Plus de deux millions d’enfants dans le monde vivent actuellement avec le virus d’immunodéficience humaine de type 1 (le VIH-1). De plus, les femmes, particulièrement celles en âge de procréer, sont plus vulnérables à cette infection. Or, 90% des infections par ce rétrovirus chez l’enfant sont attribuables à la transmission de la mère à l’enfant (TME). Quoique des traitements antirétroviraux soient disponibles pour la prévenir, seulement une infime proportion des femmes séropositives y a accès encore aujourd’hui. On estime donc que la transmission verticale du VIH-1 est un problème de santé public alarmant, non seulement pour les générations d’aujourd’hui, mais aussi pour celles de demain. La contamination fœtale est l’une des voies par laquelle la TME peut se produire. Cependant, les mécanismes qui y sont associés demeurent peu connus, particulièrement en ce qui concerne l’infection directe des trophoblastes, éléments structuraux du placenta. Afin d’éclaircir ce sujet, nous avons étudié, dans cette thèse, les évènements précoces du cycle réplicatif du VIH-1 dans les trophoblastes, première étape conduisant à l’infection d’une cellule cible. Nous avons découvert que le mécanisme d’infection des trophoblastes est inhabituel pour ce rétrovirus. En effet, le VIH-1, au contact de ces cellules, est internalisé par celles-ci et se retrouve alors dans les endosomes. Nous avons établi que l’endocytose du VIH-1 se fait par une voie indépendante de la clathrine, des cavéoles et de la dynamine-2, mais requérant toutefois que le cholestérol membranaire soit libre. Nous avons suivi le parcours intracellulaire des particules virales et noté qu’elles se rendaient principalement aux endosomes tardifs, transit contrôlé par les protéines Rab5 et Rab7. Quoique ce transport entraîne la dégradation d’une grande partie des virions, il est de façon étonnante essentiel à leur processus infectieux dans les trophoblastes. Finalement, l’accès du VIH-1 au cytoplasme cellulaire se fait en l’absence des protéines de l’enveloppe virale, la gp120 et la gp41, suggérant que le virus fusionne dans les endosomes grâce à la machinerie cellulaire présente. Les données présentées dans cette thèse décrivent donc une nouvelle voie d’infection pour le VIH-1. La compréhension de ce processus est essentielle si l’on veut mieux contrôler un jour la transmission mère-enfant du VIH-1 durant la grossesse et/ou trouver des solutions alternatives aux antirétroviraux existants. / More than two million children under fifteen years of age are currently living with the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) worldwide and 90% of these infections are associated with mother-to-child transmission (MTCT) of this retrovirus. Women, particularly those of child-bearing age, are highly susceptible to HIV-1 infection. In spite of available antiretroviral treatments to prevent MTCT, only a minority of infected women have access to these treatments. Hence, vertical transmission of HIV-1 is an alarming public health issue for both current and future generations. One of the postulated models for how HIV-1 is transmitted by the mother is foetal contamination. However, the mechanisms underlying such an event are poorly understood. In particular, the process whereby HIV-1 may directly infect trophoblasts, the structural cells of the placenta, is unknown. In this thesis, we have studied the early events associated with HIV-1 life cycle in trophoblasts, the first step towards infecting a target cell. Our data demonstrate that the mechanism whereby HIV-1 infects trophoblasts is unusual for this retrovirus. Upon contact with these cells, HIV-1 is rapidly and massively endocytosed. We have tracked the step-by-step movements of incoming particles and found that HIV-1 traffics primarily towards late endosomes, via Rab5 and Rab7. Surprisingly, although this transit leads to the degradation of the majority of the internalized virions, it is necessary for HIV-1 to establish a productive infection in these cells. In addition, we found that endocytosis of HIV-1 in these placental cells relies on a clathrin-, caveolae- and dynamin-independent pathway that requires free membrane cholesterol. Finally, viral entry occurs in the absence of the viral envelope glycoproteins, gp120 and gp41, suggesting that HIV-1 undergoes fusion within the endosomes via the host cell machinery. Collectively, the data presented in this thesis describe a novel infection pathway for HIV-1. An understanding of this unique process is essential if we are to learn how to control MTCT and/or find alternate solutions to existing antiretroviral drugs.

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une maladie dégénérative qui touche les jeunes garçons. L’absence de dystrophine, une protéine présente à la surface des fibres musculaires, entraîne la faiblesse des muscles caractéristique de la maladie. Plusieurs approches sont envisagées pour ralentir la progression mais aussi traiter la myopathie de Duchenne. La transplantation de cellules myogéniques ou myoblastes est une avenue qui permet de réintroduire la dystrophine dans les muscles atteints. La procédure consiste à injecter des cellules saines, contenant le gène normal de la dystrophine, aux patients. Malheureusement, certains problèmes sont associés avec cette approche. En effet, une perte cellulaire massive est observée dans les jours suivant la greffe. Ce déficit quantitatif peut être en partie compensé en injectant de grandes quantités de myoblastes. Par ailleurs, les cellules myogéniques se dispersent peu lors de leur injection dans le muscle. Il est donc nécessaire de faire de multiples injections rapprochées afin de traiter un muscle entier. Les facteurs de croissance sont de petits peptides qui peuvent moduler plusieurs activités cellulaires. Le facteur de croissance similaire à l’insuline (IGF-1) favorise la prolifération, la différenciation et la survie des cellules myogéniques. L’IGF-1 possède plusieurs isoformes comme le facteur de croissance associé au dommage mécanique (MGF). Les travaux présentés dans cette thèse démontrent qu’un peptide synthétique contenu dans le MGF favorise, quant à lui, la prolifération des myoblastes. De nouvelles fonctions pro-migratoires furent démontrées pour les deux peptides. En effet, l’IGF-1 et le peptide synthétique MGF sont en mesure de promouvoir la migration des cellules myogéniques humaines in vivo en modulant certains systèmes protéolytiques. D’autre part, mes travaux ont aussi démontré que le peptide MGF contribue au succès de la transplantation lorsqu’il est administré par injections intramusculaires ou sous-cutanées. Cette amélioration est possiblement causée par la capacité pro-mitogénique du peptide MGF qui compenserait un peu la perte cellulaire suite à l’injection. L’utilisation de l’IGF-1 et/ou du peptide synthétique MGF pourrait donc aider à diminuer le nombre d’injections requises pour traiter un muscle tout en contribuant au succès de la transplantation de myoblastes chez des patients atteints de dystrophie musculaire de Duchenne. / Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a degenerative disease that affects young boys. The absence of the dystrophin, a protein located on the surface of the muscular fibers, contributes to muscle weakness that characterizes the disease. Many approaches are considered not only to slow down the progression but also to treat Duchenne myopathy. Myogenic cell or myoblast transplantation is an avenue which enables the reintroduction of the normal dystrophin gene in the affected muscles. The procedure consists of injecting normal cells, which contain the normal dystrophin gene, to the patients. Unfortunatly, some problems are associated with this approach. In fact, a massive cellular lost is observed during the days just after the graft. The injection of large quantities of myoblasts can make up for this quantitative deficit. Moreover, the myogenic cells do not migrate a lot when they are injected in the muscle. It is therefore necessary to make multiple close injections in order to treat an entire muscle. Growth factors are small peptides that can modulate many cellular activities. The insulin-like growth factor (IGF-1) favours myogenic cells proliferation, differentiation and survival. IGF-1 possesses many isoforms like the mechano growth factor (MGF). The results presented in this thesis demonstrate that a synthetic peptide within the MGF also favours myoblast proliferation. New pro-migratory functions have been demonstrated for both IGF-1 and MGF synthetic peptide. Indeed, they are both able to promote in vivo migration of human myogenic cells by modulating important proteolytic systems. On the other hand, my results have also demonstrated that the MGF peptide can increase the transplantation success when murine receivers are treated by intramuscular injections or systemic administration. This improvement is possibly caused by the MGF peptide pro-mitogenic capacity which could compensate for the initial cell lost. IGF-1 and MGF synthetic peptide could be used to help diminish the number of injections required to treat a muscle while contributing to myoblast transplantation success in patients affected by Duchenne muscular dystrophy.

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Chez C. elegans, les caractéristiques moléculaires des différentes voies des courts ARN divergent. Dans la voie du RNAi, une molécule d’ARN double-brin linéaire mène à la production de siARN, initiant la dégradation de l’ARNm. Quant aux microARN, le précurseur du microARN présente une structure « épingle à cheveux » et le microARN mature induit un blocage de la traduction de cet ARNm. Ces deux voies requièrent leurs protéines Argonautes spécifiques. Nous avons conçu une molécule d’ARNdb linéaire contenant à la fois une séquence d’un microARN et une séquence d’un siARN, et suggérons que la spécificité des Argonautes n’est pas déterminée par la molécule de départ. Nous tentons aussi de comprendre le rôle des Argonautes ALG-1 et ALG-2. Une immunoprécipitation et une analyse des facteurs protéiques et ribonucléiques associés ont été effectués. Cette expérience pourrait aussi s’avérer un outil simple permettant l’identification de nouvelles cibles potentielles des microARN. / The molecular characteristics of the RNAi and microRNA pathways are different. In the RNAi pathway, fully base-paired dsRNA molecules trigger the production of small interfering RNAs (siRNAs), which lead to the degradation of the complementary targeted mRNA. On the other hand, the stem-looped miRNA precursor is processed in mature miRNA, which then imperfectly interacts with the mRNA target, leading to the blocking of its translation. In the worm C. elegans, each of the RNAi and miRNA pathways needs its specific Argonautes proteins. RNAi requires RDE-1, while ALG-1 and ALG-2 act in the miRNA pathway. The restriction of siRNAs and miRNAs to specific Argonaute proteins might reflect the recognition of the trigger by specific factors targeting it to the correct Argonaute protein. To better understand the importance of the trigger in the selection of the adequate Argonaute and pathway, we designed a dsRNA trigger containing both miRNA and siRNA sequences. This chimeric molecule can rescue successfully the loss of function of the miRNA let-7, and can also initiate the gfp gene silencing by RNAi. We demonstrated that RDE-1 and the dsRNA-binding protein RDE-4 are essential for RNAi induced with our trigger, but are not involved in the let-7 function of the chimera molecule. On the other hand, we showed that ALG-2 is strictly required for the miRNA function, but not for the RNAi function. Interestingly, we also found that the let-7 miRNA processed from our molecule has a limited lifetime, while the RNAi response, initiated from the same dsRNA, is maintained for a longer period. We suggest that the specificity of the Argonautes and thus the choice of the small RNA pathway is not determined by the type of RNA trigger, but rather by their respective molecular response. Furthermore, we also tried to understand the roles of ALG-1 and ALG-2. An immunoprecipitation of these proteins and an analysis of the protein and RNA interactors were carried out. / Inscrite au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures

La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie génétique liée au chromosome X qui atteint un garçon sur 3 500. Cette maladie est caractérisée par l'absence de dystrophine à la surface des fibres musculaires. Sans cette protéine, les fibres se brisent plus fréquemment et une faiblesse musculaire progressive apparait. Les patients décèdent généralement au début de la vingtaine. Il n'y a présentement aucun traitement pour cette pathologie. La greffe de cellules myogéniques est une thérapie possible, mais se heurte à un rejet par le système immunitaire du patient. Pour contourner ce problème, il est possible de développer une thérapie génique ex vivo, basée sur la greffe de cellules autologues modifiées génétiquement. Malheureusement, aucune technique efficace de modification génétique des cellules n'était disponible il y a quatre ans. Nous avons testé deux nouvelles techniques de modification génétique. Une première est non virale et la seconde utilise les lentivirus. La première consiste à transfecter un plasmide d'expression de la dystrophine par Nucléofection. Pour intégrer les séquences, un second plasmide, codant pour l'intégrase PhiC31, est aussi introduit dans les cellules. Cette technique nous a permis de stabiliser des plasmides allant de 7 kb à 21 kb, ce qui en fait les plus grosses séquences jamais stabilisées dans des cellules de culture primaire humaine. Cette expression a pu être détectée dans les fibres musculaires après une greffe. Nous avons aussi utilisé des lentivirus pour effectuer une modification génétique des cellules. Ce vecteur viral est très efficace pour introduire des cassettes d'expression pour des versions tronquées de la dystrophine. L'expression de cette dystrophine est détectable in vitro, mais aussi in vivo après la transplantation. De plus, une cassette servant à faire le saut d'exon thérapeutique a aussi été introduite dans des cellules myogéniques et a permis de faire exprimer une dystrophine presque complète par des cellules issues de patients DMD. Cette expression a aussi été détectée dans des modèles murins. Ces travaux constituent une preuve de principe de la faisabilité d'une thérapie génique ex vivo pour la DMD. Plusieurs améliorations restent à apporter, mais il semble que ces travaux laissent croire qu'un essai clinique sera réalisable. / Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe X-linked muscle genetic illness that afflicts one boy per 3 500. Cell therapy is a possible cure for this illness that usually kills patients around age 25. Transplantation of the heterologus myogenic cells is, however, restricted by the immune rejection by the patient. Ex vivo gene therapy offers an evasion to this problem. Introduction of the therapeutic gene into the patient’s own myogenic precursor cells, followed by transplantation is the base of this therapeutic. Four years ago, no efficient procedure to stably modify myogenic cells was available. New gene introduction techniques were thus tested in the present thesis. The first one is a non-viral method. We used a new transfection technology (Nucleofection) to introduce plasmid DNA coding for dystrophin with success. To stabilize the expression, human myogenic cells were co-nucleofected with a PhiC31 expressing plasmid. This integrase was capable of stabilising expression plasmids ranging from 7 kb to 21 kb. This very large sequence was the largest plasmid ever stabilised into human primary cultured cells. The presence of full-length dystrophin protein was detected in vitro and confirmed in vivo, after the transplantation of the myogenic precursor. Another technique was used: the lentiviral vectors. These viral vectors were designed to deliver an expression cassette for a truncated version of the dystrophin gene. The viral vector was efficient at modifying the cells. The expression was shown in vitro and in vivo after the transplantation of the modified cells. The lentiviral vectors were also essayed to deliver a U7 exon skipping cassette into DMD cells. It was then possible to demonstrate that this introduction led to the expression of a quasi normal dystrophin protein in vitro. The expression was also shown in vivo after the transplantation into SCID mice model. A non-viral approach combining nucleofection and the PhiC31 integrase may eventually permit safe auto-transplantation of genetically modified cells. The utilisation of lentiviral vectors also provided evidences that an ex vivo gene therapy is possible for DMD. We believe these results are paving the way to an eventual clinical trial for ex vivo gene therapy.

OBJECTIFS : À deux ans, 15 % des enfants présentent un retard de vocabulaire expressif dans le contexte d’un développement global harmonieux. Chez certains de ces enfants, on observe aussi un retard sur le plan du développement socio-affectif et des attributs défavorables à la stimulation parentale. De plus, la moitié de ces enfants auront un trouble langagier persistant. Une recension des écrits soulignant l’importance de se pencher sur l’hétérogénéité développementale observée chez ces enfants ainsi que sur une explication multifactorielle du développement de l’enfant sous-tend les principaux objectifs de cette recherche. Le premier vise à identifier des sous-groupes chez ces enfants et à décrire les habiletés langagières propres à chacun tandis que le deuxième constitue une analyse de facteurs personnels et sociofamiliaux associés à deux profils de retard langagier. MÉTHODES : Soixante-huit enfants de 18 à 35 mois ayant un retard langagier participent à l’étude. Une variété d’instruments permet de mesurer les habiletés langagières de ces enfants ainsi que des caractéristiques relatives aux enfants, aux parents, à la relation parent-enfant et à des aspects sociofamiliaux. RÉSULTATS: L’analyse de « clusters » utilisant les variables de compréhension et d’expression permet d’identifier trois sous-groupes d’enfants situés sur un continuum de sévérité puis des variables langagières supplémentaires servent à les caractériser. Dans un deuxième volet, les enfants ayant uniquement un retard de vocabulaire expressif (n = 52) sont comparés à ceux qui ont un retard de langage plus large (n = 16). Les résultats indiquent une forte association entre la performance langagière et le développement cognitif. De plus, le cumul de facteurs de risque est associé à l’appartenance au groupe présentant un retard de langage qui va au-delà du retard de vocabulaire expressif. CONCLUSION: Les résultats confirment l’importance de tenir compte d’habiletés langagières qui vont au-delà du retard de vocabulaire à deux ans et permettent d’identifier des sous-groupes au sein de cette population. L’association entre un retard de langage et un cumul de facteurs de risque suggère une intervention qui, en plus des aspects langagiers, doit cibler les caractéristiques familiales et environnementales de ces enfants. / OBJECTIVES: 15 % of two year old children present with a delay in expressive vocabulary in the context of otherwise normal development. It is associated with delays in socio affective development as well as negative features of parental language stimulation. Moreover, half of these children will have a persistent language problem. A review of the literature on late-talkers underscores the heterogeneity found within that population. It also points to the relevance of studying language delay at two within a multifactorial perspective. These two conclusions support the aims pursued in this study: (1) to identify sub-groups in these children and (2) to compare these sub-groups with regards to factors known to be adversely associated with the development of language as well as to examine the effect of the accumulation of risk factors. METHODS: 68 children aged 18 to 35 months who present with a language delay and one their parents take part in the study. A variety of instruments measure the linguistic skills as well as other characteristics of the children, parents, families and of their environment. RESULTS: The cluster analysis uses the variables of language comprehension and expression. Three sub-groups found along a continuum of severity of language delay are identified and described. In a second analysis, the children who present exclusively with a vocabulary delay (n=52) are compared to those who have a wider reaching language delay (n=16). Results reveal a strong association between the level of linguistic skills and the cognitive development of the more impaired children. Moreover, the accumulation of risk factors is associated to belonging to the group presenting with a more pronounced language delay. CONCLUSION: With an aim of better characterizing this sub-group of the population, the results confirm the importance of taking into account language skills which go beyond the expressive vocabulary delay in two year old children. Association between a wider reaching delay of language and an the accumulation of risk factors further suggests an intervention which, in addition to stressing the linguistic aspects, must target the family and environmental characteristics of these children.

Nous avons développé un modèle biomécanique dans le but de quantifier et de comparer les stratégies cinétiques de l’épaule et du coude de personnes saines et de personnes présentant un syndrome d’abutement de l’épaule (SAÉ). Compte tenu de la biomécanique particulière au SAÉ, nous nous attendions d’observer une différence dans les stratégies cinétiques des deux groupes, surtout lorsque la tâche nécessitait l’implication de la coiffe des rotateurs. Dix sujets avec SAÉ et 11 sujets contrôles ont été testés. À l’aide d’une rétroaction visuelle sur un écran d’ordinateur, le sujet devait atteindre une cible correspondant à une force isométrique équivalant à 40% de la force maximale volontaire (avant l’apparition de la douleur). Le sujet devait faire cette tâche pour 8 directions dans le plan frontal (0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°). Pour un droitier, la direction 0° est à droite selon l’axe horizontal. De plus, les valeurs positives suivent le sens antihoraire. Le modèle biomécanique et la mesure de la force isométrique permettent de calculer les contributions des moments de force de l’épaule et du coude pendant une tâche coordonnée. Indépendamment de la direction de la force isométrique, le groupe présentant le SAÉ était en mesure d’atteindre la cible, mais il nécessitait plus de temps que le groupe contrôle. Comparativement aux sujets sains, les sujets avec SAÉ montraient une contribution moindre du moment de force rotatoire de l’épaule (rotation interne ou externe) lorsque la cible était à 0° ou à 225°. Toutefois, les patients avaient une plus grande contribution du moment de force en abduction/adduction de l’épaule pour les cibles situées à 0°, 135° et 180°. Enfin, lorsque la cible était à 315°, les sujets avec SAÉ montraient une diminution de la contribution du moment de force de flexion/extension du coude. Globalement, l’utilisation du modèle biomécanique a permis de démontrer que, pour certaines directions dans le plan frontal, les sujets avec SAÉ utilisent une stratégie cinétique différente des sujets sains pour générer une force isométrique lors d’une tâche coordonnée. Ces observations s’expliquent en partie par les problèmes reliés à la coiffe des rotateurs dans le SAÉ. / A biomechanical model was used to quantify the kinetic strategy of the shoulder and the elbow joints. Joint torques were estimated to verify the effect of the subacromial impingement syndrome (SIS) during isometric force task by comparing healthy people with injured people. The biomechanical model was tested with 2 groups: people with SIS (n = 10) and a control group (n = 11). The task was to generate, as quickly and as accurately as possible, an isometric force corresponding to 40% of the maximal voluntary contraction (without pain) in the frontal plan to reach a visual target. There were eight target positions (0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270° and 315°). Each target location required a different combination of elbow and shoulder torques. The biomechanical model and the measurement of the isometric forces allowed us to calculate the kinetic strategy of the shoulder and the elbow. The results showed that regardless of the target location, the group with SIS was able to reach the target but needed more time to reach the target compared to the control group. Concerning the kinetic strategies, the patients, in contrast to healthy participants, needed lower rotational shoulder torque contribution to reach the target located at 0° and 225° and they had a greater abduction/adduction torque contribution when the targets were located at 0°, 135° and 180°. Finally, patients with impingement syndrome had lower elbow flexion/extension torque contribution when the target was located at 315°. Overall, the biomechanical model demonstrated that, for some target positions, the patients used different kinetic strategy than healthy participants to reach the target.

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