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

Le cytosquelette des neurones matures est majoritairement composé de Neurofilaments. Ils sont nécessaires à la mise en place et au maintien de l'axone. Parmi les trois sous unités qui composent le neurofilament, celle de haut poids moléculaire (NFH) apparaît le plus tardivement lors de la différentiation de la synapse et sa fonction précise est mal connue. Une perturbation du métabolisme des Neurofilaments (à l'échelon de la protéine et/ou du gène) est impliquée dans certaines pathologies du système nerveux. Dans les maladies neurodégénératives, en particulier dans la Sclérose Latérale Amyotophique (SLA) ou dans des neuropathies périphériques, l'agrégation de NFs dans le corps cellulaire et dans l'axone, avec perturbation du flux axonal, est un événement fondamental. Nous avons développé un outil cellulaire et moléculaire, utilisant une protéine de fusion NFHGFP, permettant, grâce à un fluorochrome (eGFP), de suivre le métabolisme de NFH. En culture de cellules ou chez des souris transgéniques, l'expression de cette protéine de fusion ne modifie pas leur fonctionnement ni leur comportement en présence notamment de drogues susceptibles d'entraîner leur agrégation. L'utilisation de cet outil, en particulier en association avec l'expression de la protéine NFHLacZ, ouvre la voie pour de nouvelles études en situation physiologique et pathologique : différentiation neuronale, interactions intracellulaires et axonomyéliniques, études de neurotoxicité... Les travaux présentés portent également sur les mécanismes de régulation intragénique de NFH. Nous avons montré que, comme pour les deux autres sous unités (NFL et NFM), les séquences introniques, en particulier le second intron, permettaient de contrôler dans le temps et dans l'espace l'expression d'un rapporteur. Dans un objectif de transposition des résultats de la recherche fondamentale et expérimentale à la recherche clinique, nous avons démontré qu'une protéine initialement décrite comme associée aux microtubules (STOP) était également associée aux neurofilaments dans les tissus humains normaux et pathologiques (SLA). Enfin nous avons pu établir que le profil d'expression de la tubuline et des Neurofilaments dans des neuropathies périphériques de cause indéterminée reproduisait celui de la croissance axonale, et qu'une régénération inefficace pouvait également être à l'origine de certaines neuropathies.

A chaque instant notre organisme est confronté à des agents pathogènes de nature très variable. Pourtant, malgré toutes les agressions rencontrées, il maintient une certaine intégrité. Cette dernière résulte de la mise en place d’un système de défense perfectionné, fruit de la collaboration étroite de diverses cellules : le système immunitaire. Parmi toutes les cellules qui le composent, les cellules dendritiques jouent un rôle prépondérant. Disséminées dans la plupart de nos organes et tissus, elles surveillent, en alerte du moindre danger. Elles orchestrent la réponse immune : elles sont capables d'initier et polariser une réponse immune ou d'instaurer la tolérance. De nombreux traitements thérapeutiques tentent d’exploiter leurs capacités intrinsèques. Ces cellules présentent en effet un grand potentiel dans la vaccination anti-tumorale et antivirale, dans l’acceptation de greffes et le contrôle de maladies auto-immunes. Toutefois, de nombreux éclaircissements restent encore à apporter que ce soit sur l’ontogénie des cellules dendritiques, leur rôle ou leur propre biologie. Aussi, le dessein de ce travail était d’approfondir nos connaissances fondamentales sur les propriétés moléculaires et la biologie des cellules dendritiques afin de mieux appréhender la nature et l’amplitude des réponses qu’elles induisent. A cette fin, nous avons identifié deux nouveaux gènes qu’elles expriment préférentiellement et nous avons essayé de caractériser leur fonction. L’avènement de l’utilisation de la technique d’ARN interférence dans les systèmes de mammifères et le développement des vecteurs lentiviraux nous sont apparus comme des outils présentant un réel potentiel pour répondre à nos questions. Nous avons donc généré des souris qui sur- ou sous- expriment le gène d’intérêt, par infection lentivirale d’embryons, pour tenter de cerner son rôle in vivo. Cette méthode de transgénèse était très prometteuse car rapide, efficace, peu onéreuse et sollicitait peu de compétences pour la manipulation des embryons. Cependant, l’approche s’est révélée plus laborieuse que prévu. Nous avons en effet rencontré de nombreux phénomènes de variégation et de « silencing » qui a rendu plus ardue l’utilisation des souris transgéniques. Néanmoins, nous pensons aujourd’hui être à même d’élaborer une stratégie de sélection des souris générées par transgénèse lentivirale qui ne développeraient probablement pas les problèmes rencontrés. Au cours de l’étude, nous avons également observé une fluctuation de l’activité du promoteur CAG pendant le développement thymique, pointant l’importance du choix d’un promoteur optimal en fonction du projet de recherche. Enfin, l’analyse des souris, bien que préliminaire, suggère un rôle potentiel d’un des gènes examinés dans la différenciation, la mobilisation ou la survie des cellules dendritiques, des macrophages et des lymphocytes B.

Alors que les biologistes moléculaires poursuivent les travaux de transgénèse animale depuis plusieurs décennies déjà et que des instances réglementaires américaines et canadiennes étudient actuellement la possibilité d'introduire sur le marché des animaux transgéniques destinés à l'alimentation, force est de constater que très peu de travaux en sciences de l'environnement menés dans une perspective globale santé et société permettent d'appréhender la genèse, les enjeux et les impacts de l'introduction éventuelle d'animaux transgéniques de boucherie dans les cheptels et donc dans l'environnement et dans les assiettes. Notre étude porte plus spécifiquement sur l'introduction éventuelle de porcs transgéniques censée remédier aux problèmes de surplus de phosphore résultant de certaines stratégies d'intensification croissante de la production porcine. Bien que ce mémoire ne soit pas centré sur l'analyse politique et économique de la production porcine au Québec, c'est néanmoins dans ce contexte que nous examinerons cette application de la transgénèse animale en agriculture et les stratégies de légitimation dont on tente d'enrober ces développements sociotechniques. Le porc transgénique hypophosphorique en question, nommé Enviropig™ permettrait, selon ses promoteurs, d'atténuer certains impacts environnementaux associés au surplus de phosphore ingéré et rejeté par les bêtes dans leurs excréments, désormais gérés sous forme de lisiers. Techniquement, les glandes salivaires de certains de ces porcs transgéniques peuvent produire une enzyme appelée phytase permettant la digestion puis l'absorption du phosphore alimentaire diminuant alors le contenu en phosphore de certains de ces porcs de 56 à 75% dans les matières fécales. Dans un contexte où la mesure des types et des niveaux de risques que représente la transgénèse pour la santé environnementale, humaine et animale ne fait pas consensus au sein de la communauté scientifique, il nous est apparu essentiel, en l'absence manifeste de contre-expertise indépendante, d'examiner si un tel porc est compatible avec une agriculture durable dont se réclame cet « Enviropig™ ». Ainsi, suite à une vaste revue de littérature, en s'inspirant des approches écosanté et cycle de vie, nous analysons certains risques associés à un tel porc transgénique susceptibles de toucher plus largement d'autres d'animaux de boucherie transgéniques, tout en identifiant les principaux impacts sur la production porcine. Notre analyse porte également sur les zones d'ombre des dispositifs d'évaluations scientifiques et des politiques publiques dans le domaine. En examinant cette question de l'introduction du porc transgénique, dans le contexte global des pratiques d'élevage de ce secteur agro-industriel très concentré et dominé par quelques grands intégrateurs et multinationales de la transformation, nous mettrons également en évidence le caractère peu viable d'une telle stratégie. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Transgénèse, Porc transgénique, Production porcine, Élevage et agriculture durable, Développement durable, Risques, Politiques publiques, Approche écosanté.

La communication phéromonale chez les lépidoptères, si sensible et spécifique, constitue un modèle de choix pour l'étude des bases moléculaires de la réception olfactive. La spécificité de ce système serait assurée dès le niveau périphérique, dans l'antenne, par l'intervention d'une diversité de protéines impliquées dans la chimioréception des odorants. Le ver à soie, Bombyx mori, est une espèce particulièrement appréciée pour l'étude des mécanismes olfactifs : la réponse des mâles à la phéromone est connue, l'espèce est manipulable génétiquement et les séquences génomiques sont accessibles sur Internet. Au cours de mon travail de thèse, j'ai pu identifier et caractériser au niveau moléculaire une diversité de gènes olfactifs appartenant à différentes familles par des techniques bioinformatiques d'analyse du génome et de biologie moléculaire. Leurs patrons d'expression ont notamment été analysés afin de vérifier si leur localisation tissulaire était compatible avec une fonction chimiosensorielle. Certains de ces gènes (BmPBP2, BmPBP3, BmAOX2) pourraient coder pour des protéines spécifiquement impliquées dans la réception phéromonale alors que d'autres (BmAOX1, BmSNMP2) pourraient intervenir aussi dans la réception de molécules moins spécifiques. Par leurs interactions combinées et séquentielles avec les molécules odorantes, ces différentes familles de protéines permettraient d'assurer leur reconnaissance spécifique au cours des différentes étapes périphériques de la réception olfactive. Par ailleurs, j'ai pu participer à la mise au point chez le ver à soie d'un outil novateur d'analyse fonctionnelle in vivo basé sur l'expression par transgenèse de RO dans les antennes du ver à soie. Ce système a été développé avec un récepteur phéromonal mâle-spécifique, BmOR1. Les femelles des lignées transgéniques exprimaient fortement le récepteur dans leurs antennes, mais se sont révélées incapables de répondre au composé phéromonal (Bol) au cours d'enregistrements électrophysiologiques. L'utilisation future d'un nouveau promoteur spécifique des neurones olfactifs, pOR2, pourrait permettre de développer le premier système stable d'analyse fonctionnelle in vivo chez un lépidoptère.

Les avancées récentes dans la technique de transgénèse utilisant l’approche AAV ont permis de générer de nouveaux modèles animaux. Depuis quelques années, le développement des modèles de la maladie de Parkinson (MP) a amélioré la compréhension des mécanismes physiopathologiques de ce trouble dégénératif. Cependant, aucun modèle mammifère ne reproduit à ce jour la neurodégénérescence liée à l’âge associée à la pathologie synucléine et la symptomatologie motrice et non motrice. L’objectif de mon travail de thèse fut de développer de nouvelles stratégies de transgénèse chez le rat en utilisant ces vecteurs viraux pour la modélisation de la MP. Le challenge est de parvenir à une infection virale la plus précoce possible afin de transduire un maximum de neurones dopaminergiques. Pour cela, différentes voies d’approche ont été testées pour améliorer le processus de transgénèse : 1) l’injection de vecteurs viraux dans le rete testis de jeunes mâles pour transduire les cellules de la lignée germinale, 2) l’injection dans les embryons pré-implantatoires, 3) l’injection in utero intracérébroventriculaire et enfin 4) l’injection intracardiaque au premier jour de vie des animaux. Parmi elles, les injections in utero et intracardiaques ont permis d’aboutir à une transduction importante d’un grand nombre de structures cérébrales avec un tropisme neuronal. Ces techniques ouvrent la voie à la génération de nouveaux modèles animaux de maladies à composante génétique et à la thérapie génique. / Recent advances in the transgenesis technique using the AAV approach have led to the generation of new animal models. In recent years, the development of models of Parkinson's disease (PD) has improved understanding of the pathophysiological mechanisms of this degenerative pathology. However, no mammalian model recapitulates the required age-dependant parkinsonian degeneration, the α-synuclein inclusion pathology and motor and non-motor symptoms. The objective of my Ph.D work was to develop new transgenesis strategies in rats using these viral vectors for modeling PD. The challenge is to achieve a viral infection as early as possible in order to transduce as many dopaminergic neurons as possible. To this end, different strategies have been tested to improve transgenesis efficacy : i) injection in rete testis in young male to transduce germinal cells, ii) injection into early stage embryos, iii) in utero intracerebroventricular injection and iv) intracardiac injection in one day-old animals. Among them, in utero and intracardiac injections led to neuronal transgene expression in most regions of the brain. These techniques pave the way for the generation of new animal models of genetic diseases and offer unique opportunities for gene therapy.

L'utilisation de transgènes actifs dans le cortex surrénalien de souris a permis de dériver de nouvelles lignées cellulaires de la zone fasciculée de la corticosurrénale (lignées ATC) et de tester le pouvoir transformant de gènes candidats au développement de tumeurs corticosurrénaliennes. Les cellules ATC produisent de la corticostérone et expriment l'ensemble des gènes impliqués dans la stéroïdogenèse sous le contrôle de l'ACTH. Elles ont permis d'explorer les rôles antagonistes des facteurs de transcription SF1 et DAX1 dans le mécanisme d'action de l'ACTH. Les modèles cellulaires et murins surexprimant IGF2 ou ayant perdu en partie l'expression de p57kip2 ont conduit à rejeter leur implication individuelle dans le développement des corticosurrénalomes. Nous avons montré que l'expression dans la corticosurrénale de souris d'une sous unité régulatrice RIalpha tronquée de la PKA reproduit l'hyperactivité endocrine rencontrée dans les hyperplasies micronodulaires pigmentées des surrénales

L'hormone thyroïdienne (T3) a des fonctions pléiotropiques au cours du développement. Un déficit congénital de T3 est responsable d'un retard mental sévère. Grâce à des souris possédant un transgène rapporteur, nous avons montré que l'activité de l'hormone est très hétérogène dans le cerveau pré et post-natal. T3 agit via les récepteurs nucléaires TR pour réguler la transcription de gènes-cibles. De nouveaux gènes-cibles ont été identifiés dans le cervelet post-natal, mais la cascade de signalisation demeure inconnue, en raison d'interactions cellulaires complexes. Pour supprimer la réponse à T3 à un moment donné, dans une cellule donnée, des souris exprimant de façon conditionnelle un récepteur TR?1 muté ont été générées. Les mutants constitutifs ont un phénotype très proche de l'hypothyroïdie, ce qui confirme l'implication majeure du récepteur TR?1 non lié à T3 dans la pathogénie de l'hypothyroïdie. Le système conditionnel permettra de disséquer le mécanisme d'action de T3 in vivo.

Il s’agit de montrer que les technosciences, rencontrant l’humanitude comme leur condition de possibilité et leur moteur propulsif, risquent d’actualiser une potentialité aporétique associée à une enclave organique perméable et à une maintenance identitaire inscrite dans le devenir - associée à une intériorité se dépliant en extériorité et à un monisme substantiel s’exprimant dans la dualité (en soi, comme soi et hors de soi). Pour ce faire, nous observons et confrontons : les techniques (des PMA aux manipulations d’embryons, des diagnostics génétiques aux thérapies géniques, du clonage à la transgenèse) à l’individu, l’individu à ses latitudes (en ce compris par la voie d’une «consultation» des personnes souffrantes, des scientifiques et de la population dite «générale») et celles-ci à l’humanitude. Par ailleurs, nous définissons l’individu d’une indéfinition : où l’homme est point de convergence (entre divers états, plans et déterminants) et force d’émergence (hors ses donnés) - équilibre en construction incessante et incessible. Où sa spécificité tient à l’occupation corporelle et pensée d’un espace et d’un temps : équilibre en soutenance entre stase et métabolisme, non-soi et soi, subordinations et libérations, centralisations identitaires et extériorisations identifiantes. Par suite, toute intervention pesant en déséquilibre sur ces articulations devrait être évitée – en principe. En principe car, du fait de la multiplicité et de la diversité des intervenants, du fait même de leur liberté et des incertitudes plurielles, il y aura toujours pression ou déséquilibre. Néanmoins, il importe de mesurer l’acte aux conditions de la liberté et de l’humanité : conscience, autonomie, libre disposition de soi, sensibilité, émotivité, souci, malléabilité principielle (contre une assignation à demeure spécielle ou existentielle) et réappropriation essentielle (contre un déterminisme global – une appropriation par tiers). Et il convient de préserver le lien du corps et de l’esprit : où l’esprit transcende le corps qui le forme et l’informe – selon une mise à distance au sein d’une unité (et d’une unicité). Or, nous constatons que l’humanitude, prise en charge par les techniques qu’elle produit, édifie un domaine existentiel caractérisé par une biographie de l’arrachement ou du désinvestissement. Et que l’homme, être de l’entre-deux défini par la négation de tout Etat advenu, produit un processus technique propre à l’extraire de cet «entre-deux». Déjà, l’individu libère ses tendances dispersives et ses tendances confusionnelles : mise à distance de l’entité corporelle (en sa force référentielle ou définitoire), identité décisionnelle et puissance volitive plus dispersive que centralisatrice. Où donc néoténie, imparfaite assignation, distanciation et in-essentialité ouvrent à la liberté tout en autorisant l’incorporation du non-soi, l’opérativité de la volonté et l’évanescence des états de l’organisme et de la psyché (de la personnalité comme tout identitaire). Cependant, si les techniques font exploser ces équilibres, reste la dissipation : où le «soi serait amené à se reconnaître comme pure et simple concept construit. Dans ce contexte, tout s’abandonne aux modifications. Et l’homme de jouer avec le donné et le donné en lui - donné qui est lui mais se décompose dorénavant en fonds «sacral» de puissances, en substrats géniques, mnésiques et morphologiques modelables et en constituants interchangeables. Semblable attitude recouvre une fuite hors de la condition humaine : tantôt vers «autre chose», tantôt vers un alignement démissionnaire sur un Décideur Transcendant. Et pour la première fois aussi globalement et intensément, instinct et volonté de survivre se soumettent à leur propre négation : pour qu’il subsiste «quelque chose plutôt que rien» dans le futur lointain, l’espèce conspire à sa propre fin. Pour la première fois (première fois aussi proche d’une réalisation), l’individu aspire à une dispersion de conscience, à une évanescence personnale et à une fin de l’Histoire sous couvert d’une histoire sans fin et d’un devenir incessant – gardant du devenir la seule processualité mécanique. Le danger est alors considérable car l’homme sort de l’animalité dans le champ où s’entrechoquent libre arbitre et déterminisme, références identitaires et décentrages, appartenances et abstractions. Car cet animal-là exprime sa spécificité à l’extérieur de l’enceinte biologique mais à partir d’une densité individuale : dans l’élaboration sociale et culturelle. Dès lors, quand l’existence précède l’essence et face aux possibles technoscientifiques, il importe de préserver l’homme d’une existenciation illusoire et d’une personnalisation évanescente. Et de pondérer la totalité individuale de ses dimensions temporelles : où l’individu est un être perpétuellement devenant ; où l’existence crée, investit et signifie une durée ; où l’identité est continuité d’unicité en devenir ; où l’humanité est construction d’Histoire et invention de sens. Cela oblige l’individu à se soutenir eu égard à des doubles nœuds référentiels : anthropique et autobiographique, culturel et familial, spirituel ou décisionnel et charnel ou factuel, symbolique et opératoire, autoréférentiel et relationnel. Mais aussi, en matière éthique, entre principe et casuistique, idéal et exception, collectif et individuel. Doubles nœuds contestés par les techniques. Aussi, face à l’opérativité croissante de celles-ci, nous nous interrogeons sur ce qu’il pourrait advenir de la condition humaine et des conditions de possibilité de l’homme - considéré ici comme individu (spécimen défini en ses spécificités) au milieu du monde, conscience (sensible et émotionnelle) en situation d’interrelation, et subjectivité (volitive) face à ses semblables.

La construction d’animaux transgéniques est une technique clef qui a permis l’étude de nombreux aspects de la biologie du nématode Caenorhabditis elegans. Les animaux transgéniques peuvent être construits soit en injectant l’ADN exogène dans les gonades syncitiales de l’hermaphrodite adulte, soit en bombardant une population de vers avec des microbilles enrobées d’ADN. Dans les deux cas, l’utilisation de marqueurs génétiques est indispensable pour l’identification des individus transgéniques et la maintenance des lignées. Nous avons développé un vecteur d’expression pour les nématodes contenant le gène de résistance à la néomycine (neo), qui fonctionne comme marqueur génétique. Le gène neo confère la résistance au G-418, un antibiotique qui inhibe la synthèse de protéines chez les eucaryotes et qui est létal pour les nématodes sauvages. Nous avons montré que le marqueur neo est un marqueur génétique très puissant qui permet l’identification rapide des animaux transgéniques et qui permet l’enrichissement des populations transgéniques en présence de l’antibiotique, facilitant ainsi la maintenance des lignées. Ce système ne nécessite aucun contexte génétique particulier pour fonctionner et est donc compatible avec des lignées receveuses mutantes, ainsi que des lignées transgéniques ayant été transformées avec d’autres marqueurs génétiques. De plus, le gène neo est sous le contrôle du promoteur du gène de C. elegans rps-27, codant pour une protéine ribosomale dont la séquence est hautement conservée entre les nématodes. Nous avons utilisé ce gène comme marqueur génétique pour la transgénèse de l’espèce Caenorhabditis briggsae, ce qui suggère que le système neo pourrait aussi être utilisé pour d’autres espèces de la famille Caenorhabditis. Finalement, nous avons aussi montré que le système neo peut être utilisé dans le contexte des techniques d’ingénierie génétique basées sur le transposon Mos1. En conclusion, la sélection en présence de G-418 offre des nouvelles possibilités d’expériences pour la transgénèse de C. elegans et d’autres espèces proches. Les avantages du système neo devraient ainsi contribuer à développer des techniques de transgénèse du ver plus flexibles et efficaces. / The generation of transgenic animals has been instrumental to study many biological aspects of Caenorhabditis elegans biology. Transgenic animals can be obtained by either microinjection of the exogenous DNA into the syncitial gonad of the hermaphrodite or by bombardment of a population of worms with DNA coated microparticles. Both techniques rely on the use of genetic markers to facilitate the recovery of transformed animals and the maintenance of transgenic lines. We developed a nematode expression vector carrying the neomycin resistance gene (neo) as a selection marker. This gene confers resistance to G-418, an antibiotic that normally inhibits protein synthesis in eukaryotes and is lethal for wild-type nematodes. We showed that the neo marker is a potent tool that allows a clear-cut selection of transgenic animals and hands-off maintenance of non-integrated populations on G-418 plates. This system does not imply any prerequisite on the original genotype of the recipient strain and can therefore be used on mutants lines as well as transgenic strains obtained with common markers. Moreover, we placed the neo gene under the control of the C. elegans rps-27 promoter, a highly conserved ribosomal protein throughout the nematode phylogeny. We were able to provide resistance to Caenorhabditis briggsae using this vector; this likely indicates that neo can be used in any species from the Caenorhabditis family. Finally, we demonstrated that this powerful selection system can be used in the context of Mos1 transposon excision-repair methods. Therefore, the neo system offers a wide range of new possibilities for transgenesis both in C. elegans and in other related species. We therefore believe that the benefits of the neo system should contribute to the development of more flexible and efficient techniques for nematode transgenesis.