Le présent document offre un survol de différentes méthodes employant une approche réseau afin d'identifier des anomalies au sein de réseaux cérébraux associés à un diagnostic dans le cadre d'études cas-témoins. Le cadre opérationnel employé compare les réseaux cérébraux d'individus portant un certain diagnostic associé à une condition du cerveau (cas) avec les réseaux cérébraux d'individus en "santé" (témoins). Chaque patient est représenté par un seul réseau cérébral. Les méthodes réseaux discutées peuvent opérer sur certaines propriétés observables dans les réseaux cérébraux. Le choix des propriétés à investiguer devrait être guidé par des hypothèses et des connaissances actuelles des moyens de communications dans le cerveau. À cet effet, une revue de quelques mesures possibles, et les raisons pour lesquelles celles-ci pourraient être pertinentes dans un contexte de réseaux cérébraux est donnée. Quatre méthodes seront présentées, soit le Permutation Network Framework (PNF), ANOVA, le contrast-subgraph et le Network-based statistic (NBS). Par ailleurs, une extension au NBS, appelée NBS-SNI (NBS-simultaneous node investigation) est proposée. Des résultats employant NBS et NBS-SNI appliqués à des données fonctionnelle associées à des études cas-témoins (ABIDE I (autisme), ADHD200 (trouble du déficit de l'attention et hyperactivité), une étude sur la schizophrénie et d'autres) seront présentés. En outre, les différences identifiées avec ces méthodes seront également employé avec NBS-predict afin de réaliser des prédictions (diagnostics) sur des réseaux cérébraux individuels. Entre autres, des performances de prédiction de 70% et 66% ont été obtenues sur l'entièreté des données provenant de ABIDE I et de l'étude ADHD200, respectivement. Les résultats obtenus sur les données ABIDE I ont été analysés plus en profondeur et comparés à ceux d'autres études. Les attributs employés contribuant le plus aux prédictions se révèlent sous forme de sous-réseaux plus fortement/faiblement connectés chez les individus atteints par la condition. Certaines caractéristiques retrouvées dans ces sous-réseaux semblent être cohérentes avec des résultats rapportés précédemment obtenus sur les mêmes données, ou portant sur le spectre l'autisme en général. Finalement, quelques opinions à propos de l'utilisation d'un formalisme réseaux en neuroscience sont offertes, ainsi que des directions et modifications possibles pour l'extension NBS-SNI dans le futur. / This document offers an overview of different methods employing a network-based approach to identify abnormalities in brain networks associated with a certain diagnostic in typical case-control studies. In these methods, networks associated to patients with a condition are compared against healthy control brain networks. Every patient is represented by a single brain network. The methods discussed operate on some property observed on these brain networks. The choice of a property to measure should be meaningful and related to the (thought to be) means of communication in the brain. A review of a few of these possible measurable properties such as centrality measures is included. Four known methods will be presented, namely, a Permutation Network Framework (PNF), the one-way ANOVA, contrast-subgraph and the Network-based statistic (NBS). In addition, a modification/extension to the NBS called the NBS-SNI (NBS-Simultaneous Node Investigation) will be proposed. Some results obtained using the NBS and the novel NBS-SNI methods on various functional datasets associated to case-control studies (such as ADHD200 (attention deficit hyperactivity disorder), ABIDE I (autism), a schizophrenia study and others) will be presented. Moreover, the differences identified between the two groups of brain networks (condition and control) will also be used to make predictions/diagnosis of individuals using NBS-predict (a prediction extension of NBS). For example, prediction accuracies of 70% and 66% were obtained on the complete ABIDE I and ADHD200 datasets, respectively. Also, the results obtained on the complete ABIDE I dataset were further investigated and compared with other work. The features, which manifest in the condition group as hyperconnected or hypoconnected subnetworks that contributed the most to the prediction performance yielded by NBS-predict were extracted. Some characteristics of these subnetworks seemed to be coherent with previously reported findings on the same dataset/condition. Finally, considerations about using network neuroscience in the context of case-control studies are given, along with future outlooks for the proposed NBS-SNI method.

En 2001 et 2002, nous avons échantillonné 89 fraisières, réparties dans neuf régions agricoles du Québec, afin de connaître la diversité et l’abondance des différentes espèces de charançons des racines. Le sol des différentes fraisières a également été caractérisé. L’écologie saisonnière d’Otiorhynchus ovatus (L.) a été étudiée dans la grande région de Québec. Le charançon des racines le plus abondant dans les fraisières est, sans contredit, O. ovatus avec plus de 82% des captures. Aussi, il a été établi qu’il existe une corrélation entre l’abondance d’O. ovatus et le pourcentage de sable contenu dans un sol. Deux cohortes d’insectes se succèdent au champ et le pic d’abondance se situe à la fin de la période de récolte des fruits. Cette période est la plus propice pour contrôler les populations de O. ovatus avant que les femelles initient la ponte. / In 2001 and 2002, 89 strawberry fields from nine regions in Québec were sampled to determine the diversity and abundance of root weevil species. Soil characteristics were also assessed. We further studied the seasonal ecology of the strawberry root weevil, Otiorhynchus ovatus (L.) in the Québec City area. The strawberry root weevil was the most abundant species with > 82% of all captured specimens. Its abundance was positively correlated with sand in soil sample. Two cohorts of insects have been identified with a peak of abundance at the end of the fruit harvesting period. This period is most suitable for O. ovatus control as females have not yet initiated oviposition.

Le Québec accueille de nombreux immigrants, qui présentent généralement à leur arrivée un meilleur état de santé que la population native. Ce phénomène est malheureusement temporaire et compte tenu de la prévalence de diverses maladies chroniques d'origine nutritionnelle qui affectent les immigrants, les modifications dans leurs pratiques alimentaires seraient fortement impliquées dans le déclin de leur bon état de santé. Les explications plus traditionnelles comportent différentes limites et il apparaît important de considérer d'autres cadres d'analyse. Il s'avère donc pertinent d'étudier la qualité de la diète des immigrants en lien avec la qualité perçue de l'offre alimentaire, puisqu'une perception positive ou négative de l'offre alimentaire du pays hôte peut potentiellement influencer les choix alimentaires et la qualité des apports nutritionnels des personnes. Afin d'identifier les attributs et les facteurs pertinents à l'évaluation de la qualité perçue de l'offre alimentaire disponible à Québec par des consommateurs immigrants et de leur impact sur la qualité de leur diète, une démarche exploratoire mixte a été employée. Lors d'entretiens individuels réalisés en supermarchés d'alimentation, il a été possible d'identifier des attributs et des facteurs saillants à l'évaluation de la qualité perçue des aliments disponibles à Québec par des consommateurs immigrants. Ensuite, l'administration d'un questionnaire auprès de 281 répondants a permis d'identifier différents déterminants de la qualité perçue de l'offre alimentaire disponible en supermarchés au Québec. Les résultats soutiennent que la perception que les aliments sont nutritifs et sécuritaires influence positivement et significativement leur qualité perçue. Il a également été possible d'évaluer l'influence de la qualité perçue des aliments sur la qualité de la diète des consommateurs immigrants, laquelle a une relation positive et significative avec celle-ci. Les résultats montrent l'intérêt de considérer la qualité perçue des aliments disponibles dans le pays d'accueil afin d'expliquer les changements dans les habitudes alimentaires postmigratoires des consommateurs immigrants.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / L'utilisation de cultures de couverture (CC) sur les rangs de vigne est une technique dont peu de viticulteurs québécois ont tenté l'application. Le but de cette recherche était d'offrir une nouvelle étude au Québec examinant le potentiel des CC pérennes pour la lutte biologique. L'objectif principal était d'évaluer les populations d'arthropodes présentes dans les CC ainsi que leur capacité à compétitionner les plantes adventices sans mettre en péril la production de la vigne et la qualité des fruits. L'expérience s'est déroulée sur trois années (2020-2022) et répétée sur deux vignobles. Le dispositif expérimental était en blocs aléatoires complets avec six traitements de CC : lotier corniculé (LotCor), aspérule odorante (AspOdo), épervière spp. (EpeSpp), thym serpolet (ThySer), enherbement spontané (EnhSpo) et sol à nu (SN). Le recouvrement de ThySer était supérieur à celui des autres traitements et celui-ci a presque triplé depuis son implantation. ThySer était la CC avec l'établissement le plus efficace, contrairement au AspOdo avec un recouvrement plus faible qu'à son année d'implantation. Par ailleurs, LotCor et EnhSpo ont conservé des hauteurs moyennes trop élevées pour être implantés sur le rang sans entretien. Un total de 22 428 arthropodes ont été collectés dans les CC et au sol. L'abondance en arthropode la plus élevée a été observée dans LotCor au niveau des CC. Inversement, une faible abondance a été observé dans le SN, une tendance s'étant également reflétée au niveau de la richesse taxonomique. Somme toute, tous les traitements avaient une abondance relative plus élevée d'arthropodes bénéfiques que phytophages, à l'exception de LotCor. Au terme du projet, les CC pérennes n'ont pas nui au rendement de la vigne ni la qualité des fruits. Ainsi, dans les conditions climatiques du Québec, les CC sur le rang en vignoble peuvent s'avérer pertinentes pour réduire les plantes adventices et améliorer la biodiversité entomologique. / Using in-row cover crops (CC) in Quebec viticulture is a marginal technique that few winegrowers have attempted. The aim of this research was to provide a new study in Quebec on in-row perennial and flowering CC from a biological control perspective. The main objective was to evaluate the arthropod populations present in the CC as well as their potential to compete weeds without compromising vine production and fruit quality. The experiment took place over three years (2020-2022) and was repeated on two vineyards. The experiment was a randomized complete block design with six CC treatments: bird's-foot trefoil (BFT), sweet woodruff (SweWoo), hawkweed spp. (HawSpp), creeping thyme (CreThy), spontaneous cover (SpoCov) and bare soil (BS). Soil coverage was higher in CreThy than the other treatments which almost tripled since its establishment. CreThy had the most efficient establishment, unlike the SweWoo which had a lower coverage than the year it was implemented. In addition, BFT and SpoCov average heights were too high to be planted on the row without maintenance. A total of 22 428 arthropods were collected at the CC level and at the ground level. BFT contained the highest arthropod abundance over the two years of the sampling, at the CC level. Conversely, BS had the lowest abundance, a trend that was also reflected for the taxonomic richness. Overall, relative abundance of beneficial arthropods was greater than phytophagous arthropods in all treatments, except for BFT. At the end of the project, the perennial CC did not influence vine yield and berries quality. Thus, in Quebec climatic conditions, in-row CC in vineyards can be relevant to reduce weed populations and enhance entomological biodiversity.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 janvier 2024) / Les inquiétudes liées aux variants du SRAS-CoV-2 et l'efficacité des vaccins actuels ont augmenté dû aux mutations accumulées dans la glycoprotéine Spike, la cible principale des anticorps. Ces mutations peuvent altérer la liaison des anticorps neutralisants, affectant la neutralisation. Les individus atteints de maladies auto-immunes sous immunomodulateurs sont susceptibles d'avoir une réponse immunitaire réduite. Ce projet a donc permis d'évaluer l'impact des traitements sur leurs capacités à générer des anticorps neutralisant le SRAS-CoV-2 et ses variants après vaccination. Des essais de pseudoneutralisation de sérums de sujets vaccinés (2 doses) avec le vaccin mRNA-1273 ont été réalisés avec des lentivirus pseudotypés avec la Spike de Wuhan-1 (souche originale) et des variants Delta et Omicron. L'IC50 de chaque sérum, soit la dilution de sérum causant 50% de neutralisation, a été déterminé puis comparé entre les sujets contrôles et les patients selon le traitement, la maladie, l'âge et le variant. Les résultats indiquent que le rituximab et la prednisone ont négativement affecté la neutralisation après deux doses de vaccin, les réponses étant similaires aux titres avant vaccination (p > 0.05). Relativement aux sujets sains, leur capacité neutralisante est grandement diminuée (p < 0.001). De manière similaire, les petites molécules (e.g. inhibiteur de JAK kinase) et le mycophénolate mofetil ont affecté la neutralisation, mais moins que le rituximab et la prednisone. Les médicaments biologiques (e.g. anti-TNF) et le méthotrexate n'ont pas affecté la réponse neutralisante. L'âge n'a pas eu d'impact sur la neutralisation. Concernant les variants, Delta a montré une neutralisation réduite par rapport à Wuhan-1, tandis qu'Omicron n'a pas été neutralisé. Les mutations acquises dans la Spike d'Omicron permettent donc d'évader la neutralisation après deux doses de vaccin, soulignant l'importance de poursuivre la recherche de vaccins universels afin de pallier les impacts négatifs des immunomodulateurs sur la neutralisation. / Concerns about emerging SARS-CoV-2 variants on the efficacy of current vaccines haveincreased since the emergence of the Omicron variant, as mutations have accumulated in the Spikeglycoprotein, the main target of neutralizing antibodies. These mutations can alter the binding of neutralizing antibodies, affecting neutralization. Individuals with autoimmune diseases onimmunomodulators may have their immune response affected by these treatments. This project therefore assessed whether current vaccines allow the generation of neutralizing antibodies that are capable (or not) of neutralizing the different SARS-CoV-2 variants as effectively in people with autoimmune diseases undergoing treatment. Pseudo-neutralization assays were performed on sera from subjects vaccinated (2 doses) with the mRNA-1273 vaccine using lentiviruses pseudotyped with the Spike of the original Wuhan-1 strain and the Delta and Omicron variants. The IC50 of each serum, i.e. the serum dilution causing 50% neutralization, was determined then compared between control and patient subjects according to treatment, disease, age, and variant. Results indicate that rituximab and prednisone have a negative effect on neutralization after two doses of vaccine, as responses were comparable to pre-vaccination neutralizing titers (p > 0.05). When compared to healthy subjects, the ability to neutralize was reduced (p < 0.001). Similarly, treatment with small molecules (e.g. JAK kinase inhibitor) and mycophenolate mofetil affected neutralization, but to a lesser extent than rituximab and prednisone. Biological drugs (e.g. anti-TNF) and methotrexate did not affect the neutralizing response. Age had no impact on neutralization. In terms of variants, the Delta variant was less neutralized in comparison to Wuhan-1, while the Omicron variant is more resistant to neutralization. Acquired mutations in the Omicron Spike protein thus promote antibody evasion induced after two doses of vaccine, highlighting the importance to continue research into universal vaccines to counteract the negative impact of immunomodulatory treatments on the neutralizing antibody response

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Le chancre bactérien de la tomate causé par Clavibacter michiganensis (Cm) est l'une des maladies bactériennes les plus dévastatrices affectant l'industrie de la tomate dans le monde entier. Actuellement, aucun cultivar résistant n'est commercialement disponible et les contrôles chimiques et biologiques offerts sont inefficaces. Afin d'augmenter nos outils disponibles pour lutter contre cet agent pathogène, cette étude a permis de développer une méthode d'inoculation artificielle pour induire le chancre bactérien sur les plants de tomate en serre afin d'uniformiser les résultats des différentes études sur Cm. Nous avons comparé deux méthodes d'inoculation, le scalpel et la seringue, avec deux niveaux de fertilisation faible et élevé. Après avoir évalué le pourcentage de feuilles nécrosées et la hauteur des plants, les résultats ont montré que l'inoculation à la seringue avec une faible fertilisation était la méthode d'inoculation la plus efficace, permettant le développement d'une échelle à plusieurs niveaux qui peut être utilisée pour étudier l'interaction entre les plants de tomate et les isolats de Cm. Dans cette étude, nous avons également développé un multiplexe TaqMan qPCR spécifique et sensible pour détecter Cm. Une détection précise est une étape cruciale pour confirmer les foyers de la maladie et permettre le développement de stratégies de gestion. Les résultats faussement positifs et négatifs constituent un problème majeur des méthodes de détection existantes. Ainsi, deux gènes chromosomiques liés à la virulence de Cm, rhuM et tomA, ont été utilisés comme cibles spécifiques. Le gène, α-tubuline, a été inclus dans chacun des multiplexes comme contrôle interne afin d'améliorer la fiabilité du test. La spécificité a été évaluée avec 12 souches de Cm et 15 souches bactériennes, y compris d'autres Clavibacter spp. et des bactéries pathogènes de la tomate provenant de différents lieux géographiques. Notre test a détecté spécifiquement toutes les souches de Cm et jusqu'à 10 copies d'ADN plasmidique pour toutes les paires d'amorces et les sondes. Le test a été validé sur des échantillons de tissus et de semences infectés artificiellement. Il a détecté avec précision la présence de Cm dans tous les échantillons infectés analysés. Le test de diagnostic développé est hautement spécifique, sensible et fiable pour la détection de Cm et peut être adapté à des fins multiples telles que les programmes de certification des semences, la surveillance, la biosécurité, les études épidémiologiques et l'évaluation de nouvelles méthodes de lutte.

Les carences nutritives sont responsables de diminutions significatives de la croissance et du rendement des végétaux. Afin de réduire leurs effets néfastes il est important de les détecter le plus tôt possible. Les méthodes actuelles de détection nécessitent la collecte de matériel végétal, leur analyse chimique ainsi que la détermination de ‘seuil de carence’ selon des grilles pré-établies de composition chimique des feuilles, par exemple. L’ensemble de ces méthodes requiert beaucoup de temps et le diagnostic tombe parfois trop tard pour une fertilisation de correction. La télédetection par réflectance et fluorescence pourrait permettre la détection de carences nutritives en temps réel. Dans le cadre de ce projet de recherche nous avons évalué le potentiel de détection des carences nutritives sur des feuilles de végétaux, par réflectance passive et fluorescence active. Pour ce faire, nous avons induit trois carences nutritives (N, K, Mg) sur des plants de pomme de terre. La carence en azote a significativement réduit la croissance des plants contrairement aux carences en K ou Mg. Le potentiel de détection des carences par réflectance et fluorescence a été influencé par cette réduction de la croissance et il était beaucoup plus aisé de détecter les carences en azote que les carences en potassium ou en magnésium. Nous avons aussi développé un indicateur de déséquilibre azoté basé sur le calcul du diagnostic de composition nutritive (CND). Cet indicateur est composé d’une variable canonique intégrant l’information des 24 indices de réflectance et fluorescence. Il a permis la détection des plants en déséquilibre azoté à près de 70 %. Nous avons aussi évalué l’impact de l’angle de mesure et de la densité de nervures des feuilles exposées au fluorimètre, sur le potentiel de détection des carences nutritives. Le potentiel de détection des carences azotées est augmenté lorsque le fluorimètre est incliné et que les plus vieilles feuilles de même que celles ayant une densité de nervures plus faible sont ciblées. Ce projet de recherche a donc permis de confirmer le potentiel de la réflectance et de la fluorescence pour la détection des carences nutritives en plus de déterminer un indice de déséquilibre nutritif basé sur des mesures de télédétection et de conclure que les mesures de fluorescence à un angle de vue près du nadir ne sont pas nécessairement optimales pour la détection de certaines carences nutritives. Cette recherche, en plus d’être innovatrice permet d’améliorer le rendement des végétaux dans un contexte de développement durable. / Nutrient deficiencies are responsible for significant reductions of crop growth and yields. In order to reduce their negative impacts, it is important to detect those deficiencies as early as possible. Current methods include plant material collection and chemical analyses that may not provide deficiency detection within the time-window necessary for plant response to recovery fertilization. Reflectance and fluorescence are two methods associated with remote sensing. In this research project we evaluated the potential of reflectance and fluorescence to detect nutrient deficiencies in crops. To do so, we induced three nutrient deficiencies (N, K, Mg) on potato plants. The nitrogen deficiency significantly reduced crop growth contrary to K or Mg deficiencies. The potential of reflectance and fluorescence to detect nutrient deficiencies was related to growth reduction and it was easier to detect nitrogen deficiency than magnesium or potassium deficiencies. We also developed a nitrogen imbalance indicator based on the computation of the compositional nutrient diagnosis (CND). This indicator corresponds to a canonical variable including information coming from 24 reflectance and fluorescence indices. It allowed the detection of nearly 70% of nitrogen-imbalanced plants. Moreover, we also evaluated the impact of the angle of view and of veins density on the detection of nutrient deficiencies using fluorescence. The detection of nitrogen deficiencies was improved when the fluorometer was inclined and faced older leaves or leaves having a lower density of veins. The research project confirmed the potential of reflectance and fluorescence for the detection of nutrient deficiencies; it introduced a new nitrogen imbalance index integrating CND and remote sensing data; and it determined that a near-nadir angle of view was not well-suited for the detection of some specific nutrient deficiencies. This research project will help to improve crop yield in a sustainable management context.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Lille 2 Droit et Santé, Lille, France / Le tableau clinique des patients atteints de maladie pulmonaire obstructive chronique(MPOC) est caractérisé par une dysfonction des muscles locomoteurs, une intolérance à l'effort, ainsi qu'une dépendance fonctionnelle pouvant conduire à un syndrome de fragilité. L'utilisation des tests de terrain, tels que le test de lever de chaise d'une minute (1STS), s'est généralisée dans les milieux cliniques pour évaluer la tolérance à l'effort des patients, à défaut parfois d'une évaluation préalable, indispensable à leur validation et utilisation sécuritaire. De plus, nouvellement empruntés à la gériatrie clinique, la capacité fonctionnelle et le syndrome de fragilité ne sont encore que trop peu documentés dans la MPOC, et leur évaluation est rare dans un contexte de réadaptation respiratoire. Elle est pourtant nécessaire chez les patients présentant une intolérance à l'effort sévère, tels que les patients atteints d'insuffisance respiratoire chronique, pour qui les objectifs et les programmes de réadaptation respiratoire nécessiteraient davantage de personnalisation. Le premier objectif de cette thèse était d'évaluer les mécanismes musculaires, cardiorespiratoires et symptomatiques limitants la réalisation du 1STS chez des patients atteints de MPOC. Le second objectif était d'évaluer l'efficacité d'un programme de réadaptation respiratoire à domicile chez des patients atteints de MPOC et d'insuffisance respiratoire chronique, ainsi que l'impact du syndrome de fragilité physique sur l'efficacité et l'adhésion au programme de réadaptation. Les premiers travaux de cette thèse ont démontré que bien qu'il s'agisse d'un test de terrain, le1STS entraîne une réponse cardiorespiratoire quasi maximale chez les patients atteints de MPOC sévère. Par ailleurs, la mise en évidence d'un retard dans la récupération des paramètres cardiorespiratoires à la suite du 1STS, chez les patients atteints de MPOC, démontre la pertinence clinique de surveiller sa période de récupération. Bien que la principale limitation du 1STS semblait être cardiorespiratoire, la fatigue musculaire du quadriceps, présente chez plus de deux tiers des patients à la suite du 1STS, a pu également contribuer à la limitation de la performance au 1STS. Les travaux associés au deuxième objectif de cette thèse ont mis en évidence que le syndrome de fragilité physique affectait près de la moitié des patients atteints de MPOC et d'insuffisance respiratoire chronique, débutant une réadaptation respiratoire. Ces patients fragiles étaient caractérisés par une diminution de l'activité physique, de la tolérance à l'effort et de la capacité fonctionnelle par rapport à leurs homologues non-fragiles. Toutefois, la fragilité physique n'était pas un obstacle pour bénéficier de l'intervention à court et moyen termes. Par ailleurs, le programme de réadaptation respiratoire permettait l'amélioration du syndrome de fragilité chez plus de 80% des patients initialement fragiles. En conclusion, les travaux de cette thèse ont mis en évidence : i) L'utilité clinique des tests de terrain, tels que le 1STS, pour évaluer la tolérance à l'effort des patients atteints de MPOC ; et ii) L'importance d'évaluer la fragilité physique chez les patients atteints de MPOC et d'insuffisance respiratoire chronique afin de personnaliser l'approche de la réadaptation respiratoire et d'aider les patients à retrouver un état plus robuste après l'intervention. / The clinical portrait of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is often characterized by limb muscle dysfunction, exercise intolerance, and functional dependence that may lead to a frailty syndrome. The use of field tests, such as the one-minute sit-to-stand (1STS), has become widespread in clinical settings to assess patients' exercise tolerance, sometimes lacking the prior assessment essential for their validation. Moreover, firstly developed in clinical geriatrics, the concepts of functional capacity and frailty syndrome have received little attention in COPD, and their evaluation is sparse in pulmonary rehabilitation settings. Yet, these evaluations are necessary inpatients with advanced disease, such as patients with chronic respiratory failure, for whom pulmonary rehabilitation goals and programs would require a more personalized approach. The first objective of this thesis was to evaluate the muscular, cardiorespiratory and symptomatic mechanisms limiting 1STS performance in patients with COPD. The second objective was to evaluate the effectiveness of a home-based pulmonary rehabilitation program on exercise tolerance, functional capacity and frailty syndrome in patients with COPD and chronic respiratory failure. The impact of physical frailty syndrome on the effectiveness and adherence to the pulmonary rehabilitation program was also assessed. First, despite being coined as a field exercise test, the 1STS elicit near maximum cardiopulmonary response and dynamic hyperinflation. Furthermore, the evidence of a delayed recovery in cardiorespiratory parameters following the 1STS in patients with COPD, demonstrated the clinical relevance of monitoring the recovery following 1STS. Although the main limiting mechanism during the 1STS appeared to be cardiorespiratory, quadriceps muscle fatigue, present in more than two thirds of the patients following 1STS, may also have contributed to limiting the performance during the 1STS. Secondly, the results demonstrated that physical frailty affected nearly half of COPD patients with chronic respiratory failure starting a pulmonary rehabilitation program. These frail patients were characterized by further decreases in physical activity, exercise tolerance and functional capacity compared to their non-frail counterparts. However, physical frailty was not a barrier to benefiting from the intervention in the short and medium term. Moreover, physical frailty was reverse in almost 80% of the patients who were frail prior to the program, shifting towards a more robust state. In conclusion, studies presented in the thesis highlighted: i) the clinical utility of field tests, such as the 1STS, to assess exercise tolerance in patients with COPD; and ii) the importance of assessing physical frailty in COPD patients with chronic respiratory failure to personalize the pulmonary rehabilitation approach, helping patients return to a more robust state after the intervention.

Le séquençage du génome d’un microorganisme est un jalon important dans l’étude de sa biologie. Quel que soit cet organisme, les outils bio-informatiques nécessaires pour comprendre son génome et le comparer aux autres génomes séquencés seront similaires. Dans cette thèse, l’ADN génomique de parasites et de virus est mis à profit afin de mieux comprendre ces microorganismes. Dans un premier temps, le parasite protozoaire Leishmania est étudié par transcriptomique et par génomique comparative afin de mieux comprendre son infectivité, sa résistance aux antiparasitaires et son mode de vie dimorphique. Ce parasite alterne entre le stade flagellé (promastigote) et le stade intracellulaire aflagellé (amastigote). Afin de faciliter l’analyse par biopuces du transcriptome de Leishmania, un système de gestion et d’analyse de données de biopuces a été conçu. Quatre études utilisant ce système sont présentées sommairement et leurs implications sont discutées. Deuxièmement, le génome de l’espèce Leishmania (sauroleishmania) tarentolae, qui n’est pas pathogène pour l’humain, a été séquencé et comparé à trois espèces infectant l’homme. Cette étude a montré que, même si peu de gènes différencient les espèces, L. tarentolae possède moins de gènes associés au stade amastigote que les autres espèces. Deux familles de gènes ont été trouvées en nombre de copies élevées chez L. tarentolae : GP63 et PSA31C. Ces résultats permettent une meilleure compréhension de la biologie de L. tarentolae et de la virulence des autres espèces de Leishmania. Dans un deuxième temps, les séquences des génomes de virus respiratoires disponibles dans les bases de données publiques ont été analysées pour créer un test diagnostique permettant la détection et l’identification de 25 types de virus respiratoires, dont la grippe A (H1N1) responsable de la pandémie de 2009 et la grippe aviaire A (H5N1). Le test a été validé avec des échantillons de laboratoire et avec des échantillons cliniques. Même si l’étude du parasite Leishmania était indépendante de celle des virus respiratoires, les approches utilisées pour ces deux projets étaient similaires. Ainsi, la bio-informatique est un outil essentiel en microbiologie, car elle est indispensable pour résoudre des problèmes de diverses natures chez des organismes différents. / Sequencing a genome is a milestone in the study of an organism. Bioinformatics allow both to better understand single organisms and to compare them to related species through comparative genomics. This thesis centers on the idea that genome sequence of parasites and viruses can be used in various ways to better understand these microorganisms. Transcriptomics and comparative genomics were used to study the protozoan parasite Leishmania in order to better understand its virulence, its resistance to antiparasitic drugs, and its dimorphic life-cycle, which includes a flagellated free form named promastigote and an aflagellate intracellular form named amastigote. In order to study gene expression in Leishmania, an integrated management and analysis system was created, along with protocols designed for Leishmania microarrays analysis. Four studies using this system are briefly described. In another study, the genome of Leishmania (sauroleishmania) tarentolae, a lizard parasite, was sequenced and compared to human pathogenic Leishmania species. This study showed little difference between the Leishmania species, although L. tarentolae seems to contain less genes associated to the amastigote life-cycle, including the amastin gene. Two gene families were highly expanded in L. tarentolae: the surface metalloprotease GP63 and the promastigote antigen protein PSA31C. These results provide a better understanding of L. tarentolae biology and give insights on the genes involved in virulence in pathogenic Leishmania species. The second part of this thesis concerns the creation of a molecular diagnostic assay for the detection and identification of 25 respiratory virus types, including the influenza A/H1N1 pandemic strain and the avian influenza A/H5N1 strain. This assay was created by analyzing genome sequences available from public repositories and it was afterwards tested on laboratory and clinical virus strains. Although Leishmania and respiratory viruses are distantly related, the approaches used in both projects were similar. Thus, bioinformatics is an essential and ubiquitous science that allows to solve problems in different areas (“omics”) of biology.

"Thèse en cotutelle. Université Laval, Québec, Canada et Université Claude Bernard Lyon 1, Villeurbanne, France" / L’hypertension artérielle (HTA) est un problème de santé publique majeur, au centre de nombreuses pathologies. En étudiant la prévalence de l’HTA, nous nous sommes intéressés à deux points en particulier que nous abordons dans ce manuscrit de thèse. Le premier est l’existence d’une relation bidirectionnelle entre l’HTA et le syndrome de l’apnée du sommeil (SAS), maladie encore sous-diagnostiquée de nos jours. Le second concerne le fait que les hommes sont plus touchés par ces deux pathologies que les femmes, mais que cette tendance s’inverse au moment de la ménopause, suggérant un rôle protecteur des hormones ovariennes. Les mécanismes sous-jacents de la mise en place de l’HTA sont connus dans différentes maladies associées comme l’athérosclérose, l’obésité, le diabète, mais doivent encore être étudiés dans le SAS chez la femme ménopausée. Le travail de cette thèse vise à comprendre les mécanismes à l’origine de l’HTA chez les femmes ménopausées atteintes du SAS. Pour cela, nous avons utilisé un modèle animal d’hypoxie intermittente (HIC; 21%-10% O2 ; 10cycles/h ; 8h/jour). Ce modèle simule le profil physiopathologique observé chez les patients apnéiques, en particulier avec le développement de l’HTA. La particularité de nos travaux de recherche est l’utilisation de rates ovariectomisées (OVX), permettant ainsi de mimer la ménopause, contrairement à de nombreux modèles d’HIC qui utilisent les rats mâles. Par ailleurs, nous nous sommes aussi intéressés au rôle de l’estradiol (E2) dans le développement de l’HTA et sur les mécanismes sous-jacents induits par l’HIC. Nos principales conclusions sont que l’HIC engendre une élévation de la pression artérielle et de la concentration en endothéline-1 (un vasoconstricteur), mais que ceci est réversible avec le traitement à l'E2. Au niveau de l'aorte, l'OVX engendre une augmentation du stress oxydatif, mais, de nouveau, la supplémentation en E2 renverse cet effet. Les mécanismes de réponse à l'E2 sont différents selon le protocole suivi par l’animal ; après l’HIC, l’E2 réduit l'activité des enzymes pro-oxydantes alors qu’en condition de normoxie (21% O2), l’E2 augmente l'activité des enzymes anti-oxydantes. Au niveau des poumons, l’HIC augmente le stress oxydatif mais l’OVX a un effet chez les animaux en normoxie uniquement. Les effets de l'E2 sur le stress oxydatif sont tissu-dépendants. Le traitement à l'E2 permet de pallier les dysfonctions vasculaires induites par l’HIC et pourrait avoir une pertinence clinique dans le traitement du SAS chez la femme ménopausée. / Arterial hypertension is a major public health problem, which is at the heart of many diseases. In studying the prevalence of hypertension, we focused in two specific points that we address in this thesis manuscript. The first one is the existence of bidirectional relationship between hypertension and sleep apnea syndrome (SAS), a disease that is still underdiagnosed today. The second is that men are more affected by these two conditions than women, but this trend reverses at the time of menopause, suggesting a protective role of ovarian hormones. The underlying mechanisms of the establishment of hypertension have been studied in various associated diseases (atherosclerosis, obesity, diabetes), but have yet to be studied in SAS in menopausal women. This work aims to understand the mechanisms underlying high blood pressure in postmenopausal women with SAS. For this, we used an animal model of intermittent hypoxia (IH, 21% -10% O2, 10cycles/h, 8h/day). This model presents the same pathophysiological profile observed in apneic patients, in particular with the development of arterial hypertension. The unusual feature of our study is the use of ovariectomized (OVX) female rats, thus allowing to mimic the menopause, contrary to many models of IH which use the male rats. In addition, we have also investigated the role of estradiol (E2) in the development of hypertension and on the underlying mechanisms induced by IH. Our main conclusions are that although IH causes elevation of blood pressure and endothelin- 1 concentration (a vasoconstrictor), it is reversible with E2 treatment. In aorta, OVX generates an increase of oxidative stress, but, again, the supplementation in E2 reverses this effect. The mechanisms of response to E2 are different according to the protocol followed by the animal; after IH, E2 reduces the activity of pro-oxidant enzymes whereas in normoxia condition (21% O2), E2 increases the activity of antioxidant enzymes. In the lungs, IH increases oxidative stress, but OVX has an effect only in female rats exposed to normoxia. The effects of E2 on oxidative stress are tissue-dependent. E2 treatment prevents IH-induced vascular dysfunction and may be clinically relevant in the treatment of SAS in postmenopausal women.