Ce travail porte sur l’identification, la fonction et la régulation des molécules maternelles d’ARNm qui dirigent la compétence développementale juste après la fécondation chez les bovins. Tout d’abord, en utilisant le modèle du temps écoulé jusqu’au premier clivage zygotique et à travers l’évaluation du transcriptome des embryons à 2-cellules, il fut possible de déterminer la signature moléculaire des niveaux extrêmes de compétence au développement et sélectionner des molécules candidates pour des études postérieures. Les résultats ont montré que les embryons de capacité développementale variable diffèrent dans certaines fonctions comme la réparation de l’ADN, le traitement de l’ARN, la synthèse de protéines et l'expression génique définies par des ARNm synthétisés par l’ovocyte. Pour obtenir une confirmation fonctionnelle, une paire de transcrits maternels (l’un détecté dans notre sondage précédent et l’autre étant une molécule reliée) ont été inhibés par « knock-down » dans des ovocytes. Les effets du knock-down de ces facteurs de transcription sont apparus avant la formation des blastocystes dû à une diminution de la capacité au clivage et celle à progresser après le stage de 8-cellules. L’analyse moléculaire des embryons knock-down survivants suggère qu’un de ces facteurs de transcription est un contrôleur crucial de l’activation du génome embryonnaire, qui représente une fenêtre développementale dans l’embryogenèse précoce. Dans la dernièr étude, nous avons testé si les facteurs de transcription d'intérêt sont modulés au niveau traductionnel. Des ARNm rapporteurs couplés à la GFP (Protéine fluorescente) contenant soit la version courte ou la version longue de la séquence 3’-UTR des deux molécules furent injectées dans des zygotes pour évaluer leur dynamique traductionnelle. Les résultats ont montré que les éléments cis-régulateurs localisés dans les 3’-UTRs contrôlent leur synchronisation traductionnelle et suggèrent une association entre la compétence développementale et la capacité de synthèse de ces protéines. Ceci conduit à l’idée que ces facteurs de transcription cruciaux sont aussi contrôlés au niveau traductionnel chez les embryons précoces. Les connaissances acquises ont joué un rôle essentiel pour définir le contrôle potentiel des molécules maternelles sur les embryons au début de leur développement. Cette étude nous montre aussi une utilisation potentielle de cette information ainsi que les nouveaux défis présents dans le secteur des technologies reproductives. / This work explores the identity, the function, and the regulation of maternal mRNA molecules that drive developmental competence shortly after fertilization in cattle. First of all, by using the model of the time of first zygotic cleavage and assessing the transcriptome of 2-cell embryos, it was possible to determine the molecular fingerprint of extreme levels of developmental competence and select candidate molecules for further monitoring. Data implied that early embryos of variable developmental capacity differ in functions including DNA repair, RNA processing, protein synthesis, and gene expression that are dictated by oocyte-synthesized mRNA. To obtain a functional confirmation, a pair of maternal transcripts (one detected in our previous survey and other related molecule) were knocked-down in oocytes that were further cultured. The effects of ablating these transcription factors were evident before blastocyst formation due to a decrease in cleavage capacity, as well as progression past the 8-cell stage. The molecular analysis of surviving knocked-down embryos suggested that one of these transcription factors is a pivotal orchestrator of the activation of the embryonic genome, a critical developmental window in early embryogenesis. In the last survey, we asked whether the transcription factors of interest are modulated at the translational level. Reporter mRNAs containing either short or long versions of the 3’-UTR sequences of both molecules were injected in zygotes to look at their translational dynamics. Results showed that cis-acting elements located in the 3’-UTRs govern their timely translation and suggested an association between developmental competence and protein synthesis capacity. This led to the notion that these crucial transcription factors are also controlled at the translational level in early embryos. The acquired knowledge was instrumental to define the possible control operated by maternal molecules on embryos at the onset of their development, as well as some of the challenges and potential use of this information in the field of reproductive technologies.

Ce programme de recherche vise à améliorer la compréhension de l'expression génique de la glande mammaire sous l'effet de la dihydrotestostérone ou de l'oestradiol, dont elle dépend pour exercer ses rôles physiologiques. Cependant, une dysrégulation hormonale peut favoriser la formation de tumeurs cancéreuses dans les glandes mammaires. Par l'usage de la méthode d'analyse sérielle d'expression génique, l'identification des transcrits régulés par ces hormones démontrent la contribution de gènes spécifiques aussi bien d'un point de vue physiologique au niveau de la différenciation cellulaire, la régulation du cycle cellulaire, l'homéostasie, l'immunité, le cytosquelette et d'autres, que pathologique, en ce sens qu'ils peuvent susciter des suggestions selon le cas de la pathogénicité qui pourrait découler suite à un dérèglement hormonal. Compte tenu des résultats obtenus, des cibles thérapeutiques intéressantes sont envisageables.

Les neurones sont les éléments constitutifs du système nerveux. Dans le cortex, les neurones peuvent être divisés en cellules principales qui effectuent des calculs excitateurs via des connexions synaptiques locales et à longue distance et des interneurones qui contrôlent tous les domaines subcellulaires des cellules principales. Les interneurones inhibent les cellules principales en hyperpolarisant la membrane postsynaptique via les récepteurs GABA. En plus de contrôler le niveau d’excitabilité de cellules isolées via une inhibition transitoire ou à long terme, elles coordonnent le déclenchement des ensembles cellulaires principaux pour générer des oscillations de réseau qui traversent les zones du cerveau. Le dysfonctionnement des interneurones entraîne des troubles cérébraux comme la schizophrénie, l'autisme et l'épilepsie. Contrairement aux cellules principales, les interneurones présentent un haut niveau de diversité, cohérent avec leurs différents rôles fonctionnels dans les circuits cérébraux. Pour comprendre leurs fonctions de réseau, les neuroscientifiques ont développé plusieurs critères pour classer les interneurones, notamment la cytomorphologie, la connectivité, les propriétés électrophysiologiques et les marqueurs moléculaires. En général, trois types d’interneurones représentent la majorité des interneurones corticaux: les cellules somatostatine (SOM)+ ciblant la dendrite, les cellules parvalbumine (PV)+ ciblant le soma, et les cellules l'interneurone specifique peptide vasoactif intestinal (VIP)+. Dans l'hippocampe, les cellules VIP+ (hormis les cellules VIP+) jouent un rôle unique dans le réseau, car elles innervent de préférence les interneurones mais évitent les cellules principales. Cependant, leur taxonomie et leurs propriétés physiologiques sont moins claires que celles des autres types d’interneurones. Mon projet de thèse a porté sur deux sous-types de cellules VIP: la cellule VIP+ à cellule longue et la cellule à interneurone de type 3 (IS3). Une nouvelle cellule VIP+ à longue projection (VIP-LRP) a été identifiée dans l'hippocampe CA1 Oriens/Alveus (Francavilla et al., 2018). Ces cellules ciblent de manière sélective les interneurones dans la zone hippocampique CA1, mais se projettent également dans le subiculum de la zone voisine. En outre, ils sont plus actifs pendant la période stationnaire d'éveil et silencieux pendant les oscillations thêta ou d'ondulation. Cependant, les marqueurs moléculaires qu'ils expriment n'étaient pas clairs. Pour examiner leurs marqueurs moléculaires et développer des lignées de souris spécifiques de type cellulaire en utilisant une approche génétique combinatoire, j'ai d'abord procédé à une immunohistochimie pour déterminer les marqueurs couramment exprimés, notamment le récepteur muscarinique 2, la cholécystokinine, la calbidine nNOS), calrétinine (CR) et SOM dans les cellules VIP dans les striatum oriens (SO) de CA1. Nous avons constaté que les cellules VIP-LRP étaient négatives pour SOM et nNOS, mais que la moitié d'entre elles exprimaient M2R. De plus, une petite fraction des cellules GFP expriment CCK, CB et CR. La proportion de cellules M2R + VIP-LRP était différente entre différentes souches de souris. Ensuite, nous avons effectué le profilage transcriptomique de VIP-LRP identifiés anatomiquement en utilisant le séquençage d'ARN à cellule unique. J'ai identifié plusieurs marqueurs moléculaires, tels que la proenképhaline, le neuropeptide Y et la nétrine G1, ainsi que de nombreux autres gènes appartenant à plusieurs familles de gènes importantes: canaux ioniques, récepteurs de neurotransmetteurs, neuromodulateurs, molécules d'adhésion cellulaire et de myélinisation. De plus, les LRP VIP partagent des gènes communs lors de la comparaison avec les types de cellules VIP, CR et VIP, CCK dans le néocortex. Ensemble, ces données suggèrent que même si les LRP-VIP représentent un groupe intermédiaire dans le sous-type VIP, ils peuvent exprimer des gènes liés à des caractéristiques spécifiques permettant une coordination à longue distance des activités neuronales dans le CA1 et le subiculum. Après cela, j'ai examiné les propriétés synaptiques excitatrices d'un autre sous-type VIP +, la cellule IS3. Des études antérieures ont montré qu’ils fabriquaient des synapses sur les interneurones dans le SO, qui contrôlent à leur tour l’intégration des apports excitateurs reçus par les dendrites proximales et distales des cellules pyramidales. Cependant, les propriétés des entrées excitatrices véhiculant les cellules IS3 restent inconnues. En utilisant l'enregistrement par patch clamp et le recalage du glutamate à deux photons, nous avons évalué les propriétés synaptiques de deux entrées excitatrices formées sur les cellules IS3 par les collatérales de Schaffer (CA) et la voie temporoammonique (TA) du cortex entorhinal. Les résultats ont montré que les courants postsynaptiques excitateurs (EPSC) évoqués dans les cellules IS3 par stimulation électrique de la voie TA avaient une amplitude, une élévation et un temps de décroissance inférieurs à ceux des synapses SC. De plus, la transmission synaptique TA-S3 était médiée par les récepteurs AMPA et NMDA. En outre, les deux AT et SC-EPSC ont montré une facilitation synaptique à court terme en réponse à une stimulation répétitive. Enfin, les voies TA et SC ont montré un degré similaire d'intégration spatiale. Lorsque ces propriétés synaptiques ont été incorporées dans le modèle de calcul IS3 in vivo (Guet-McCreight et al., 2016), l'activation des cellules IS3 peut être provoquée par ces entrées excitatrices au cours des oscillations du thêta et de l'ondulation hippocampique. L'imagerie in vivo à deux photons chez des souris éveillées a montré que le déclenchement des cellules IS3 augmentait pendant le rythme thêta, alors que leurs activités n'étaient pas associées. / Les neurones sont les éléments constitutifs du système nerveux. Dans le cortex, les neurones peuvent être divisés en cellules principales qui effectuent des calculs excitateurs via des connexions synaptiques locales et à longue distance et des interneurones qui contrôlent tous les domaines subcellulaires des cellules principales. Les interneurones inhibent les cellules principales en hyperpolarisant la membrane postsynaptique via les récepteurs GABA. En plus de contrôler le niveau d’excitabilité de cellules isolées via une inhibition transitoire ou à long terme, elles coordonnent le déclenchement des ensembles cellulaires principaux pour générer des oscillations de réseau qui traversent les zones du cerveau. Le dysfonctionnement des interneurones entraîne des troubles cérébraux comme la schizophrénie, l'autisme et l'épilepsie. Contrairement aux cellules principales, les interneurones présentent un haut niveau de diversité, cohérent avec leurs différents rôles fonctionnels dans les circuits cérébraux. Pour comprendre leurs fonctions de réseau, les neuroscientifiques ont développé plusieurs critères pour classer les interneurones, notamment la cytomorphologie, la connectivité, les propriétés électrophysiologiques et les marqueurs moléculaires. En général, trois types d’interneurones représentent la majorité des interneurones corticaux: les cellules somatostatine (SOM)+ ciblant la dendrite, les cellules parvalbumine (PV)+ ciblant le soma, et les cellules l'interneurone specifique peptide vasoactif intestinal (VIP)+. Dans l'hippocampe, les cellules VIP+ (hormis les cellules VIP+) jouent un rôle unique dans le réseau, car elles innervent de préférence les interneurones mais évitent les cellules principales. Cependant, leur taxonomie et leurs propriétés physiologiques sont moins claires que celles des autres types d’interneurones. Mon projet de thèse a porté sur deux sous-types de cellules VIP: la cellule VIP+ à cellule longue et la cellule à interneurone de type 3 (IS3). Une nouvelle cellule VIP+ à longue projection(VIP-LRP) a été identifiée dans l'hippocampe CA1 Oriens/Alveus (Francavilla et al., 2018). Ces cellules ciblent de manière sélective les interneurones dans la zone hippocampique CA1, mais se projettent également dans le subiculum de la zone voisine. En outre, ils sont plus actifs pendant la période stationnaire d'éveil et silencieux pendant lesoscillations thêta ou d'ondulation. Cependant, les marqueurs moléculaires qu'ils expriment n'étaient pas clairs. Pour examiner leurs marqueurs moléculaires et développer des lignées de souris spécifiques de type cellulaire en utilisant une approche génétique combinatoire, j'ai d'abord procédé à une immunohistochimie pour déterminer les marqueurs couramment exprimés, notamment le récepteur muscarinique 2, la cholécystokinine, la calbidine nNOS), calrétinine (CR) et SOM dans les cellules VIP dans les striatum oriens (SO) de CA1. Nous avons constaté que les cellules VIP-LRP étaient négatives pour SOM et nNOS, mais que la moitié d'entre elles exprimaient M2R. De plus, une petite fraction des cellules GFP expriment CCK, CB et CR. La proportion de cellules M2R + VIP-LRP était différente entre différentes souches de souris. Ensuite, nous avons effectué le profilage transcriptomique de VIP-LRP identifiés anatomiquement en utilisant le séquençage d'ARN à cellule unique. J'ai identifié plusieurs marqueurs moléculaires, tels que la proenképhaline, le neuropeptide Y et la nétrine G1, ainsi que de nombreux autres gènes appartenant à plusieurs familles de gènes importantes: canaux ioniques, récepteurs de neurotransmetteurs, neuromodulateurs, molécules d'adhésion cellulaire et de myélinisation. De plus, les LRP VIP partagent des gènes communs lors de la comparaison avec les types de cellules VIP, CR et VIP, CCK dans le néocortex. Ensemble, ces données suggèrent que même si les LRP-VIP représentent un groupe intermédiaire dans le sous-type VIP, ils peuvent exprimer des gènes liés à des caractéristiques spécifiques permettant une coordination à longue distance des activités neuronales dans le CA1 et le subiculum. Après cela, j'ai examiné les propriétés synaptiques excitatrices d'un autre sous-type VIP +, la cellule IS3. Des études antérieures ont montré qu’ils fabriquaient des synapses sur les interneurones dans le SO, qui contrôlent à leur tour l’intégration des apports excitateurs reçus par les dendrites proximales et distales des cellules pyramidales. Cependant, les propriétés des entrées excitatrices véhiculant les cellules IS3 restent inconnues. En utilisant l'enregistrement par patch clamp et le recalage du glutamate à deux photons, nous avons évalué les propriétés synaptiques de deux entrées excitatrices formées sur les cellules IS3 par les collatérales de Schaffer (CA) et la voie temporoammonique (TA) du cortex entorhinal. Les résultats ont montré que les courants postsynaptiques excitateurs (EPSC) évoqués dans les cellules IS3 par stimulation électrique de la voie TA avaient une amplitude, une élévation et un temps de décroissance inférieurs à ceux des synapses SC. De plus, la transmission synaptique TA-IS3 était médiée par les récepteurs AMPA et NMDA. En outre, les deux AT et SC-EPSC ont montré une facilitation synaptique à court terme en réponse à une stimulation répétitive. Enfin, les voies TA et SC ont montré un degré similaire d'intégration spatiale. Lorsque ces propriétés synaptiques ont été incorporées dans le modèle de calcul IS3 in vivo (Guet-McCreight et al., 2016), l'activation des cellules IS3 peut être provoquée par ces entrées excitatrices au cours des oscillations du thêta et de l'ondulation hippocampique. L'imagerie in vivo à deux photons chez des souris éveillées a montré que le déclenchement des cellules IS3 augmentait pendant le rythme thêta, alors que leurs activités n'étaient pas associées. / Neurons are the building blocks of nervous system. In the cortex, neurons can be divided into principal cells that perform excitatory computations through local and long-range synaptic connections and interneurons that controls all subcellular domains of principal cells. Interneurons inhibit principal cells by hyperpolarizing the postsynaptic membrane via GABA receptors. In addition to controlling the level of excitability of single cells via transient or long-lasting inhibition, they coordinate the firing of principal cell ensembles to generate network oscillations that travel across brain areas. The malfunction of interneurons leads to severe brain disorders such as schizophrenia, autism and epilepsy. In contrast to principal cells, interneurons display high level of diversity, consistant with their various functional roles in the brain circuitry. To understand their network functions, neuroscientists have developed several criteria to classify interneurons, including cytomorphology, connectivity, electrophysiological properties, andmolecular markers. In general, three interneuron types account for the majority of cortical interneurons: dendrite-targeting somatostatin (SOM)+ cells, soma-targeting parvalbumin (PV)+ cells, and interneuron-specific vasoactive intestinal peptide (VIP)+ cells. In the hippocampus, VIP+ cells (excluding VIP+ basket cell) play a unique role in the network, since they preferentially innervate interneurons but avoid principal cells. However, their taxonomy and physiological properties are less clearcompared to other interneuron types. My PhD project focused on two subtype of VIP cells: VIP+ long- projecting cell and type 3 interneuron-specific (IS3) cell. A novel long-projecting VIP+cell (VIP-LRP) has been identified in the hippocampal CA1 Oriens/Alveus (Francavilla et al., 2018). These cells selectively target interneurons in the hippocampal CA1 area, but also project to the neighbouring area subiculum. In addition, they are more active during the stationary period of wakefulness, and silent during theta or ripple oscillations. However, the molecular markers they express were unclear. To examine their molecular markers and develop cell-type specific mouselines using combinatorial genetic approach, I first performed immunohistochemistry to profile commonly expressed markers including muscarinic receptor 2 (M2R), cholecystokinin (CCK), calbidin (CB), neuronal nitric oxide synthase (nNOS), calretinin (CR), andSOM in VIP cells in the striatum oriens(SO) of CA1. We found that VIP-LRP cells were negative or SOM and nNOS but half of them expressed M2R. Moreover, a small fraction of GFP cells express CCK, CB, and CR. The proportion of M2R+ VIP-LRP cells was different between different mouse strains. Next, we performed transcriptomic profiling of anatomically identified VIP-LRPs using single-cell RNA sequencing. I identified several molecular markers, such as proenkephalin, neuropeptide Y and netrin G1, as well as many other genes that belong to several important gene families including ion channels, neurotransmitter receptors, neuromodulators, cell adhesion and myelination molecules. In addition, VIP-LRPs share common genes when comparing with VIP; CR and VIP; CCK cell types in the neocortex. Together, these data suggest that although VIP-LRPs represent an intermediate group within the VIP subtype, they may express genes related to specific features that allow for long-distance coordination of neuronal activities in the CA1 and the subiculum. After that, I examined the excitatory synaptic properties of another VIP+ subtype-the IS3 cell. Previous studies showed that they make synapses on interneurons in SO, which in turn control the integration of excitatory inputs received by the proximal and distal dendrites of pyramidal cells. However, the properties of excitatory inputs conveying on IS3 cells remain unknown. Using patch clamp recording and two-photon glutamate uncaging, we evaluated the synaptic properties of two excitatory inputs formed on the IS3 cells by the Schaffer collaterals (SC) from CA3 and the Temporoammonic (TA) pathway from entorhinal cortex. The results showed that the excitatory postsynaptic currents(EPSCs) evoked in IS3 cells by electrical stimulation of the TA pathway had a smaller amplitude, slower rise and decay time compared to that of the SC synapses. In addition, TA-IS3 synaptic transmission was mediated by AMPA and NMDA receptors. Furthermore, both TA and SC-EPSCs showed short-term synaptic facilitation in response to repetitive stimulation. Finally, TA and SC pathways displayed similar degree of spatial integration. When these synaptic properties were incorporated into the in vivo-like IS3 computational model (Guet-McCreight et al., 2016), The activation of IS3 cells can be driven by these excitatory inputs during hippocampal theta and ripple oscillations. In vivo two-photon imaging in awake mice showed that the firing of IS3 cells increased during theta rhythm, whereas their activites were not associated with ripples. Together, these data shows that while excitatory inputs are able to drive the firing of IS3 cells during theta, additional mechanisms, such as local inhibition and subcortical modulation may account for the silence of IS3 cells during ripples.

Les études disponibles suggèrent que l'expression des gènes et la régulation cellulaire du tissu adipeux pourraient jouer un rôle important dans le développement des complications reliées à l'obésité. L'identification et la caractérisation du transcriptome de tissu adipeux est susceptible d'aider à comprendre davantage la fonction endocrinienne de ce tissu et le rapport entre l'homéostasie de l'énergie et d'autres systèmes physiologiques. Les outils de la génomique fournissent l'avantage d'étudier simultanément l'expression d'un grand nombre de gènes possiblement impliqués dans les maladies associées à l'obésité. Dans cette thèse, nous avons principalement examiné le transcriptome du tissu adipeux dans diverses conditions physiologiques. La conversion de certains stéroïdes a également été étudiée. La méthodologie des micropuces d'expression a été utlisée, en plus des techniques usuelles de la biochimie des tissus adipeux. Nous avons étudié pour la première fois la variabilité d'expression des gènes dans le tissu adipeux sous-cutané et omental chez des hommes obèses. En second lieu, nous avons étudié la réponse du transcriptome de tissu adipeux à la dihydrotestostérone (DHT) chez les souris. Troisièmement, nous avons examiné le métabolisme de la progestérone dans les cellules adipeuses. Enfin, nous avons évalué l'impact de l'ablation des ovaires sur le métabolisme et le transcriptome de tissu adipeux de singe. En conclusion, dans nos études de transcriptomique examinant le profil d'expression des gènes dans des échantillons humains et d'animaux et dans différentes conditions, plusieurs gènes et voies moléculaires intéressantes ont été identifiés. Ces études peuvent fournir des informations sur les voies métaboliques et de signalisation étant à la base de l'étiologie de l'obésité et de ses complications.

Le cancer du sein (CS) est le cancer le plus courant chez les femmes et la deuxième cause de décès par cancer chez les Canadiennes. Selon la Société canadienne du cancer (2020), le CS constitue 25% des nouveaux cas de cancer et 13% des décès associés au cancer. En moyenne, par jour, 75 Canadiennes recevront un diagnostic de CS. Il s'agit d'une maladie hétérogène qui diffère selon les patients (hétérogénéité intertumorale) et également au sein d'une même patiente (hétérogénéité intratumorale). Cette hétérogénéité est caractérisée par différents sous-types histopathologiques, sous-types moléculaires, altérations génétiques, grades, stades, pronostic et statuts métastatiques. Par conséquent, cibler le CS par différentes stratégies thérapeutiques montre des résultats différents chez chaque patiente. Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), la meilleure façon de lutter contre le CS est la détection précoce. Cependant, les efforts de détection et de traitement précoces conduisent parfois à un traitement excessif. Au contraire, si elle n'est pas diagnostiquée ou si elle n'est pas traitée, la tumeur peut évoluer vers un CS invasif. De plus, lorsque la tumeur progresse, l'hétérogénéité intratumorale peut conduire à un échec du traitement. Les étapes de la progression du CS sont : l'hyperplasie canalaire atypique (HCA), le carcinome canalaire in situ (CCIS) et le carcinome canalaire invasif (CCI). Il est difficile de différencier le CCIS de bas grade d'une lésion HCA et de prédire quelle HCA ou CCIS pourrait évoluer vers un CCI. De plus, la forme la plus agressive du CCI est le CS triple négatif (TNBC), qui n'exprime pas le récepteur hormonal des œstrogènes et de la progestérone, et pour lesquels la surexpression du récepteur pour les facteurs de croissance épidermiques humains 2 (HER2) n'est pas présente. Par conséquent, ce sous-type de CS ne peut pas être traité avec un traitement hormonal ou encore un traitement ciblant HER2. En outre, les TNBC montrent une très grande hétérogénéité inter et intratumorale résultant en l'absence de toute thérapie efficace pour ce sous-type. Cela nécessite donc l'identification de signatures génétiques uniques distinguant différents sous-types de progression du CS. Par conséquent, j'ai émis l'hypothèse que chaque étape de la progression du CS pourrait avoir une signature génique qui pourrait les TNBC des autres sous-types du CS. Pour identifier ces signatures géniques, j'ai procédé à différentes approches : 1. J'ai effectué une analyse du transcriptome humain des différents stades de progression du CS, à savoir HCA, CCIS et CCI en les comparant au sein normal. 2. J'ai identifié 8 gènes, différenciant HCA, CCIS et CCI d'un sein normal. Le plus intéressant était la carboxypeptidase B1 (CPB1), qui pourrait différencier le DCIS du HCA et du CCI. 3. J'ai analysé les données d'apprentissage automatique (machine learning), produites par nos collaborateurs, qui ont été réalisées sur un jeu de données du CS, à partir de l'Atlas du génome du cancer (TCGA), afin d'identifier des gènes qui pourraient différencier les TNBC des non-TNBC. 4. J'ai par la suite identifié 2 gènes : TBC1 Domain Family Member 9 (TBC1D9) et Milk Fat Globule-EGF Factor 8 Protein (MFGE8) différenciant les TNBC des non-TNBC. Cette analyse a permis de mettre en évidence TBC1D9 comme suppresseur de tumeur et MFGE8 comme gène oncogène. Ensuite, j'ai évalué l'efficacité de TBC1D9 dans la différenciation des TNBC et des non-TNBC dans des échantillons de tissus de CS de notre cohorte et étudié son rôle au niveau du CS. Conclusions : Nous avons identifié une signature génique pour les différentes étapes de la progression du CS, ce qui pourrait aider les cliniciens à mettre en place un ordre de priorité pour les interventions immédiates. Une analyse plus approfondie de ces gènes permettrait de développer de potentielles stratégies thérapeutiques pour chaque étape de la progression du CS. / Breast cancer (BC) is the most common cancer in women and is the second leading cause of cancer-associated deaths in Canadian women. According to the Canadian Cancer Society (2020), BC constitutes 25% of new cancer cases and 13% of cancer-associated deaths. On average, 75 Canadian women will be diagnosed with BC every day. It is a heterogeneous disease that differs among different patients (intertumor heterogeneity) and also within the same patient (intratumor heterogeneity). The difference comprises different histopathological subtypes, molecular subtypes, genetic alterations, grades, stages, prognosis, and metastatic status. Therefore, targeting BC by different therapeutic options shows different outcomes in each patient. According to the World Health Organization (WHO), the best way to deal with BC is early detection. However, efforts to detect and treat early sometimes lead to over-treatment. On the contrary, if undiagnosed or left untreated, the tumor might progress to invasive BC. Furthermore, when the tumor progresses the intratumor heterogeneity leads to treatment failures. BC usually progresses through atypical ductal hyperplasia (ADH), ductal carcinoma in situ (DCIS), and invasive ductal carcinoma (IDC). It is difficult to differentiate a low-grade DCIS from an ADH lesion and to predict which ADH or DCIS will progress to IDC. Additionally, the most aggressive form of IDC is triple-negative BC (TNBC), which does not express the hormonal receptor estrogen and progesterone and lacks the over-expression of human epidermal growth factor receptor 2 (HER2). Therefore, this group of BCs cannot be treated with hormonal therapy or the targeted therapy for HER2. Besides, TNBC shows a very high inter and intratumor heterogeneity resulting in the lack of any effective therapy for this subgroup. This calls for the identification of unique gene signatures distinguishing different subtypes of BC progression. Therefore, I hypothesized that each stage of BC progression might have a gene signature that could differentiate them from others. To identify these gene signatures, I carried upon with different approaches: 1. I performed a human transcriptome array (HTA) analysis of different stages of BC progression namely ADH, DCIS, and IDC comparing them to normal breast. 2. I identified 8 genes, differentiating ADH, DCIS, and IDC from a normal breast. Most interesting was carboxypeptidase B1 (CPB1), which could differentiate DCIS from ADH and IDC. 3. I analyzed the machine learning analysis performed by our collaborators on the BC dataset from the cancer genome atlas program (TCGA) dataset to identify genes that could differentiate TNBC from non-TNBC BC. 4. Furthermore, I identified 2 genes: TBC1 Domain Family Member 9 (TBC1D9) and Milk Fat Globule-EGF Factor 8 Protein (MFGE8) differentiating TNBC from non-TNBC. Further investigation highlighted TBC1D9 as a tumor suppressor and MFGE8 as an oncogenic gene. Next, I evaluated the efficacy of TBC1D9 in differentiating TNBC from non-TNBC in BC tissue samples from our cohort and investigated its role in BC. Conclusions: We identified a gene signature for different stages of BC progression, which could aid clinicians to make a priority-based decision for immediate intervention. Further analysis of these genes could reveal a potential therapeutic option for each stage of BC progression.

Mollusc shells are unique adaptations that serve to protect the organisms that make them, and are a defining feature of the phylum. However the molecular underpinnings of shell forming processes are still largely unexplored. To further understand mollusc shell formation, I studied three bivalve species in this project: the blue mussel Mytilus edulis, the Pacific oyster Crassostrea gigas, and the king scallop Pecten maximus. While previous analyses of the shell proteomes showed species specificity, transcriptomes of the mantle tissues revealed more commonalities. To reconcile these differences, I studied differential gene expression in shell damage-repair experiments and during the formation of the first larval shell, to produce a comprehensive overview of shell formation processes. Expression data showed large biological variability between individuals, requiring matched-pair experimental designs to detect differential gene expression during shell repair. Loci differentially expressed during shell repair and in the larvae encoded shell matrix proteins, transmembrane transporters, and novel transcripts. A large number of shell matrix proteins, encoded in differentially expressed loci, were common in all three species during shell formation, indicating that shell forming proteins between different species may be more common than previously thought. Differential expression of transmembrane transporters during shell repair indicated that the animals may be regulating bicarbonate ions during shell formation. Finally, the experiments revealed novel transcripts, with unknown annotations to public datasets, that may putatively be involved in shell formation.

Sexual selection has long been a working explanation for the elaboration of appreciable traits in plants and animals, but the idea that it is an equally potent agent of change at the level of individual molecules is relatively recent. Indications that genes associated with reproductive biology evolve especially rapidly planted this notion, but many details about the genomics of sex remain elusive. Numerous studies have characterized rapid sequence and expression divergence of sex-related molecules, but few if any have demonstrated convincingly that these patterns exist as a result of sexual selection. This dissertation describes several genome-scale studies related to reproduction and the sexes in teleost fishes, a group of animals underexploited in regard to this topic. Using commercial microarrays I measured the extent of sexually dimorphic gene expression in the zebrafish, Danio rerio. Sex-biased patterns of gene expression in this species are similar to those described in other animals. A number of genes expressed at high levels in ovaries and testes relative to the body were identified as a product of the study, and these data may be useful for future studies of reproductive genes in Danio fishes. In a second study, the recent advent of high throughput cDNA pyrosequencing was leveraged to characterize the relationships between tissue-, sex-, and species-specific expression patterns of genes and rates of sequence evolution in swordtail fishes (Xiphophorus). I discovered ample evidence for expression biases of all three types, and a generally positive but idiosyncratic relationship between the magnitude of expression bias and rates of protein-coding sequence evolution. Pyrosequencing of cDNA was also used to explore the possibility that postcopulatory sexual selection drives the rapid evolution of male pregnancy genes, a novel class of reproductive molecules unique to syngnathid fishes (seahorses and pipefishes). Genes differentially expressed in the male brooding tissues as a function of pregnancy status evolve more rapidly at the amino acid level than genes exhibiting static expression. Brooding tissue genes expressed during male pregnancy have evolved especially rapidly in polyandrous lineages, a finding that supports the hypothesized relationship between postcopulatory sexual selection and the adaptive evolution of reproductive molecules.

Afin d'améliorer nos pratiques agricoles dans le contexte d'une agriculture durable, plusieurs agents de lutte biologique (ALB) ont été développés, testés et sont maintenant utilisés dans le monde pour combattre les pertes de rendements causées par les maladies. Blumeria graminis f. sp. hordei ( Bgh) est l'agent pathogène responsable du blanc de l'orge et peut réduire les rendements de cette culture jusqu'à 40%. Un champignon épiphyte, Pseudozyma flocculosa, a été découvert et identifié en 1987 en association étroite avec le blanc du trèfle. Les chercheurs ont alors remarqué que ce champignon exhibait une forte activité antagoniste contre le blanc en détruisant les structures de l'agent pathogène. Suite à d'autres travaux, il est apparu que ce comportement antagoniste était dirigé contre tous les membres des Erysiphales et semblait lié à la synthèse d'un glycolipide antifongique soit la flocculosine. Toutefois, on n'est toujours pas parvenus à associer l'efficacité de l'ALB avec la production de ce glycolipide. Ces observations suggèrent que d'autres facteurs seraient impliqués lorsque les deux protagonistes, l'ALB et le blanc, sont en contact. L'objectif principal de ce projet était donc de chercher d'autres mécanismes moléculaires pouvant expliquer l'interaction P. flocculosa-blanc et orge, en faisant une analyse transcriptomique complète des trois protagonistes en même temps. L'interaction tripartite a été échantillonnée à différents temps suivant l'inoculation de P. flocculosa sur des feuilles d'orge présentant déjà une intensité de blanc d'environ 50%. Les échantillons de feuilles prélevés ont ensuite été utilisés pour l'extraction de l'ARN qui ont été ensuite transformés en ADNc pour la préparation des librairies. Cinq répliquats ont été effectués pour chaque temps et le tout a été séquencé à l'aide de séquençage par synthèse Illumina HiSeq. Les séquences obtenues (reads) ont ensuite été analysées à l'aide du logiciel CLC Genomics Workbench. Brièvement, les séquences obtenues ont été cartographiées sur les trois génomes de référence. Suite à la cartographie, les analyses d'expression ont été conduites et les gènes exprimés de façon différentielle ont été recherchés. Cette étape a été conduite en portant une attention particulière aux gènes codant pour un groupe de protéines appelées CSEP pour “candidate secreted effector proteins” qui seraient possiblement impliquées dans l'interaction tripartite. Parmi les protéines exprimées de façon différentielle en présence du blanc ou en absence de ce dernier, nous avons pu constater que certaines CSEP étaient fortement exprimées en présence du blanc. Ces résultats sont prometteurs et nous offrent une piste certaine pour l'élucidation des mécanismes impliqués dans cette interaction tripartite.