CBF (C-repeat Binding Factor), situé sur le groupe de liaison VI au niveau du QTL WFD6.1 a été identifié. En nous basant sur la synténie avec Medicago truncatula, nous avons émis l’hypothèse qu’il existerait un cluster de gènes CBF à cet endroit. Par conséquent, nous avons construit deux banques BAC (Bacterial Artificial Chromosome) à partir de l'ADN de Champagne et Térèse qui présentent des niveaux contrastés de tolérance au gel. Ces banques ont été criblées par des marqueurs dessinés sur les séquences des gènes CBF repérées dans le génome de référence Caméor. Les clones BAC porteurs des marqueurs cibles ont été ensuite séquencées par la technologie de séquençage PacBio®. La caractérisation des séquences obtenues fait partie des perspectives de ce travail. / In pea (Pisum sativum L.), frost tolerance is controlled by a relatively small number of Quantitative Trait Loci (QTLs) identified by linkage analyses studies within biparental mapping populations. The recent discovery of high numbers of SNP and the development of high throughput genotyping tools offers the opportunity to further study the genetic determinism responsible for the phenotypic variation of the targeted trait. During this thesis, we investigated the genetic determinism of frost tolerance in pea by two quantitative genetic approaches namely linkage analysis QTL mapping and Genome Wide Association Study (GWAS). A re-detection of frost tolerance QTLs was performed on a subset of 76 recombinant inbred lines extracted from the Champagne x Térèse population (Pop2, 164 RILs) and genotyped with 6486 markers. The analyses allowed to refine the confidence intervals of previously detected QTLs and to identify markers to be used in a fine mapping approach. Fine mapping of one of the formerly identified QTLs (WFD6.1) has been carried out using NILs (Near Isogenic Lines) for the targeted QTL, which creation by marker-assisted backcrossing has previously been initiated. Studied NILs showed a low rate of recombination at the targeted locus, which reduced the resolution of fine mapping. Parallely, a genome wide association mapping, performed within a collection of 365 pea accessions genotyped with 11366 SNP markers, revealed 62 markers in significant association with frost tolerance. Results confirmed 3 QTLs already detected by linkage analyses studies on linkage groups (LGs) III, V and VI, in multiple environmental conditions. They also allowed to identify a new locus on LG II and two loci on LGs I and VII, which have formerly been detected in only one environment. In addition, GWAS allowed to identify favourable haplotypes for frost tolerance and representative accessions carrying these haplotypes. Annotation of candidate markers identified 50 genes underlying the GWAS-detected loci and markers in high linkage disequilibrium (LD (r2) > 0.8) with associated markers. Among these genes, a particular interest for a CBF gene (C-repeat binding factor), located on the linking group VI at a position corresponding to the WFD6.1 QTL, was mentioned. On the basis of the syntenic relationship with Medicago truncatula, we hypothesized the presence of a cluster of CBF genes at this position. Therefore, we constructed two BAC (Bacterial Artificial Chromosome) libraries from the DNA of Champagne and Térèse, characterized by contrasted levels of frost tolerance. These libraries were screened by markers designed from the sequences of the CBF genes identified from the reference genome of Caméor. BAC clones carrying targeted markers were then sequenced by the PacBio® sequencing technology. Further characterization of the obtained sequences obtained is part of the perspectives of this work.

L'acclimatation au froid est un phénomène qui permet aux plantes exposées à de basses températures positives de pouvoir tolérer ensuite le gel. ElIe est, ici, étudiée chez le pois (Pisum sativum L.) en conditions contrôlées grâce à deux lignées, Champagne tolérante au gel après cette phase d'acclimatation et Térèse sensible même après la phase d'acclimatation. L'analyse du protéome des feuilles, des tiges et des racines de ces lignées a permis l'identification de protéines ayant un rôle potentiel dans l'acclimatation au froid. Pour les feuilles et la base des tiges, la majorité des protéines différentielIement exprimées et identifiées, soit 35% des protéines, participent à la photosynthèse et à la glycolyse (métabolisme primaire). Dans les tiges, 25% des protéines sont des chaperonnes et dans les racines, les protéines de défense représentent 47% des protéines identifiées. Les teneurs en raffinose, saccharose, glucose ainsi qu'en citrate augmentent chez Champagne dans les 3 parties étudiées de la plante lors de l'acclimatation au froid. Ces concentrations restent faibles et à peu près stables chez Champagne non acclimaté et Térèse qu'il ait ou non subi la phase d'acclimatation. Le dosage de ces métabolites a aussi été réalisé chez des lignées recombinantes issues du croisement entre Champagne et Térèse. Ceci a permis la détection de QTL pouvant être explicatifs de l'acclimatation au froid avec, notamment, des QTL de teneur en raffinose qui co-localisent avec des QTL de tolérance au gel présents sur les groupes de liaison 5 et 6. Des PQL ont aussi été recherchés avec l'analyse du protéome des feuilles des lignées recombinantes. Certains co-localisent avec les QTL précédemment détectés. L'ensemble des données fournies par les différentes approches nous permet d'émettre des hypothèses pour expliquer les mécanismes mis en place chez Champagne pour tolérer le gel. / CoId acclimation is the process whereby plants, previously exposed to low positive temperatures, are sUbsequently able to tolerate frost. This phenomenon was studied under controlled conditions in pea (Pisum sativum L.) in two Iines: Champagne, frost tolerant after cold acclimation and Terese, frost sensitive even if previously submitted to a cold acclimation period. Leaf, stem and root proteomes were analysed. Thirty five per cent of the identified differentially expressed proteins in leaves and stems during the cold acclimation period were involved in photosynthesis and glycolysis. ln stems, 25% were identified as folding proteins and ir roots, 47% were involved in the defense response. The raffinose, sucrose, glucose and citrate contents increased in Champagne leaves, stems and roots during the cold acclimation. ln contrast, the levels of these compounds were low in non-acclimated Champagne as weil as in Terese submitted to the cold acclimation period or not. Metabolite levels were also determined on the recombinant inbred lines (RIL) resulting from the cross between Champagne and Terese. Subsequent analyses permitted the detection of potential cold acclimation explicative OTL. ln particular, raffinose content QTL were colocalized with frost da mage QTL on the linkage groups 5 and 6. POL were also detected with the study of RtL leaf proteome. A number of these PQL colocalized with the previously detected QTL. The data obtained using these different approaches allowed us to propose hypothezises potentially explaining the mechanisms used by Champagne to tolerate frost.

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

Les astrocytomes (gliomes) sont les tumeurs cérébrales primaires les plus communes chez les adultes et le deuxième neoplasme le plus fréquent chez l’enfant. Malgré les traitements qui sont disponibles par chirurgie, chimiothérapie et radiothérapie, la résistance, la toxicité ainsi que les taux de guérison faibles conduisent à rechercher de nouvelles drogues plus efficaces. J'ai effectué un test de viabilité chimique avec une banque de molécules sur des lignées cellulaires dérivées de tumeurs cérébrales. J'ai découvert quatre nouveaux composés anti-cancéreux, à savoir: DK16, Bpv(pic), EM011 et le Targetin, qui ont démontré une efficacité élevée et constante dans toutes les lignées de cellules tumorales du cerveau testées. En utilisant une variété de techniques de biologie moléculaire et cellulaire j'ai découvert que ces composés ont une efficacité significative pour inhibent des voies de progression clés dans les lignées de cellules de gliome pédiatrique de bas grade, à savoir: la viabilité, la prolifération, la migration et invasion, et avec seulement peu d'effets indésirables sur les cellules normales. En outre, tous les composés peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique et inhiber la croissance de cellules de gliome pédiatrique de bas grade cultivées dans l'agarose mou. Une diminution de la viabilité cellulaire a été simultanément accompagnée à la fois pas l'arrêt du cycle cellulaire et l'apoptose avec la modification concomitante de l'expression de nombreux gènes qui favorisent la progression du cancer. De plus, une induction de l'apoptose impliqué dans translocation phosphatidylsérine, augmentation du ratio BAX/BCL2, dépolarisation de la membrane mitochondriale et translocation nucléaire du AIF a été observé. Comme EM011, le Targetin est également doté de propriétés anti-angiogéniques. Les résultats pré-cliniques de cette thèse montrent que les composés: DK16, Bpv(pic), EM011 et Targretin, peuvent être utiles pour le traitement des gliomes pédiatriques. Les résultats de cette thèse servent de base pour futures études « in vivo » et des essais cliniques chez les patients pédiatriques atteints de gliomes. / Astrocytomas (Gliomas) are the most common primary brain tumors among adults and second most frequent neoplasm among children. Although gliomas are treated aggressively with surgery, chemotherapy and radiation, treatment resistance, drug toxicity and poor response rates among pediatric glioma patients, continue to drive the need to discover new and more effective chemotherapeutic agents. In line with this notion, I undertook a chemical viability screen involving a library of compounds to discover and characterize novel compounds with high efficacies in retarding the viability of a panel of brain tumor cell lines. I subsequently discovered four new anti-cancer compounds, namely DK16, Bpv(pic), EM011 and Targetin, which demonstrated high and consistent potency in the panel of all brain tumor cell lines and cancer stem cells tested. Using a variety of in-vitro molecular and cell biology techniques, I discovered that these compounds have significant efficacies in abrogating key cancer progression pathways in pediatric low grade glioma cell lines, namely: cell viability, proliferation, migration, and invasion, but with little/no adverse toxicity on normal cells. Furthermore, all compounds can cross the blood brain barrier and inhibit anchorage independent growth of pediatric low grade glioma cell lines in soft agarose. A decrease in cell viability was concurrently accompanied by both cell cycle arrest and apoptosis with the concomitant alteration in the expression of numerous genes that promote cancer progression. Moreover, an induction of apoptosis involved increases in phosphatidylserine translocation, the upregulation of BAX/BCL2 ratio and depolarization of the mitochondrial membrane. In addition, glioma cell lines treated with DK16 and EM011 showed further evidence of mitochondrial dissipation leading to the release and nuclear translocation of the apoptotic inducing factor (AIF), with subsequent nuclear fragmentation. Furthermore, two compounds namely, EM011 and Targetin were found to perturb angiogenesis. These pre-clinical findings suggest DK16, Bpv(pic), EM011 and Targetin, can be suitable for the treatment of pediatric gliomas and serve the basis for future in-vivo studies and clinical trials to further validate the mechanism of action and their efficacies among Pediatric patients with gliomas.

Le potentiel de la thérapie génique pour le traitement de maladies a engendré beaucoup d'espoirs et d'importants efforts ont été réalisés dans ce domaine de recherche. A l'heure actuelle, les vecteurs viraux sont les plus efficaces pour transférer des gènes thérapeutiques dans les cellules humaines. Alors que différents vecteurs viraux sont en développement, les vecteurs rétroviraux dérivés du virus de la leucémie murine de Moloney (MLV) sont actuellement parmi les vecteurs les plus utilisés dans les essais cliniques. Le premier objectif de ce projet était d'étudier l'efficacité d'un nouveau vecteur d'encapsidation dérivé d'un autre retrovirus, le virus RDI 14. Nous avons démontré pour la première fois que des titres élevés pouvaient être obtenus avec des particules rétrovirales RDI 14. Ces vecteurs ont été aussi efficaces que les vecteurs MLV pour transduire des lymphocytes primaires et des cellules souches humaines CD34+. Par conséquent, les vecteurs rétroviraux dérivés du virus RDI 14 sont efficaces pour le transfert de gènes et peuvent être une alternative aux vecteurs MLV. La production de vecteurs rétroviraux pour des applications cliniques est difficile, dispendieuse et peu sécuritaire, car les lignées cellulaires qui les produisent poussent de façon adhérentes et en présence de sérum bovin. Le second objectif était de générer des nouvelles lignées d'encapsidation capables de répondre à ces limitations. Dans cette étude, nous rapportons la construction des premières lignées d'encapsidation produisant des vecteurs rétroviraux en suspension et en milieu sans sérum (MSS). Des cellules 293HEK ont été dans un premier temps modifiées pour exprimer des niveaux élevés de protéines gag-pol. Les gènes codant pour les protéines d'enveloppes Ampho, GALV et RDI 14 ont été par la suite utilisés pour générer trois lignées d'encapsidations différentes (293GP-A2, 293GP-GLV9 et 293GP-RD30). Les titres obtenus avec les clones 293GP-A2, 293GP-GLV9 et 293GP-RD30 en suspension et en MSS étaient respectivement de 4 x IO7, IO6 et 5 x IO6 particules virales infectieuses par ml (PVI/mL). La caractérisation des ces lignées a été réalisée par l'étude des dynamiques de croissance cellulaire, de la stabilité de production, de la stabilité des particules virales et de la capacité de transduction. Les résultats ont montré que les lignées 293GP-A2, 293GP-GLV9 et 293GP-RD30 ont un bon potentiel pour la production à grande échelle de vecteurs rétroviraux. Ces lignées d'encapsidations devraient améliorer l'efficacité des protocoles cliniques de thérapie génique de dernière phase qui font appel à un nombre élevé de patients.

Parmi les paramètres influençant l'inférence d'arbres phylogénétiques, nous nous sommes penchés d'une part sur (i) l'utilisation et l'efficacité de différents marqueurs et (ii) l'influence de la radiation évolutive (la succession rapide d'événements de spéciation) dans la construction d'arbres phylogénétiques et, d'autre part, sur l'applicabilité du modèle de substitution nucléotidique GTR (General Time Reversible). La première partie de ce travail étudie l'évolution des cétacés en se basant sur les séquences des génomes mitochondriaux, sur le motif d'insertion de rétroposons SINEs (short interspersed elements) nouvellement isolés et les loci nucléaires de ces derniers. Le choix des cétacés est motivé par la présence, durant leur évolution, de radiations évolutives, qui sont propices au tri différentiel de lignées généalogiques: si des séquences de gènes ou des allèles restent polymorphes entre des événements de spéciations, il est possible, et même probable, d'observer une incompatibilité entre les histoires évolutives de ces marqueurs, malgré que celles-ci soient bien correctes. Nous abordons l'étude du tri différentiel des lignées généalogiques par le biais des SINEs, dont l'insertion aléatoire et irréversible confère à ces marqueurs un risque de convergence particulièrement faible. Notre approche multi-marqueur nous permet de reconstruire un arbre robuste à partir duquel nous analysons ces différents marqueurs à l'aide des rapports signal/bruit (la qualité du contenu informatif du marqueur) et effort/signal (les efforts à mettre en oeuvre pour obtenir du signal phylogénétique). Nous discutons également les relations conflictuelles/incorrectes obtenues à partir des différents marqueurs, notamment des motifs d'insertion de SINEs pour lesquels nous décrivons un test objectif nous permettant de différencier le tri différentiel de lignées généalogiques et la convergence. Les modèles de substitutions nucléotidiques sont à la base de nombreuses méthodes d'inférence phylogénétiques. Parmi ces modèles, le modèle GTR est un des plus complets et des plus utilisés. Waddell and Steel [1997] ont décrit une procédure qui permet d'estimer les distances et les taux instantanés de substitution pour des séquences évoluant selon les hypothèses du modèle GTR. Il existe néanmoins des conditions qui rendent cette procédure, et donc l'utilisation du modèle GTR, inapplicables. Nous avons simulé l'évolution de séquences d'ADN le long de 12 arbres caractérisés par un ensemble de conditions biologiquement plausibles (différentes longueurs de branches, des conditions de (non-)homogénéité de la matrice de taux instantanés de substitution et différentes longueurs de séquences). Pour chaque ensemble de conditions, nous avons évalué (i) l'applicabilité du modèle GTR et (ii) la qualité des alignements obtenus à partir des données simulées. Nos résultats indiquent que l'inapplicabilité de la procédure de Waddell and Steel [1997] peut effectivement être considérée comme un problème pratique car elle apparaît avant les difficultés d'alignement (étape nécessaire et préalable à toute inférence phylogénétique). La probabilité de cette inapplicabilité dépend du taux de substitution et de la taille des données.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le blé tendre ou Triticum aestivum possède un génome hexaploïde (2n=6X=42 chromosomes) de très grande taille (17 Gb) formé de trois génomes diploïdes homéologues. Afin de répondre aux nouvelles contraintes sociétales et environnementales, de nouvelles variétés de blé doivent être créées. L’amélioration des variétés peut se baser sur la variabilité génétique, mais également sur les modifications épigénétiques mises en évidence ces dernières années. La méthylation de l’ADN est l’une de ces modifications, et se retrouve sous forme de 5-méthylcytosine (5mC). Le gène METHYLTRANSFERASE1 (MET1) est bien connu pour son rôle dans le maintien de la méthylation de l’ADN au niveau des 5mC en contexte CpG chez Arabidopsis. Afin d’identifier les orthologues de MET1 chez le blé, la méthode de capture de séquence génomiques sur puce à ADN a été combinée avec des analyses bioinformatiques réalisées sur les récentes données de séquençage du génome du blé. J’ai identifié neufs copies du gène TaMET-1 sur les chromosomes 2, 5 et 7, et ce pour les trois génomes homéologues. Deux évènements de duplications géniques semblent être à l’origine de ces neufs copies. Suite à la seconde duplication, les copies du chromosome groupe 5 (groupe 5) ont évolué plus rapidement pour devenir des pseudogènes, peu ou pas exprimés. L’analyse de données d’expression par RNA-Seq a révélé que les copies des groupes 2 sont 10 à 40 fois plus exprimées que celles du groupe 7. Nous avons montré, pour les régions promotrices des groupes 5 et 7, la relation existant entre un faible niveau d’expression, une forte vitesse évolutive et un enrichissement en CpG, ce dernier étant associé avec une forte méthylation. Plusieurs stratégies ont été envisagées afin de valider les fonctions des gènes TaMET-1 : le crible de population de TILLING (Targeting Induced Local Lesions in Genomes), la construction de lignées RNAi ciblant MET1 et l’utilisation de lignées délétées pour la partie du chromosome portant la copie TaMET-1 la plus exprimée. Aucun mutant de TILLING n’a été identifié. Une analyse par conversion au bisulfite est actuellement en cours sur les lignées RNAi et lignées de délétion afin de valider un effet possible sur la méthylation. Ce travail permettra de conclure sur l’identification de lignées capables de modifier les profils de méthylation et qui pourraient être le point de départ pour induire de la variabilité épigénétique. / Bread wheat or Triticum aestivum possesses a large hexaploid genome (2n=6X=42 chromosomes, 17 Gb) formed by three homeologous diploid genomes. To better respond to new societal and environmental constraints, new wheat varieties have to be created. Breeding can use genetic variability and epigenetics modifications highlighted in recent years. DNA methylation is one of the epigenetic marks and is found as 5-methylcytosine (5mC). The METHYLTRANSFERASE1 gene (MET1) is known to be involve in maintenance of 5mC DNA methylation in CpG context. To identify MET1 genes in wheat, a method based on genomic sequence capture and bioinformatics analyses on data from wheat genome were combined. I identified nine copies of TaMET-1 gene on chromosomes 2, 5 and 7, for the three homeologous genomes. These nine copies seem to originate from two duplication events. After the second one, copies from chromosome 5 (group 5) evolved faster to become pseudogenes, not expressed or at a low level. Analysis of RNASeq expression data revealed that group 2 copies are expressed from 10 to 40 times more than the ones from group 7. For the promoter regions of group 5 and 7, we have shown a relationship between low expression level, high evolution rate and CpG enrichment, which is associated with high DNA methylation level. Several strategies were chosen to validate MET1 gene function : screen of TILLING population, construction of RNAi lines and use of deleted-chromosome line for the most expressed TaMET-1 gene. No TILLING mutants were found. An analysis based on bisulfite conversion is in progress on RNAi lines and deleted lines to validate a putative effect on DNA methylation. This work will permit to identify lines able to modify DNA methylation pattern which will be the starting point to induce epigenetics variability.

Les voies de signalisation canoniques traditionnelles aident à comprendre l'ensemble des processus de signalisation à l'intérieur de la cellule. Les données phosphoprotéomiques à grande échelle donnent un aperçu des altérations entre différentes protéines dans différents contextes expérimentaux. Notre objectif est de combiner les réseaux de signalisation traditionnels avec des données de séries temporelles phosphoprotéomiques complexes afin de démêler les réseaux de signalisation spécifiques aux cellules. Côté application, nous appliquons et améliorons une méthode de séries temporelles caspo conçue pour intégrer des données phosphoprotéomiques de séries temporelles dans des réseaux de signalisation de protéines. Nous utilisons une étude de cas réel à grande échelle tirée du défi HPN-DREAM BreastCancer. Nous déduisons une famille de modèles booléens à partir de données de séries temporelles de perturbations multiples de quatre lignées cellulaires de cancer du sein, compte tenu d'un réseau de signalisation protéique antérieur. Les résultats obtenus sont comparables aux équipes les plus performantes du challenge HPN-DREAM. Nous avons découvert que les modèles similaires sont regroupés dans l'espace de solutions. Du côté informatique, nous avons amélioré la méthode pour découvrir diverses solutions et améliorer le temps de calcul. / Traditional canonical signaling pathways help to understand overall signaling processes inside the cell. Large scale phosphoproteomic data provide insight into alterations among different proteins under different experimental settings. Our goal is to combine the traditional signaling networks with complex phosphoproteomic time-series data in order to unravel cell specific signaling networks. On the application side, we apply and improve a caspo time series method conceived to integrate time series phosphoproteomic data into protein signaling networks. We use a large-scale real case study from the HPN-DREAM BreastCancer challenge. We infer a family of Boolean models from multiple perturbation time series data of four breast cancer cell lines given a prior protein signaling network. The obtained results are comparable to the top performing teams of the HPN-DREAM challenge. We also discovered that the similar models are clustered to getherin the solutions space. On the computational side, we improved the method to discover diverse solutions and improve the computational time.

Le Cd est un métal lourd toxique très répandu. L'homme peut être exposé à ce contaminant environnemental par la fumée, la nourriture et l'eau. Le déoxynivalénol (DON) est l'une des mycotoxines les plus répandues dans les céréales. Si de nombreuses études ont étudié la toxicité du DON et du Cd individuellement, leur toxicité combinée est très peu connue. Cependant, les consommateurs peuvent être exposés à un mélange DON et Cd. Dans la présente étude, nous nous sommes concentrés sur les effets du DON et du Cd, seuls ou en combinaison, en utilisant une approche in vitro. Différentes lignées cellulaires humaines provenant du rein (HEK-293), de l'intestin (Caco-2), du sang (HL-60) et du foie (HepG2) ont été exposées à une gamme de doses de DON et Cd seuls et en combinaison. La toxicité induite a été évaluée avec le test CellTiter-Glo(r) Luminescent Assay, basé sur la mesure de la teneur en ATP, proportionnelle au nombre de cellules viables. Les interactions entre DON et Cd ont été analysées à l'aide de la méthode de l'indice de combinaison /isobologramme basée sur de l'équation à effet médian de la loi d'action de masse de Chou et Talalay (2006). Les cellules HEK-293 ont été exposées à des doses croissantes de DON, Cd et leur combinaison à différents ratios (DON / Cd de 2/1, 1/1, 1/2 et 1/8). Indépendamment du ratio, le type d'interaction observé dans les cellules HEK-293 allait de l'antagonisme modéré à presque additif. Dans les cellules Caco-2, les interactions variait de la légère synergie à l'antagonisme, quel que soit le ratio. Au ratio 1/1, dans les cellules HL-60 et HepG2, les interactions variaient de la synergie à l'antagonisme en fonction du niveau de cytotoxicité. Dans le milieu additionné de 1% de sérum de veau fœtal (FCS), la nature des interactions entre le DON et Cd sur les cellules HEK-293 et Caco-2 n'a pas montré de différence significative par rapport au milieu avec 10% de FCS. Les effets du DON et du Cd sur la fonction barrière intestinale et l'expression des gènes ont été évalués. Sur la perméabilité des monocouches de Caco-2, le DON et le mélange DON / Cd ont montré un effet dose-dépendant tandis qu'aucun effet n'a été observé pour le Cd. Le DON a induit une altération significative des cytokines inflammatoires alors que le Cd a montré une surexpression des gènes de la métallothionéine. Dans le milieu supplémenté avec 1% de FCS, nos résultats préliminaires ont montré des effets du Cd sur la fonction de barrière intestinale. Les effets combinés du DON et du Cd sur l'intégrité de barrière des cellules Caco-2 différentiées variait d'un antagonisme modéré à presque additif. En conclusion, notre étude indique que l'exposition combinée au DON et au Cd est spécifique à l'organe cible et au stade de développement de la cellule. De plus, les interactions entre le DON et le Cd devront être étudiées dans des expériences ex vivo et in vivo pour confirmer ces résultats. / Cadmium (Cd) is a common and widespread toxic heavy metal. Human can be exposed to this environmental contaminant through smoke, food and water. Deoxynivalenol (DON) is one of the most prevalent mycotoxins in cereals. If numerous studies investigated the toxicity of DON and Cd individually, very little is known about their combined toxicity. However, consumers can be exposed to a cocktail DON and Cd. In the present study, we focused on the effects of DON and Cd, alone or in the mixture using in vitro approach. Different human cell lines from kidney (HEK-293), intestine (Caco-2), blood (HL-60) and liver (HepG2) were exposed to a range of doses of DON and Cd alone and in combination. The induced toxicity was evaluated with CellTiter-Glo(r) Luminescent Assay, based on the measure of ATP content, proportional to the number of viable cells. Interactions between DON and Cd were analyzed with isobologram-combination index method derived from the Median-Effect Equation of the Mass Action Law of Chou and Talalay (1984). HEK-293 cells were exposed to increasing doses of DON, Cd and their combinations at different ratios (DON/Cd of 2/1; 1/1; 1/2 and 1/8). Regardless of the ratio, the type of interaction observed in HEK-293 cells ranged from moderate antagonism to nearly additive. In Caco-2 cells, the interactions ranged from slight synergy to antagonism whatever the ratio. At ratio 1/1, in HL-60 and HepG2 cells, interactions ranged from synergy to antagonism depending on the cytotoxicity level. In the medium supplemented with 1% Fetal Calf Serum (FCS), the interaction of DON and Cd on HEK-293 and Caco-2 cells did not show a significant difference compared to medium with 10% FCS. Then, the effects of DON and Cd on the barrier function and gene expression were evaluated. On Caco-2 monolayers permeability, DON and DON/Cd mixture showed a dose- dependent effect while no effect was observed with Cd. DON-induced a significant alteration of inflammatory cytokines whereas Cd showed overexpression of metallothionein genes. In medium supplemented with 1% FCS, our preliminary results showed effects of Cd on intestinal barrier function. The combined effects of DON and Cd on Caco-2 cells barrier function ranged from moderate antagonism to nearly additive. In conclusion, our study indicates that the combined exposure to DON and Cd is specific to the target organ and development stage of the cells. Moreover, the interactions between DON and Cd will have to be investigated in ex vivo and in vivo experiments to confirm these results.