Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les symbioses, en permettant l’acquisition de nouvelles fonctions, ont joué un rôle majeur dans l’évolution des organismes. Cette thèse, vise à comprendre les mécanismes moléculaires et évolutifs qui font des polydnavirus des symbiontes indispensables au succès parasitaire de guêpes parasitoïdes. Pour cela, nous avons étudié l’évolution des gènes viraux et les fonctions physiologiques potentiellement ciblées chez l’hôte. Nous avons montré que l’évolution des gènes viraux était caractérisée par des duplications et une divergence rapide, et répondait à des pressions de sélection positive. Chez l’hôte, nous avons montré que des protéases à cystéine, potentiellement ciblées par des gènes viraux, étaient régulées au cours du parasitisme au niveau de la transcription et de la traduction, suggérant que ces protéines doivent jouer un rôle important au cours du parasitisme. Il reste maintenant à déterminer quelle est la fonction de ces protéines et leur influence sur l’évolution des gènes viraux. / Symbioses have largely contributed to the evolution of species by providing new functions enabling niche colonization. Here, our aim was to study the molecular evolution of virulence factors encoded by polydnaviruses engaged in a mutualist association with parasitoid wasps and which are essential for parasitism success. We studied both PDV genes and their Lepidopteran host targets to determine how these genes evolved and the host functions targeted. We showed that natural selection has largely contributed to the evolution of cystatin and protein-tyrosine- phosphatase viral genes. 3D structure modelling showed that selection acted in cystatin active sites. Moreover, we underlined the dynamic evolution of PDV genes mainly explained by gene duplication processes. In the host, potential cystatin targets, cysteine proteases, were shown to be regulated during parasitism both at the gene and the protein level. These results emphasized the important role played by these proteins against invaders. To understand both evolutionary and mechanistic processes involved in this interaction, it is now necessary to determine the function of cysteine proteases and to study how virus gene evolution could be shaped by host defence factors.

Actuellement, la lutte contre les strongles digestifs est essentiellement basée sur l’utilisation de traitements anthelminthiques. Cependant, leur utilisation massive a conduit à l’apparition d’isolats résistants. L’optimisation des stratégies de lutte nécessite une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires impliqués dans l’acquisition de la résistance. Dans ce contexte, nous avons cherché à identifier le récepteur au lévamisole, une des molécules anthelminthiques les plus utilisée en élevage. Nous avons mis en évidence l’existence d’une forme tronquée d’une des sous-unités du récepteur au lévamisole chez certains isolats résistants des 3 principales espèces de strongles digestifs : Haemonchus contortus, Teladorsagia circumcincta et Trichostrongylus colubriformis. Le rôle de cette forme tronquée dans la fonctionnalité du récepteur a été testé en reconstituant le récepteur au lévamisole d’H. contortus en œufs de xénope. Ainsi, nous avons montré que la forme tronquée perturbe le fonctionnement normal du récepteur. Ce résultat constitue la première validation fonctionnelle d’un mécanisme moléculaire de résistance au lévamisole chez un nématode parasite. / The control of gastrointestinal strongyles is largely based on the use of anthelmintic treatments. However, the widespread use of these treatments has led to the emergence of resistant isolates. The optimization of control strategies requires a better understanding of the molecular mechanisms involved in the acquisition of resistance. In the present study, we have identified the receptor of levamisole, an anthelmintic molecule widely used in livestock. We demonstrated the existence of a truncated form of subunits in some resistant isolates in the 3 main species of gastrointestinal nematodes: Haemonchus contortus, Teladorsagia circumcincta and Trichostrongylus colubriformis. The role of this truncated form in the receptor functionality was tested by reconstituting the receptor of levamisole of H. contortus in Xenopus oocytes. Thus, we showed that the truncated form disrupts the normal function of the receptor. Here we provide the first functional evidence for a molecular mechanism involved in levamisole resistance in a parasitic nematode.

Cette thèse porte sur les méta-heuristiques hiérarchiques parallèles adaptatives pour l'échantillonnage conformationnel. Étant un problème hautement combinatoire et multlmodal, l'échantillonnage conformationnel requière la construction d'approches hybrides à large échelle. Après une analyse dei modèles mathématiques, nécessitant l'examen des différentes formulations du champ de force, nous avons proposé une étude des opérateurs de variation et des méthodes de recherche locale adaptés au problème ainsi que leur hybridation dynamique et adaptative. Cette étude nous a conduit à la proposition de mécanismes d'adaptation des paramètres des algorithmes utilisés en fonction du processus d'évolution. Dans cette thèse, nous proposons également des algorithmes adaptatifs hybndes hiérarchiques distribués, fortement extensibles. L'expérimentation, basée sur l'utilisation de multiples modèles parallèles, démontre la grande efficacité de ces algorithmes. En effet, les résultats obtenus montrent que des RMSD moyens en dessous de 1.0 A peuvent être obtenus sur des instances difficiles des problèmes de prédiction de la structure des protéines et de docking moléculaire. La validation des approches hybrides proposées a été effectuée sur Grid'5000, une grille expérimentale d'échelle nationale composée d'environ 5000 coeurs de calcul. Une image système a été développée en utilisant Globus pour permettre des déploiements distribués à large échelle. L'approche hiérarchique distribuée construite a été ainsi déployée sur plusieurs grappes, avec près de 1000 coeurs de calcul. / The thesis proposes an extensive analysis of adaptive hierarchical parallel metaheuristics for ab initio conformational sampling. Standing as an NP, combinatorial, highly multi-modal optimization problem, conformational sampling requires for high-performance large scale hybrid approaches to be constructed. Following an incremental definition, minimum complexity conformational sampling mathematical models are first analyzed, entailing a review of different force field formulations. A comprehensive analysis is conducted on a large set of operators and local search algorithms including adaptive and dynamic mechanisms. As determined by the analysis outcomes, complex a priori and online parameter tuning stages are designed. finally, highly scalable hierarchical hybrid distributed algorithm designs are proposed. Experimentation is carried over multiple parallelization models with afferent cooperation topologies. Expenmentations resulted in unprecedented results to be obtained. Multiple perfect conformational matches have been determined, on highly difficult protein structure prediction and molecular docking benchmarks, with RMSD average values below 1.0A. The validation of the proposed hybrid approaehes was performed on Grid'5000, a French computational grid, with almost 5000 computational cores. A Globus Toolkit hased Grid'SOOO system image has been developed, sustaining large scale distributed deployments. The constructed hierarchical hybrid distributed algorithm has been deployed on multiple clusters, with almost 1000 computing cores. Finally, a parallel AutoDock version was developed using the ParadisEO framework, integrating the developed algorithms.

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