Les ARN double brin (ARNdb) sont les molécules clés initiatrices du RNA silencing, à partir desquelles les différentes classes de petits ARN (sRNAs), conférant la séquence spécificité de ce mécanisme, vont être produit. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, le clivage des divers ARNdb en sRNAs est opéré par quatre enzymes de type RNase III, nommées DCL1 à DCL4, dont l’activité peut être assistée par des protéines fixant l’ARNdb (DRBs). Au cours de cette thèse, j’ai pu caractériser la fonction d’une nouvelle DRB, DRB7.2. Les résultats obtenus m’ont permis de démontrer que cette protéine régule la production d’une classe particulière de sRNAs endogènes, les endoIR-siRNAs, en séquestrant spécifiquement leurs précurseurs ARNdb, inhibant ainsi leur clivage par les différents DCLs. En parallèle, j’ai également développé des outils moléculaires afin d’étudier le mode d’action du DCL le plus polyvalent chez les plantes, DCL4. La caractérisation détaillée de ces outils a permis de révéler le rôle clé de déterminant structuraux distinct (protéiques ou nucléiques) impliqués dans la spécificité de reconnaissance et de clivage des divers substrats ARNdb par cette enzyme. / RNA silencing is initiated by double-stranded RNA (dsRNA) molecules that will be processed into various classes of small RNAs (sRNAs), which confer the sequence-specificity of this mechanism. In the model plant Arabidopsis thaliana, dsRNA processing is mediated by four distinct RNaseIII-like enzymes, named DCL1 to DCL4, which can be assisted by dsRNA-binding proteins (DRBs). During my PhD, I was able to characterize in details the function of a new DRB protein, DRB7.2. Our results revealed that this protein regulates the accumulation of a specific class of endogenous sRNAs, the endoIR-siRNAs, by selectively sequestering their dsRNA precursors and inhibiting their cleavage by the DCLs. In parallel, I also developed molecular tools to study the mode of action of the most versatile DCL in plants, DCL4. Detailed characterization of these tools revealed key roles of distinct structural determinants (at the protein or RNA level), implicated in the specificity and cleavage efficiency of the various dsRNA susbtrates by DCL4.

La synaptogenèse est un processus précis : chaque type d'afférences innerve des domaines subcellulaires post-synaptiques spécifiques sur leur cible neuronale. Pour tester si cette spécificité est contrôlée par une combinaison unique de molécules à chaque synapse, j'ai utilisé le système olivo-cérébelleux comme modèle. Deux afférences excitatrices, les fibres parallèles issues des grains et les fibres grimpantes issues des neurones de l'olive inférieure, innervent des territoires distincts sur la même cible, la cellule de Purkinje. Une analyse comparative des profils d'expressions génique des grains et des neurones olivaires a montré que ces derniers expriment une plus grande diversité de protéines membranaires et sécrétées liées au système immunitaire. De plus, chaque type d'afférences exprime une combinaison spécifique de gènes liés à la voie du complément du système immunitaire inné. Parmi ceux-ci, la protéine sécrétée C1QL1, de la famille C1Q, joue un rôle instructif pour l'établissement du territoire d'innervation des fibres grimpantes sur les cellules de Purkinje. La protéine membranaire liée au complément SUSD4 assure, quant à elle, la maturation fonctionnelle et la stabilisation de ces synapses. Sachant que la protéine CBLN1 de la famille C1Q contrôle la synaptogenèse des fibres parallèles, ces résultats montrent que les différents membres de la famille C1Q sont des déterminants importants de l'identité et de la connectivité spécifique de chaque synapse excitatrice dans le cortex cérébelleux. Cette étude porte un nouvel éclairage sur l'hypothèse de la " chemoaffinité " et de sa participation à la formation de circuits neuronaux spécifiques et précis. / Synapse connectivity occurs in a precise manner such that no two types of afferents innervate the same postsynaptic subcellular domain. To test whether this specificity is controlled by a unique combination of molecules at each synapse, I used the olivo-cerebellar circuit as a model. There, two excitatory inputs, the Parallel fibers originating from granule cells and Climbing fibers originating from inferior olivary neurons, innervate distinct territories on the same target neuron, the Purkinje cell. Comparative gene expression analysis of these two inputs showed that the inferior olivary neurons express a greater diversity of genes encoding membrane and secreted proteins belonging to immune system-related pathways. Moreover, each input expresses a specific combination of complement-related genes. Among these, I identified the functional roles of two novel candidate genes specifically expressed by inferior olivary neurons. Secreted C1Q-related protein C1QL1 plays an instructive role in specifying Climbing fiber innervation territory on Purkinje cells, while membrane-bound complement control-related protein SUSD4 ensures the acquisition of proper functional properties of Climbing fiber synapses and their long-term stability. Given that C1Q-related CBLN1 promotes Parallel fiber synaptogenesis, these results show that different members of the C1Q family are important determinants of the identity and specific connectivity of each excitatory synapse in the cerebellar cortex. This study provides novel insights into the “chemoaffinity code” that controls subcellular specificity at each synapse type during the formation of neural circuits.

La symbiose entre les légumineuses et les Rhizobiacées est la source d’azote fixé la plus importante pour le bon fonctionnement des écosystèmes naturels et agricoles. Très étudiée chez des légumineuses modèles, certains aspects de cette interaction restent peu connus ; c’est le cas des mécanismes génétiques et fonctionnels qui contrôlent la spécificité hôte-symbiote. Il n’y a que peu d’études globales consacrées à ce phénomène, et les gènes symbiotiques sont très peu connus chez les espèces non-modèles. Dans ce contexte, nous avons étudié un cas de changement de spécificité symbiotique remarquable chez des espèces phylogénétiquement proches du genre Lupinus (Fabacées). Tout d’abord, la reconstruction et l’analyse de génomes chloroplastiques complets a permis de camper le cadre évolutif de la symbiose en générant de nouveaux marqueurs d’intérêt pour clarifier la phylogénie et l’évolution des lupins. A partir d’une expérimentation d’inoculation croisée impliquant trois espèces de lupins méditerranéens et deux souches compatibles et incompatibles de Bradyrhizobium, une approche RNA-Seq a permis de produire les premiers nodulomes de lupin et d’identifier les gènes symbiotiques. L’analyse des gènes différentiellement exprimés a montré que la spécificité symbiotique affecte non seulement la voie de signalisation et de régulation de la symbiose, mais également une diversité de voies métaboliques associées. Enfin, l’étude de la dynamique évolutive et fonctionnelle de quelques gènes a mis en évidence l’impact et l’importance des phénomènes de duplication aux différents niveaux de la cascade génétique symbiotique. / Legumes-Rhizobia symbiosis is the most important fixing nitrogen source for the good functioning of both natural and agricultural ecosystems. Although, it is extensively studied in model legumes, some aspects of this interaction remain unclear, such as the genetic and functional mechanisms controlling the host-symbiont specificity. Large scale studies of this process are scarce and symbiotic genes are not well described in non-model species. In this context, the effect of symbiotic specificity was investigated in phylogenetically close relative species belonging to the Lupinus genus (Fabaceae). First, the reconstruction and analysis of complete chloroplast genomes allowed us to generate new and useful markers for clarifying the Lupinus phylogeny in order to lighten the evolutionary context of the symbiosis. Following a cross-inoculation experiment of three Mediterranean lupine species with two compatible or incompatible Bradyrhizobium strains, a RNA-Seq approach allowed the reconstruction of the first lupine nodulomes and the identification of lupine symbiotic genes. The analysis of differentially expressed genes revealed that the symbiotic specificity affects not only the signalling and regulatory symbiotic pathways, but also diverse associated metabolic pathways. Finally, evaluating the evolutionary and functional dynamics of genes highlighted the importance of gene and genome duplication events at different steps of the symbiotic genetic pathway.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Dans le cadre de ce mémoire, nous étudions les artistes en tant que public des arts et de la culture au Québec. Nous allons donc principalement nous intéresser à leur consommation culturelle et non à leur création. C'est en posant l'hypothèse que les artistes constituent un public spécifique face aux arts que nous abordons cette recherche. Leur spécificité, à la différence de certaines autres catégories socioprofessionnelles, tiendrait à leur compétence due à une plus grande familiarité avec le monde de la culture, puisqu'ils en sont aussi des producteurs. Pour cerner les différentes approches qui étudient les pratiques culturelles d'une population, nous avons choisi de présenter dans une première partie, les enquêtes qui nous semblaient les plus pertinentes pour notre étude comme celle dirigée par Rosaire Garon au Québec et celle dirigée par Olivier Donnât2 en France. Dans ces enquêtes, on nous expose quelles sont les pratiques culturelles les plus répandues au sein de la population. En les comparant avec celles des artistes interrogés dans le cadre de notre recherche, nous voulons montrer que les différences notées dans leur consommation culturelle, tiennent en partie à une conception spécifique qu'ils se font de la culture. Cette conception à laquelle s'ajoute une formation scolaire élevée engendreraient un comportement culturel typique à la profession d'artiste, qui se caractériserait par la volonté d'établir une certaine qualité dans la relation à l'objet culturel ou encore par la recherche d'une certaine authenticité dans ce rapport. La contribution de ce mémoire dans le champ de la sociologie de l'art a pour objectif de mettre en lumière sous un angle nouveau, la façon de considérer le rapport à l'art et à la culture afin de mieux comprendre les disparités qui existent entre les goûts chez certains groupes sociaux.

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

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

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

La compréhension clinique et le traitement des maladies cardiovasculaires est extrêmement complexe. Pour chaque patient, les cardiologues sont confrontés à des difficultés pour déterminer la pathologie, choisir une thérapie ou encore sélectionner les patients susceptibles de bien répondre à un traitement donné. Afin de fournir une aide additionnelle aux cardiologues, de nombreuses équipes de recherche étudient la possibilité de planifier de telles thérapies grâce à des modèles biophysiques du cœur. Ils formulent l'hypothèse que l'on peut combiner les données fonctionnelles et anatomiques afin de créer des modèles cardiaques personnalisés à chaque patient qui auraient le potentiel de prédire les bénéfices des différentes thérapies. Les simulations électromécaniques du cœur sont basées sur des modèles informatiques qui peuvent représenter la géométrie, le mouvement et la propagation d'ondes électriques pendant un cycle cardiaque avec suffisamment de précision. L'intégration d'information anatomique, mécanique et électrophysiologique pour un patient donné est essentielle pour construire ce type de modèle.Dans cette thèse, nous présentons tout d'abord les méthodes de personnalisations géométriques, cinématiques et électrophysiologiques nécessaires à toutes modélisations mécaniques. Nous utilisons ensuite le modèle électromécanique de Bestel-Clément-Sorine qui a déjà prouvé avoir un bon réalisme sans être trop complexe au vu des données disponibles. Nous commençons par détailler la nouvelle implémentation de ce modèle dans une plateforme efficace de simulation médicale ayant l'avantage d'être libre et interactive, puis nous analysons les résultats de la simulation par une étude de sensibilité complète.Dans un deuxième temps, nous étudions la possibilité de personnaliser les paramètres mécaniques de ce modèle à partir d'images médicales (IRM). Pour cela, nous proposons en premier lieu une méthode automatique de calibration qui estime les paramètres mécaniques globaux à partir de courbes de pressions et volumes. Cette technique testée sur 6 volontaires et 2 cas pathologiques nous a permis de faire une étude de spécificité qui consiste à déterminer les paramètres pertinents capables de différencier les cas pathologiques des cas sains.Une fois initialisés à ces valeurs calibrées, les paramètres sont personnalisés localement avec un algorithme d'optimisation plus complexe. Le « Reduced Order Unscented Kalman Filtering » est utilisé pour estimer les contractilités de toutes les zones AHA du ventricule gauche à partir des volumes régionaux extraits des séquences d'images IRM. Cette stratégie de personnalisation a été validée et testée sur plusieurs cas pathologiques et volontaires. Ces différentes contributions ont montré des résultats prometteurs tout au long de cette thèse et certains sont déjà utilisés pour quelques études de recherche. / The clinical understanding and treatment of cardiovascular diseases is highly complex. For each patient, cardiologists face issues in determining the pathology, choosing a therapy or selecting suitable patients for the therapy. In order to provide additional guidance to cardiologists, many research groups are investigating the possibility to plan such therapies based on biophysical models of the heart. The hypothesis is that one may combine anatomical and functional data to build patient-specific cardiac models that could have the potential to predict the benefits of different therapies. Cardiac electromechanical simulations are based on computational models that can represent the heart geometry, motion and electrophysiology patterns during a cardiac cycle with sufficient accuracy. Integration of anatomical, mechanical and electrophysiological information for a given subject is essential to build such models.In this thesis, we first introduce the geometry, kinematics and electrophysiology personalizations that are necessary inputs to mechanical modeling. We propose to use the Bestel-Cl'ement-Sorine electromechanical model of the heart, which is sufficiently accurate without being over-parametrized for the available data. We start by presenting a new implementation of this model in an efficient opensource framework for interactive medical simulation and we analyze the resulting simulations through a complete sensitivity analysis.In a second step, the goal is to personalize the mechanical parameters from medical images (MRI data). To this end, we first propose an automatic calibration algorithm that estimates global mechanical parameters from volume and pressure curves. This technique was tested on 7 volunteers and 2 heart failure cases and allowed to perform a preliminary specificity study that intends to determine the relevant parameters able to differentiate the pathological cases from the control cases.Once initialized with the calibrated values, the parameters are then locally personalized with a more complex optimization algorithm. Reduced Order Unscented Kalman Filtering is used to estimate the contractilities on all of the AHA zones of the Left Ventricle, matching the regional volumes extracted from cine MRI data. This personalization strategy was validated and tested on several pathological and healthy cases. These contributions have led to promising results through this thesis and some are already used for various research studies.

Le syndrome post-commotionnel (SPC) a été proposé comme un ensemble de symptômes qui peuvent apparaître après un traumatisme crânien léger (TCL) et perdurer des semaines, des mois, parfois jusqu’à un an, engendrant des conséquences importantes sur la vie quotidienne. Des débats entourent la définition et même l’existence du SPC. Ils portent notamment sur la spécificité des symptômes (qui peuvent apparaître dans d’autres conditions, ou chez des personnes non traumatisées), et sur la validité des outils diagnostiques qui restent très hétérogènes. La relation entre le SPC et le stress post-traumatique (SSPT) est également au cœur de ces questionnements. La cohorte PERICLES permet d’apporter un éclairage sur ces questions. Elle porte sur un groupe de patients TCL ainsi qu’un groupe de patients avec un traumatisme léger dont le siège n’est pas la tête. Dans un premier temps, nous avons étudié la spécificité des symptômes en comparant leur prévalence et évolution entre ces deux groupes de patients. Nous avons ensuite tenté de définir un critère diagnostique à partir des symptômes spécifiques à l’aide de tests de corrélations et analyse factorielle. Les facteurs prédictifs du SPC ont été évalués à partir de ce critère, à l’aide d’une régression logistique. Dans un deuxième temps, les facteurs prédictifs des SPC et SSPT ont été évalués et comparés, tout comme la proximité des symptômes des deux syndromes, à l’aide d’une analyse des correspondances multiples. Huit symptômes ont été sélectionnés comme spécifiques au TCL. Un critère diagnostique a pu être défini à partir de ces huit symptômes. Le TCL a été observé facteur prédictif du SSPT (OR = 4,47 [2,38 - 8,40]) mais pas du SPC. Enfin, les symptômes du SPC présentaient une forte proximité avec les variables de la dimension « hypervigilance » du SSPT. Ainsi, le SSPT apparaît être plus spécifique du TCL que le SPC. Les variables du SPC semblent être proches de celles du SSPT. Il semblerait que le stress lié au traumatisme joue un rôle plus important dans la persistance de symptômes à long terme que le mécanisme subi par le cerveau. / Postconcussion syndrome (PCS) has been proposed as a set of symptoms that may occur after mild traumatic brain injury (MTBI) and continue for weeks, months, sometimes up to a year, causing a significant impact on daily life. Debates surround the definition and even the existence of the PCS. They relate in particular to the specific symptoms (which may occur in other conditions or in people not traumatized), and the validity of diagnostical tools that are very heterogeneous. The relationship between the SPCS and post-traumatic stress disorder (PTSD) is also at the heart of these questions. The Pericles cohort can shed light on these issues. It focuses on a group of MTBI patients and a group of patients with mild trauma not related to the head (controls). At first we studied the specificity of symptoms by comparing their prevalence and evolution between these two groups of patients. We then attempted to define a diagnostical test based on specific symptoms using test correlations and factor analysis. Predictors of PCS were evaluated from this test, using logistic regression. In a second step, predictors of PCS and PTSD were assessed and compared, as well as the proximity between symptoms of both syndromes using a multiple correspondence analysis.Eight symptoms were selected as specific to MTBI. A diagnostic criterion has been defined from the eight symptoms. TCL was observed as a predictor of PTSD (OR = 4.47 [2.38 to 8.40]) but not of PCS. Finally PCS symptoms showed strong proximity with variables from "hypervigilance" PTSD dimension. Thus, PTSD appears to be more specific to MTBI than PCS. PCS variables appear to be similar to those of PTSD. It seems that the stress linked to the trauma plays a more important role in the persistence of long-term symptoms than the mechanism of the brain.

Les Sémaphorines de classe 3 modulent de nombreux comportement neuritiques lors de la formation du système nerveux central. Leur liaison sur des complexes récepteurs composés de la sous unité obligatoire de liaison au ligand, les Neuropilines1,2 (Nrp1,2) et de la sous unité de signalisation, les PléxinesA1-4, permet d'assurer la spécificité fonctionnelle. Cependant, les mécanismes moléculaires contrôlant la formation de ces complexes récepteurs ne sont pas connus. Au cours de ma thèse, j'ai étudié l'assemblage des complexes récepteurs des Sémaphorines de classe 3 par une approche FRET. J'ai pu montrer que Nrp1,2 forment des homo et hétéro-oligomères à la membrane plasmique. Nrp1 peut former des hétero-oligomères avec les PléxinesA1,2 et 4 mais apparemment pas avec PléxineA3. La délétion du domaine Séma de PléxineA3 (PléxinesA3∆sem) suffit pour induire la formation d'hétéro-complexes Nrp1-PléxinesA3∆sem. Ces résultats suggèrent que le domaine Séma de PléxineA3 adopte une conformation différente des autres PléxinesA et empêche l'interaction entre PléxineA3 et Nrp1. De plus, toutes les PléxinesA peuvent former des homo-oligomères de manière indépendante du domaine Séma. Ces résultats suggèrent que les récepteurs des Sémaphorines de classe 3 pourraient former des complexes oligomériques plus important, composés d'homo-dimères de Nrps et de PléxinesA. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'ai étudié la spécificité de signalisation des PléxinesA dans les interneurones GABAergiques du cervelet. Au laboratoire, nous avons montré que Séma3A induit la formation de branches des interneurones GABAergiques du cervelet par l'intermédiaire de Fyn. Mais l'identité des complexes récepteurs Séma3A impliquée dans ce processus n'était pas connue. Nous avons montré que les interneurones GABAergiques expriment PléxineA1,A2 A3 mais pas A4. Alors que les PléxinesA1,2 et 3 interagissent avec la protéine Fyn, seule l'activation des voies de signalisation de PléxineA1 et A2 induit la formation de branches in vitro. De manière intéressante, Fyn interagit avec les PléxinesA1 et A2 via son domaine SH3 alors qu'elle utilise son domaine SH2 pour l'interaction avec PléxineA3, suggérant l'importance du mode d'interaction de Fyn avec les PléxinesA pour sa fonction. Enfin nous avons pu montrer que PléxineA1 est la seule Pléxine in vivo capable d'induire un défaut de formation de branches des interneurones GABAergiques du cervelet. / Secreted class 3 Semaphorin (Sema3) modulates a wide variety of axon behavior during central nervous system formation. Sema3 family functions are triggered through binding to specific receptor complexes that include the obligate binding subunit Neuropilins-1 and 2 (Nrp1-2) and the signalling subunit plexin-A1-4. Yet, the exact mechanism controlling Sema3 receptor complex formation is not known. Here, we investigate Sema3 cell surface receptor formation using a time resolved FRET approach. We showed that Nrp-1 and 2 formed homo and hetero-oligomers at the cell surface of leaving cells. Nrp-1 can form hetero-oligomers with PlexinA1, A2 and A4 but not with PlexinA3. Deletion of the Plexin-Sema domain of PlexinA3 (PlexinA3∆sem) induced the formation of Nrp1 and PexinA3∆sem hetero-complexes. These results showed that PlexinA3-sema domain adopts a different conformation from the other PlexinAs and inhibited the interaction with Nrp1. Furthermore, PlexinAs can form homo-oligomers independently of the Plexin-Sema domain. These results further suggest that Sema3 receptors could form higher oligomeric complex that include homodimers of both neuropilins and PlexinAs. Understanding the basic principles of Sema3 receptor assembly will be pivotal to decipher how ligand binding translates into specific pathways of cellular signaling. In the second part of my thesis we investigated PlexinA specific signaling in cerebellar GABAergic interneurons. Sema3A induced GABAergic axonal branching in cerebellar cortex in a Fyn dependent manner (Cioni et al.,2013). However the identity of Sema3A receptor complexes involved in this process needed further investigation. We showed that PlexinA1, A2 and A3, but not PlexinA4, are expressed in GABAergic interneurons. While PlexinA1-3 are associated with FYN, only PlexinA1 and A2 induced axon branching. Interestingly, Fyn interaction with PlexinA1 and A2 is mediated via the SH3 domain while the interaction with PlexinA3 is through the SH2 domain, suggesting that the binding mode of Fyn to PlexinA is important. These results were further supported by in vivo characterization of PlexinA1-4 deficient mice that showed GABAergic axon branch deficit only in PlexinA1 mutant.