La cornée est le hublot transparent de l’oeil. Bien que de nombreux modèles alternatifs utilisant des cornées animales ex vivo aient vu le jour durant ces 30 dernières années, les recherches préclinique (étude de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques) et fondamentale sur la cornée ont toujours besoin de l’expérimentation animale in vivo. Elle fait aujourd’hui l’objet d’une réglementation stricte afin d’éviter tout abus et maltraitance. Les animaux les plus fréquemment utilisés en recherche cornéenne sont des mammifères (souris, rat, lapin, chat, chien, cochon, boeuf et primate non humain). Malgré leur proximité phylogénétique de l’Homme, ces animaux peuvent présenter des différences notables avec la cornée humaines qui doivent être connues pour ne pas induire de biais dans l’expérimentation. Les objectifs de cette thèse sont de mettre au point les modèles animaux et les méthodes alternatives nécessaires aux travaux du laboratoire BiiGC (EA 2521, Université de Saint-Étienne, France). Ils sont illustrés par 3 projets innovants : 1/une étude préclinique utilisant un modèle de kératoplastie transfixiante chez le lapin pour évaluer la prévention du rejet d’allogreffe de cornée par implant sous conjonctival de déxamethasone ; 2/Le développement d’un bioréacteur cornéen porcin pour l’analyse de la cicatrisation épithéliale ; 3/ l’utilisation d’un modèle lapin de lésion endothéliale pour l’étude de la régénération endothéliale. Ces 3 travaux innovant démontrent la diversité des modèles animaux nécessaires en recherche fondamentale et translationnelle. / The cornea is the clear window of the eye. Although many alternative models using ex vivo animal corneas have emerged during the last 30 years, preclinical research (study of new diagnostic and therapeutic strategies) and fundamental corneal research still need animal experiments in vivo. The most commonly used animals in corneal research are mammals (mouse, rat, rabbit, cat, dog, pig, beef and non-human primate). Despite their phylogenetic proximity to humans, these animals may exhibit notable differences with the human cornea, which must be known so as not to induce bias into the experiment. The aims of this thesis are to develop the animal models and the alternative models necessary for the work of the BiiGC laboratory (EA2521, University of Saint-Etienne, France). They illustrated by 3 innovative projects: 1/ a preclinical study using penetrating keratoplasty model in rabbits to evaluate the prevention of corneal allografts rejection by a conjunctival implant of dexamethasone; 2/ The development of a porcine corneal bioreactor for the analysis of epithelial wound healing; 3/ The use of rabbit endothelial lesion model for the study of endothelial regeneration. These 3 innovative works demonstrate the diversity of animal models needed in fundamental and translational research

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

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

La socialité diverse des femelles primates reflète une combinaison de stratégies compétitives et coopératives. Différentes théories expliquent cette diversité. Les macaques sont un bon exemple de variation sociale. L'objectif de ma thèse est d'approfondir la connaissance des sociétés de macaques par l'étude d'une espèce peu connue, les macaques à crête, Macaca nigra, dans son milieu naturel, la réserve de Tangkoko à Sulawesi, Indonésie. 2600 heures de données comportementales ont été prises sur 42 femelles adultes d'Octobre 2008 à Juin 2010. En combinant une analyse compréhensive des variables comportementales, je confirme le style social tolérant des femelles. En examinant la fonction des interactions post-agression par l'analyse des liens entre agression, anxiété, caractéristiques des conflits et de celles des dyades impliquées et les interactions post-agression, je détermine que celles-ci ne servent pas à réduire l'anxiété ou à "raccommoder" les relations sociales mais fonctionnent plutôt pour signaler l'intention pacifique ou pour réaffirmer le statut social. En étudiant l'influence des relations de dominance et de parenté sur les interactions sociales, je détermine que la force des liens sociaux n'est pas forcement liée a la dominance ou la parenté et que les coalitions sont formées entre femelles proches en dominance, mais pas entre apparentées ou proches affiliées. Ces résultats contrastent avec d'autres sociétés animales et mettent en évidence la complexité des sociétés tolérantes. Ma thèse apporte de nouvelles bases empiriques sur la variation sociale dans une perspective comparative et apporte un nouveau cadre théorique sur l'évolution des sociétés animales.

La socialité diverse des femelles primates reflète une combinaison de stratégies compétitives et coopératives. Différentes théories expliquent cette diversité. Les macaques sont un bon exemple de variation sociale. L’objectif de ma thèse est d’approfondir la connaissance des sociétés de macaques par l’étude d’une espèce peu connue, les macaques à crête, Macaca nigra, dans son milieu naturel, la réserve de Tangkoko à Sulawesi, Indonésie. 2600 heures de données comportementales ont été prises sur 42 femelles adultes d’Octobre 2008 à Juin 2010. En combinant une analyse compréhensive des variables comportementales, je confirme le style social tolérant des femelles. En examinant la fonction des interactions post-agression par l’analyse des liens entre agression, anxiété, caractéristiques des conflits et de celles des dyades impliquées et les interactions post-agression, je détermine que celles-ci ne servent pas à réduire l’anxiété ou à “raccommoder” les relations sociales mais fonctionnent plutôt pour signaler l’intention pacifique ou pour réaffirmer le statut social. En étudiant l’influence des relations de dominance et de parenté sur les interactions sociales, je détermine que la force des liens sociaux n’est pas forcement liée a la dominance ou la parenté et que les coalitions sont formées entre femelles proches en dominance, mais pas entre apparentées ou proches affiliées. Ces résultats contrastent avec d’autres sociétés animales et mettent en évidence la complexité des sociétés tolérantes. Ma thèse apporte de nouvelles bases empiriques sur la variation sociale dans une perspective comparative et apporte un nouveau cadre théorique sur l’évolution des sociétés animales. / The diversity in female primate sociality reflects a combination of competitive and cooperative strategies. Different frameworks explain such diversity. The genus Macaca is a good example of social variation. The aim of my thesis is to foster our understanding of macaque societies by studying one little-known species, the crested macaque, Macaca nigra, under natural conditions, the Tangkoko Reserve, in Sulawesi Indonesia. From October 2008 to June 2010, I gathered 2600 hours of behavioural data on 42 adult females. By quantifying a comprehensive set of behaviours, I confirm the females’ tolerant social style. I investigate the function of post-conflict interactions by analysing the relationship between aggression, anxiety, characteristics of conflicts, of dyads involved in conflicts, and the occurrence of post-conflict interactions. Post-conflict interactions did not serve to reduce stress or to “repair” relationships but function as a signal of benign intent or to reassert social status. I analyse the hierarchical and nepotistic influence on social relationships and show that social bonds are not entirely shaped by kinship or dominance. Coalitionary support occurred amongst females close in rank but not amongst close kin or strong affiliates. These patterns represent meaningful contrasts to other animal species and highlight the complexity of social life in tolerant societies. By combining behavioural and genetic data, my thesis brings an empirical basis to theoretical frameworks on the evolution of social diversity, reflects on the interplay between different factors in a comparative perspective and provides a general framework for the evolution of animal societies.

Le développement dentaire est essentiellement étudié chez la souris, modèle mammifère le plus commun en biologie. Cependant, contrairement à la majorité des mammifères, les souris ne remplacent pas leurs dents. Ainsi, les mécanismes impliqués dans le remplacement dentaire mammalien sont encore inconnus. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés au développement et remplacement dentaire mammalien en utilisant le lapin Oryctolagus cuniculus comme modèle d’étude. Le lapin étant déjà séquencé, utilisé en recherche biomédicale avec une période de gestation courte et remplaçant ses dents, il semblait être un modèle pertinent en odontologie. Le lapin était un modèle méconnu du point de vue du développement dentaire, nous avons donc d’abord réalisé une étude histo-morphologique afin de caractériser la mise en place des dents déciduales et permanentes. Des reconstructions 3D des tissus mous ont été réalisés à différents stades embryonnaires afin d’obtenir une chronologie du développement et remplacement dentaire. Cette chronologie commence aux premières observations morphologiques de l’initiation du développement des premières dents jusqu’à la minéralisation des dernières dents à se développer.Puis, suite à l’identification dans la bibliographie de gènes candidats potentiellement impliqués dans le remplacement dentaire, nous avons étudiés les profils d’expressions de ces gènes afin de mieux comprendre la régulation spatio-temporelle du remplacement dentaire chez le lapin. Nous avons ensuite replacé nos résultats sur le développement chez le lapin dans un contexte évolutif. Ainsi, nous avons réalisé une étude d’anatomie comparée chez les lagomorphes actuels et quelques fossiles afin d’identifier des variations morphologiques dentaires au cours de leur histoire évolutive. Nous nous sommes particulièrement intéressé à la mise en place des cuspides au cours de l’odontogénèse ainsi qu’aux variations de la surface occlusale des dents supérieure tout au long de la vie des lapins et autres lagomorphes. En comparant les variations au cours de l’évolution avec celles observées lors de l’ontogénie dentaire chez le lapin nous avons identifié des processus d’hétérochronies du développement. Nous avons ainsi montré que la molaire actuelle du lapin suit un processus de péramorphose, donc de surdéveloppement, en comparaison aux lagomorphes fossiles. Le lapin est ainsi un modèle animal prometteur en biologie du développement et en évolution afin de mieux comprendre la mise en place du remplacement dentaire mammalien ainsi que les variations de forme dentaire au cours de l’évolution des mammifères. / Tooth development is essentially studied in mice, the favorite mammalian model in biology. However, mice do not replace their teeth on contrary to numerous mammals. So, the mechanisms involved in mammalian tooth replacement are still unknown. In this thesis, we focused on mammalian dental development and replacement using the European rabbit Oryctolagus cuniculus as animal model. The European rabbit is already sequenced, used in biomedical field, has a short gestation time and replaced its teeth, so rabbit seemed to be a relevant model in dental research.Rabbit dental development was not defined, so we first performed a histo-morphological study to characterize the development of deciduous and permanent teeth. 3D soft tissue reconstructions were performed at different embryonic stages to obtain a chronology of tooth development and replacement. This chronology begins with the first morphological observations of the initiation of the development of the first tooth until the mineralization of the last tooth to develop.Then, we identified in the bibliography candidate genes potentially involved in dental replacement. We studied the expression profiles of these genes in order to better understand the spatio-temporal regulation of tooth replacement in rabbits.We then returned our results to rabbit development in an evolutionary context. Thus, we performed a comparative anatomy study in the current lagomorphs and some fossils in order to identify dental morphological variations during their evolutionary history. We were particularly interested in the setting of cusps during odontogenesis as well as in the variations of the occlusal surface of the upper cheek teeth throughout the life of rabbits and other lagomorphs. Comparing changes during evolution with those observed during dental ontogeny in rabbits allow us to identify heterochronous processes of development. We have shown that the current molar rabbit follows a process of peramorphosis, so an overdevelopment compared to fossil lagomorphs.The rabbit is thus a promising animal model in developmental and evolutionary biology to better understand the implementation of mammalian tooth replacement and tooth shape variations during mammalian evolution.

Des souris aux baleines en passant par les humains, la diversité écologique des mammifères placentaires est des plus fascinantes. Bien qu'il s'agisse là d'un des groupes les plus étudiés, leur origine fait pourtant l'objet de bien des mystères. Leurs relations de parenté les plus basales restent en effet incertaines, et l'on ignore encore beaucoup du mode de vie qu'avaient nos ancêtres du Crétacé, ces mammifères placentaires qui auraient côtoyé les dinosaures pendant plus de 30 millions d'années.Afin d'aborder ces questions, cette thèse a utilisé l'outil de la génomique comparative. L'une de ses principales originalités est la prise en compte d'un distorteur majeur de notre évolution moléculaire: la conversion génique biaisée. Truquant la loterie génétique, ce mécanisme associé à la recombinaison méiotique avantage les nucléotides G et C au détriment des nucléotides A et T. Façonnés par son influence, nos paysages nucléotidiques présentent ainsi ponctuellement des taux de GC anormalement élevés.Jusque là, ce phénomène n'avait été étudié que chez une poignée d'organismes modèles. Son analyse chez plus d'une trentaine de génomes mammaliens a mis en évidence une série de résultats clés. En particulier, l'évolution du contenu en GC des gènes s'est avéré dépendre de la masse corporelle et la longévité des espèces. E nreliant ainsi évolution moléculaire et traits d'histoire de vie, des reconstructions de séquences ancestrales ont permis d'estimer la durée de vie des premiers mammifères placentaires à plus de 25 ans. Cette longévité va bien au delà de ce que peuvent espérer atteindre les souris ou musaraignes actuelles, des animaux au mode de vie pourtant jusqu'ici supposé comme étant proche de celui de nos ancêtres.Parallèlement à ces résultats, une tendance à produire des phylogénies inexactes a été détectée chez les gènes les plus GC-riches. Moins soumis à la conversion génique biaisée, les gènes AT-riches se sont montrés plus fiables, tout en soutenant que les espèces originaires d'Afrique sont situés à la base de l'arbre des placentaires. Ce résultat suggère ainsi la possible résolution d'un des noeuds les plus controversés de notre histoire évolutive.Du simple nucléotide à la naissance d'une infraclasse de plus de 4000espèces, ce travail révèle comment l'évolution moléculaire peut porter un nouveau regard sur nos origines les plus profondes. / From mice to whales through humans, placental mammals present astunning diversity. Despite being one of the most studied group ever,mysteries persist about their origin. Indeed, their most basalrelationships still remain uncertain, and nothing is really knownabout the lifestyle of our cretaceous ancestors, these placentalmammals which lived side by side with non-avian dinosaurs during 30My.To answer these evolutionnary questions, comparative genomic studiesof placental mammals have been conducted. One of its originalities isto take into account biased gene conversion. Rigging the geneticlottery, this recombination-associated mechanism involves a reparationbias favouring the G and C nucleotides over the A and T ones, whichmark the mammalian genomic landscapes by inducing localized peaks ofGC-content.This phenomenon has been so far studied in few model species. Theexploration of biased gene conversion in more than 30 mammal genomesled to several key results. In particular, GC content evolution hasproved to be correlated to the longevity and the body mass of species.By linking together molecular evolution and life history traits, thereconstruction of ancestral sequences allowed us to estimate alife-span above 25 years for early placental mammals. This value ismarkedly different from that of mice or shrews, although our mammalianancestors have often been represented as such. In addition to these results, GC-rich genes were found to be prone toproduce false phylogenies. Less affected by recombination associatedartifacts, AT-rich genes are shown to be more reliable, and to supportspecies of African origin as the sister group of all other placentalmammals - perhaps resolving one of the most controversial nodes of themammalian tree.From nucleotide to the birth of a 4,000 species infraclass, this workreveals how molecular evolution can shed new light onour deepest origins.

Les communautés écologiques sont connues pour être des systèmes complexes composés de multiple espèces entrant en interaction les unes avec les autres. De nombreux modèles théoriques ont été développés pour étudier les communautés. Certains ont souligné l'importance des effets indirects que les espèces pouvaient avoir les unes sur les autres, tels que les chaînes d'interactions et les modifications d'interactions (par modification du trait d'une des espèces en interaction ou de l'environnement où se déroule l'interaction). Bien que la science expérimentale vienne confirmer le rôle fondamental que pourrait avoir ces effets indirects, peu d'études à l'échelle des communautés en milieu naturel ont été conduites, et encore moins chez les grands mammifères. Le Parc National de Hwange, au Zimbabwe, est un écosystème de savane arborée semiaride caractérisé par une quasi-absence d'eau de surface naturelle (point d'eau, rivière) pendant la saison sèche, et ce n'est qu'avec la création de points d'eau artificiels pompés que la richesse spécifique des communautés de grands mammifères et les fortes abondances animales sont maintenues. De plus, cet écosystème a la remarquable particularité à la fois d'abriter l'une des plus fortes densités d'éléphants, et d'être considéré comme l'un des bastions africains pour sa population de lions. Le lion est connu comme étant un chasseur à l'affût, utilisant les éléments de son habitat (fourrés, souches, hautes herbes, etc.) pour se rapprocher au maximum de sa proie et lui bondir dessus par surprise. De plus, cette espèce semble profiter de l'agrégation des herbivores aux points d'eau pendant la saison sèche pour chasser autour de ces points d'eau. L'éléphant d'Afrique quant à lui est capable d'aménager son milieu et est ainsi susceptible de favoriser l'accès à certaines ressources pour les autres espèces, telles que des abris ou au contraire une meilleure visibilité. En revanche, de par sa masse corporelle exceptionnelle et son régime alimentaire généraliste, il est possible qu'il soit un compétiteur clé pour les autres herbivores. Enfin, étant très nombreux dans l'écosystème étudié, nécessitant de grandes quantités d'eau, et devenant de plus en plus agressifs au fil de la saison sèche, les éléphants influencent l'utilisation des points d'eau par les autres herbivores. Cette thèse porte donc sur le rôle que peuvent avoir les éléphants sur les interactions trophiques entre les lions et leurs proies, via des mécanismes d'effets indirects. Différents axes de recherche sont abordés. Le premier porte sur l'effet des éléphants sur la communauté de grands herbivores aux points d'eau, et plus particulièrement comment ils peuvent influencer leur distribution spatiale, et à terme leur vulnérabilité vis-à-vis des prédateurs. Un évitement spatial des éléphants par les autres herbviores en début de saison sèche suggère fortement que les éléphants sont de potentiels compétiteurs. Cependant, à la fin de la saison sèche, le phénomène s'inverse et certaines espèces d'herbivores se rapprochent fortement des éléphants. Deux scénarios portant sur les mécanismes pouvant expliquer ce patron ont été explorés, sans succès : une nécessité croissante d'accéder à de l'eau de meilleure qualité au niveau des pompes des points d'eau, et une augmentation du risque de prédation qui pourrait rendre les éléphants « attractifs » aux yeux des herbivores, les éléphants adultes étant invulnérables à la prédation et capables de les faire fuir par des comportements de harcèlement. Le deuxième axe de recherche porte sur l'effet des éléphants sur la distribution spatiale des herbivores à l'échelles du paysage et de l'habitat, et sur les conséquences possibles que cela peut avoir sur l'écologie spatiale des prédateurs. L'absence de ségrégation entre éléphants et herbivores ne supporte pas l'hypothèse d'un effet de compétition par exploitation, et l'investigation quant à l'effet sur les prédateurs n'a pas été poussée plus avant... [etc] / Species can indirectly affect other species and their interactions. The trophic interaction between a predator and its prey can be modified by the presence of a third species either through chain interactions (e.g. successive predation link) either through interaction modification. However, these indirect received few attentions in theorical modelling of food web, and fewer studies tried to explore this phenomenon at the scale of natural complex communities of large mammals. The role of the elephants as modifier of lion’s trophic interaction is explored in the semi-arid woodland savannah ecosystem of Hwange National Park, Zimbabwe. African elephants, as key competitor (male body mass ~ 4000 kg with aggressive behaviour) shape the behaviour of herbivores at waterholes results do not allow to state on the elephant mediation of lion trophic interaction at waterholes. In addition, elephants seem to facilitate the availability of food resources for impalas, possibly by increasing regrowth of shoots by breaking twigs and stem, as these last select habitats used by elephants. However, not effect of facilitation or competition were observed for the other herbivores, which lead to think that elephants do not influence lion trophic interaction in that way. Finally, by altering the physical environment (i.e. engineer species) the elephants affect the visibility and ambush sites for lions in the woody vegetation and ultimately seem to influence the lion kill site selection. This study suggests that indirect effects may act at the community level even if their observation and quantification are difficult in natural communities. Moreover, it supports the observation that it is important to take into account these indirect effects in order to have a thorough understanding and have a better ability to predict the consequences that disruptions may have on the structure and functioning of communities

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