Identification and characterization of novel virulence factors from the swine pathogen and zoonotic agent streptococcus suis

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

Molecular characterization of the contribution of autophagy to antigen presentation using quantitative proteomics

L’autophagie est une voie hautement conservée de dégradation lysosomale des constituants cellulaires qui est essentiel à l’homéostasie cellulaire et contribue à l’apprêtement et à la présentation des antigènes. Les rôles relativement récents de l'autophagie dans l'immunité innée et acquise sous-tendent de nouveaux paradigmes immunologiques pouvant faciliter le développement de nouvelles thérapies où la dérégulation de l’autophagie est associée à des maladies auto-immunes. Cependant, l'étude in vivo de la réponse autophagique est difficile en raison du nombre limité de méthodes d'analyse pouvant fournir une définition dynamique des protéines clés impliquées dans cette voie. En conséquence, nous avons développé un programme de recherche en protéomique intégrée afin d’identifier et de quantifier les proteines associées à l'autophagie et de déterminer les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l’autophagosome dans la présentation antigénique en utilisant une approche de biologie des systèmes. Pour étudier comment l'autophagie et la présentation antigénique sont activement régulés dans les macrophages, nous avons d'abord procédé à une étude protéomique à grande échelle sous différentes conditions connues pour stimuler l'autophagie, tels l’activation par les cytokines et l’infection virale. La cytokine tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) est l'une des principales cytokines pro-inflammatoires qui intervient dans les réactions locales et systémiques afin de développer une réponse immune adaptative. La protéomique quantitative d'extraits membranaires de macrophages contrôles et stimulés avec le TNF-alpha a révélé que l'activation des macrophages a entrainé la dégradation de protéines mitochondriales et des changements d’abondance de plusieurs protéines impliquées dans le trafic vésiculaire et la réponse immunitaire. Nous avons constaté que la dégradation des protéines mitochondriales était sous le contrôle de la voie ATG5, et était spécifique au TNF-alpha. En outre, l’utilisation d’un nouveau système de présentation antigènique, nous a permi de constater que l'induction de la mitophagie par le TNF-alpha a entrainée l’apprêtement et la présentation d’antigènes mitochondriaux par des molécules du CMH de classe I, contribuant ainsi la variation du répertoire immunopeptidomique à la surface cellulaire. Ces résultats mettent en évidence un rôle insoupçonné du TNF-alpha dans la mitophagie et permet une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la présentation d’auto-antigènes par les molécules du CMH de classe I. Une interaction complexe existe également entre infection virale et l'autophagie. Récemment, notre laboratoire a fourni une première preuve suggérant que la macroautophagie peut contribuer à la présentation de protéines virales par les molécules du CMH de classe I lors de l’infection virale par l'herpès simplex virus de type 1 (HSV-1). Le virus HSV1 fait parti des virus humains les plus complexes et les plus répandues. Bien que la composition des particules virales a été étudiée précédemment, on connaît moins bien l'expression de l'ensemble du protéome viral lors de l’infection des cellules hôtes. Afin de caractériser les changements dynamiques de l’expression des protéines virales lors de l’infection, nous avons analysé par LC-MS/MS le protéome du HSV1 dans les macrophages infectés. Ces analyses nous ont permis d’identifier un total de 67 protéines virales structurales et non structurales (82% du protéome HSV1) en utilisant le spectromètre de masse LTQ-Orbitrap. Nous avons également identifié 90 nouveaux sites de phosphorylation et de dix nouveaux sites d’ubiquitylation sur différentes protéines virales. Suite à l’ubiquitylation, les protéines virales peuvent se localiser au noyau ou participer à des événements de fusion avec la membrane nucléaire, suggérant ainsi que cette modification pourrait influer le trafic vésiculaire des protéines virales. Le traitement avec des inhibiteurs de la réplication de l'ADN induit des changements sur l'abondance et la modification des protéines virales, mettant en évidence l'interdépendance des protéines virales au cours du cycle de vie du virus. Compte tenu de l'importance de la dynamique d'expression, de l’ubiquitylation et la phosphorylation sur la fonction des proteines virales, ces résultats ouvriront la voie vers de nouvelles études sur la biologie des virus de l'herpès. Fait intéressant, l'infection HSV1 dans les macrophages déclenche une nouvelle forme d'autophagie qui diffère remarquablement de la macroautophagie. Ce processus, appelé autophagie associée à l’enveloppe nucléaire (nuclear envelope derived autophagy, NEDA), conduit à la formation de vésicules membranaires contenant 4 couches lipidiques provenant de l'enveloppe nucléaire où on retrouve une grande proportion de certaines protéines virales, telle la glycoprotéine B. Les mécanismes régissant NEDA et leur importance lors de l’infection virale sont encore méconnus. En utilisant un essai de présentation antigénique, nous avons pu montrer que la voie NEDA est indépendante d’ATG5 et participe à l’apprêtement et la présentation d’antigènes viraux par le CMH de classe I. Pour comprendre l'implication de NEDA dans la présentation des antigènes, il est essentiel de caractériser le protéome des autophagosomes isolés à partir de macrophages infectés par HSV1. Aussi, nous avons développé une nouvelle approche de fractionnement basé sur l’isolation de lysosomes chargés de billes de latex, nous permettant ainsi d’obtenir des extraits cellulaires enrichis en autophagosomes. Le transfert des antigènes HSV1 dans les autophagosomes a été determine par protéomique quantitative. Les protéines provenant de l’enveloppe nucléaire ont été préférentiellement transférées dans les autophagosome lors de l'infection des macrophages par le HSV1. Les analyses protéomiques d’autophagosomes impliquant NEDA ou la macroautophagie ont permis de decouvrir des mécanismes jouant un rôle clé dans l’immunodominance de la glycoprotéine B lors de l'infection HSV1. Ces analyses ont également révélées que diverses voies autophagiques peuvent être induites pour favoriser la capture sélective de protéines virales, façonnant de façon dynamique la nature de la réponse immunitaire lors d'une infection. En conclusion, l'application des méthodes de protéomique quantitative a joué un rôle clé dans l'identification et la quantification des protéines ayant des rôles importants dans la régulation de l'autophagie chez les macrophages, et nous a permis d'identifier les changements qui se produisent lors de la formation des autophagosomes lors de maladies inflammatoires ou d’infection virale. En outre, notre approche de biologie des systèmes, qui combine la protéomique quantitative basée sur la spectrométrie de masse avec des essais fonctionnels tels la présentation antigénique, nous a permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l'autophagie lors de la présentation antigénique. Une meilleure compréhension de ces mécanismes permettra de réduire les effets nuisibles de l'immunodominance suite à l'infection virale ou lors du développement du cancer en mettant en place une réponse immunitaire appropriée.

Illustration non-photoréaliste de séquences de captures de mouvements

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

Évolution moléculaire : un modèle Markov-modulé pour les processus de substitution

Les processus Markoviens continus en temps sont largement utilisés pour tenter d’expliquer l’évolution des séquences protéiques et nucléotidiques le long des phylogénies. Des modèles probabilistes reposant sur de telles hypothèses sont conçus pour satisfaire la non-homogénéité spatiale des contraintes fonctionnelles et environnementales agissant sur celles-ci. Récemment, des modèles Markov-modulés ont été introduits pour décrire les changements temporels dans les taux d’évolution site-spécifiques (hétérotachie). Des études ont d’autre part démontré que non seulement la force mais également la nature de la contrainte sélective agissant sur un site peut varier à travers le temps. Ici nous proposons de prendre en charge cette réalité évolutive avec un modèle Markov-modulé pour les protéines sous lequel les sites sont autorisés à modifier leurs préférences en acides aminés au cours du temps. L’estimation a posteriori des différents paramètres modulants du noyau stochastique avec les méthodes de Monte Carlo est un défi de taille que nous avons su relever partiellement grâce à la programmation parallèle. Des réglages computationnels sont par ailleurs envisagés pour accélérer la convergence vers l’optimum global de ce paysage multidimensionnel relativement complexe. Qualitativement, notre modèle semble être capable de saisir des signaux d’hétérogénéité temporelle à partir d’un jeu de données dont l’histoire évolutive est reconnue pour être riche en changements de régimes substitutionnels. Des tests de performance suggèrent de plus qu’il serait mieux ajusté aux données qu’un modèle équivalent homogène en temps. Néanmoins, les histoires substitutionnelles tirées de la distribution postérieure sont bruitées et restent difficilement interprétables du point de vue biologique.

Étude de l’évolution du tropisme et de la pression sélective exercée sur le gène de l’enveloppe du virus de l’immunodéficience humaine de type 1 au cours de la grossesse et à l’échelle de la population.

Introduction. Le VIH-1 évolue en fonction de la réponse immunitaire spécifique de l’hôte. La pression sélective exercée par la réponse immunitaire VIH-spécifique de l’hôte entraine l’évolution des gènes viraux et à terme détermine l’évolution de la maladie. Cette évolution du virus à l’échelle d’un individu façonne également l’évolution du virus à l’échelle de la population et détermine le devenir de l’épidémie. Le VIH utilise les corécepteurs d’entrée CCR5 (virus R5) et CXCR4 (virus X4) afin d’infecter la cellule cible, et l’évolution du tropisme du virus de R5 vers X4, appelé switch du tropisme, est associé à la progression de la maladie. Les virus R5 sont rencontrés en début d’infection tandis que les virus X4 apparaissent en fin de maladie chez un certain de nombre de patients et sont considérés comme plus virulents. La pression sélective immunitaire exercée sur le gène de l’enveloppe (env) peut donc entrainer l’évolution du tropisme du VIH. La grossesse est un état immunitaire particulier considéré comme étant principalement caractérisé par un biais Th2 nécessaire à l’établissement de la tolérance materno-fétale. Le switch de tropisme de R5 vers X4 en grossesse n’a jamais été documenté, de même que l’évolution des déterminants du tropisme à l’échelle de la population. Hypothèses. Les changements immunitaires associés à l’initiation et la progression de la grossesse engendrent des changements dans la pression immunitaire exercée sur l’enveloppe et peuvent favoriser le switch du tropisme. L’évolution du tropisme du VIH-1 peut être observé à l’échelle de la population au même titre que l’évolution de l’enveloppe virale. Objectifs. Analyser l’évolution du tropisme et décrire la pression sélective sur l’enveloppe des femmes enceintes infectées par le VIH-1. Analyser l’évolution des déterminants du tropisme à l’échelle de la population. Méthodes. Nous avons dans un premier temps analysé l’évolution des déterminants du tropisme et déterminé le génotype et phénotype du VIH-1 chez 19 femmes enceintes issues de la cohorte du centre maternel et infantile sur le SIDA de l’hôpital Sainte-Justine (CMIS). Nous avons ensuite caractérisé et comparé la pression sélective exercée sur env, par une méthode bayésienne, chez 31 femmes enceinte et 29 femmes non-enceintes. Enfin, nous avons analysé et comparé des déterminants du tropisme entre des séquences d’enveloppe contemporaines et anciennes, issues des bases de données du NCBI. Résultats. Nos résultats montrent la présence de virus X4 chez la moitié de notre cohorte, et un switch de tropisme de R5 vers X4 chez 5/19 sujets. Les séquences des femmes enceintes présentaient des taux de substitutions plus élevées que celles des femmes non-enceintes. La pression sélective dans la région C2 était plus faible chez les femmes enceintes que chez les femmes non-enceintes, et différait dans 4 positions entre ces 2 groupes. Cette sélection diminuait au cours de la grossesse chez les patientes traitées. Enfin, une accumulation de mutations X4 a été observée dans les séquences R5 contemporaines par rapport aux séquences R5 anciennes. Conclusion. Les changements immunitaires associés à la grossesse semblent induire des modifications subtiles dans la pression sélective exercée sur env, suffisant à influencer l’évolution du tropisme de R5 vers X4. Un switch du tropisme à l’échelle de la population impliquerait une épidémie évoluant vers une plus grande virulence du virus. Nos résultats sont d’importance en ce qui concerne la prophylaxie antirétrovirale pour la santé de la mère et la prévention de la transmission mère-enfant du VIH-1. Ils sont aussi importants concernant l’avenir de la thérapie antirétrovirale dans le contexte d’une épidémie évoluant vers une plus grande virulence

Public acceptance of carbon dioxide capture and storage in a proposed demonstration area

With the rising levels of CO2 in the atmosphere, low-emission technologies with carbon dioxide capture and storage (CCS) provide one option for transforming the global energy infrastructure into a more environmentally, climate sustainable system. However, like many technology innovations, there is a social risk to the acceptance of CCS. This article presents the findings of an engagement process using facilitated workshops conducted in two communities in rural Queensland, Australia, where a demonstration project for IGCC with CCS has been announced. The findings demonstrate that workshop participants were concerned about climate change and wanted leadership from government and industry to address the issue. After the workshops, participants reported increased knowledge and more positive attitudes towards CCS, expressing support for the demonstration project to continue in their local area. The process developed is one that could be utilized around the world to successfully engage communities on the low carbon emission technology options.

Value creation and value capture fro open source software publisher : a new business model based on mutualisation

Key topics: Since the birth of the Open Source movement in the mid-80's, open source software has become more and more widespread. Amongst others, the Linux operating system, the Apache web server and the Firefox internet explorer have taken substantial market shares to their proprietary competitors. Open source software is governed by particular types of licenses. As proprietary licenses only allow the software's use in exchange for a fee, open source licenses grant users more rights like the free use, free copy, free modification and free distribution of the software, as well as free access to the source code. This new phenomenon has raised many managerial questions: organizational issues related to the system of governance that underlie such open source communities (Raymond, 1999a; Lerner and Tirole, 2002; Lee and Cole 2003; Mockus et al. 2000; Tuomi, 2000; Demil and Lecocq, 2006; O'Mahony and Ferraro, 2007;Fleming and Waguespack, 2007), collaborative innovation issues (Von Hippel, 2003; Von Krogh et al., 2003; Von Hippel and Von Krogh, 2003; Dahlander, 2005; Osterloh, 2007; David, 2008), issues related to the nature as well as the motivations of developers (Lerner and Tirole, 2002; Hertel, 2003; Dahlander and McKelvey, 2005; Jeppesen and Frederiksen, 2006), public policy and innovation issues (Jullien and Zimmermann, 2005; Lee, 2006), technological competitions issues related to standard battles between proprietary and open source software (Bonaccorsi and Rossi, 2003; Bonaccorsi et al. 2004, Economides and Katsamakas, 2005; Chen, 2007), intellectual property rights and licensing issues (Laat 2005; Lerner and Tirole, 2005; Gambardella, 2006; Determann et al., 2007). A major unresolved issue concerns open source business models and revenue capture, given that open source licenses imply no fee for users. On this topic, articles show that a commercial activity based on open source software is possible, as they describe different possible ways of doing business around open source (Raymond, 1999; Dahlander, 2004; Daffara, 2007; Bonaccorsi and Merito, 2007). These studies usually look at open source-based companies. Open source-based companies encompass a wide range of firms with different categories of activities: providers of packaged open source solutions, IT Services&Software Engineering firms and open source software publishers. However, business models implications are different for each of these categories: providers of packaged solutions and IT Services&Software Engineering firms' activities are based on software developed outside their boundaries, whereas commercial software publishers sponsor the development of the open source software. This paper focuses on open source software publishers' business models as this issue is even more crucial for this category of firms which take the risk of investing in the development of the software. Literature at last identifies and depicts only two generic types of business models for open source software publishers: the business models of ''bundling'' (Pal and Madanmohan, 2002; Dahlander 2004) and the dual licensing business models (Välimäki, 2003; Comino and Manenti, 2007). Nevertheless, these business models are not applicable in all circumstances. Methodology: The objectives of this paper are: (1) to explore in which contexts the two generic business models described in literature can be implemented successfully and (2) to depict an additional business model for open source software publishers which can be used in a different context. To do so, this paper draws upon an explorative case study of IdealX, a French open source security software publisher. This case study consists in a series of 3 interviews conducted between February 2005 and April 2006 with the co-founder and the business manager. It aims at depicting the process of IdealX's search for the appropriate business model between its creation in 2000 and 2006. This software publisher has tried both generic types of open source software publishers' business models before designing its own. Consequently, through IdealX's trials and errors, I investigate the conditions under which such generic business models can be effective. Moreover, this study describes the business model finally designed and adopted by IdealX: an additional open source software publisher's business model based on the principle of ''mutualisation'', which is applicable in a different context. Results and implications: Finally, this article contributes to ongoing empirical work within entrepreneurship and strategic management on open source software publishers' business models: it provides the characteristics of three generic business models (the business model of bundling, the dual licensing business model and the business model of mutualisation) as well as conditions under which they can be successfully implemented (regarding the type of product developed and the competencies of the firm). This paper also goes further into the traditional concept of business model used by scholars in the open source related literature. In this article, a business model is not only considered as a way of generating incomes (''revenue model'' (Amit and Zott, 2001)), but rather as the necessary conjunction of value creation and value capture, according to the recent literature about business models (Amit and Zott, 2001; Chresbrough and Rosenblum, 2002; Teece, 2007). Consequently, this paper analyses the business models from these two components' point of view.

Using digital storytelling to capture responses to the Apology

This article discusses a pilot project that adapted the methods of digital storytelling and oral history to capture a range of personal responses to the official Apology to Australia’s Indigenous Peoples delivered by Prime Minister Kevin Rudd on 13 February 2008. The project was an initiative of State Library of Queensland and resulted in a small collection of multimedia stories, incorporating a variety of personal and political perspectives. The article describes how the traditional digital storytelling workshop method was adapted for use in the project, and then proceeds to reflect on the outcomes and continuing life of the project. The article concludes by suggesting that aspects of the resultant model might be applied to other projects carried out by cultural institutions and community-based media organizations.

A brush with the real world : the future of inertial motion capture in live performance

3D Motion capture is a medium that plots motion, typically human motion, converting it into a form that can be represented digitally. It is a fast evolving field and recent inertial technology may provide new artistic possibilities for its use in live performance. Although not often used in this context, motion capture has a combination of attributes that can provide unique forms of collaboration with performance arts. The inertial motion capture suit used for this study has orientation sensors placed at strategic points on the body to map body motion. Its portability, real-time performance, ease of use, and its immunity from line-of-sight problems inherent in optical systems suggest it would work well as a live performance technology. Many animation techniques can be used in real-time. This research examines a broad cross-section of these techniques using four practice-led cases to assess the suitability of inertial motion capture to live performance. Although each case explores different visual possibilities, all make use of the performativity of the medium, using either an improvisational format or interactivity among stage, audience and screen that would be difficult to emulate any other way. A real-time environment is not capable of reproducing the depth and sophistication of animation people have come to expect through media. These environments take many hours to render. In time the combination of what can be produced in real-time and the tools available in a 3D environment will no doubt create their own tree of aesthetic directions in live performance. The case study looks at the potential of interactivity that this technology offers.

Inertial motion capture and live performance (with a focus on dance)

3D Motion capture is a fast evolving field and recent inertial technology may expand the artistic possibilities for its use in live performance. Inertial motion capture has three attributes that make it suitable for use with live performance; it is portable, easy to use and can operate in real-time. Using four projects, this paper discusses the suitability of inertial motion capture to live performance with a particular emphasis on dance. Dance is an artistic application of human movement and motion capture is the means to record human movement as digital data. As such, dance is clearly a field in which the use of real-time motion capture is likely to become more common, particularly as projected visual effects including real-time video are already often used in dance performances. Understandably, animation generated in real-time using motion capture is not as extensive or as clean as the highly mediated animation used in movies and games, but the quality is still impressive and the ‘liveness’ of the animation has compensating features that offer new ways of communicating with an audience.

The silk road project : dance and embodiment in the age of motion capture

The Silk Road Project was a practice-based research project investigating the potential of motion capture technology to inform perceptions of embodiment in dance performance. The project created a multi-disciplinary collaborative performance event using dance performance and real-time motion capture at Deakin University’s Deakin Motion Lab. Several new technological advances in producing real-time motion capture performance were produced, along with a performance event that examined the aesthetic interplay between a dancer’s movement and the precise mappings of its trajectories created by motion capture and real-time motion graphic visualisations.

Directing for the 360 degree frame : developing a directorial approach to performance capture

What happens when the traditional framing mechanisms of our performance environments are removed and we are forced as directors to work with actors in digital environments that capture performance in 360 degrees? As directors contend with the challenges of interactive performance, the emergence of the online audience and the powerful influence of the games industry, how can we approach the challenges of directing work that is performance captured and presented in real time using motion capture and associated 3D imaging software? The 360 degree real time capture of performance, while allowing for an unlimited amount of framing potential, demands a unique and uncompromisingly disciplined style of direction and performance that has thus far remained unstudied and unquantified. By a close analysis of the groundbreaking work of artists like Robert Zemeckis and the Wetta Digital studio it is possible to begin to quantify what the technical requirements and challenges of 360 degree direction might be, but little has been discovered about the challenges of communicating the unlimited potential of framing and focus to the actors who work with these directors within these systems. It cannot be argued that the potential of theatrical space has evolved beyond the physical and moved into a more accessible virtual and digitised form, so how then can we direct for this unlimited potential and where do we place the focus of our directed (and captured) performance?

A world elsewhere : virtual reality, motion capture and early modern theatre

This paper investigates virtual reality representations of the 1599 Boar’s Head Theatre and the Rose Theatre, two renaissance places and spaces. These models become a “world elsewhere” in that they represent virtual recreations of these venues in as much detail as possible. The models are based on accurate archeological and theatre historical records and are easy to navigate particularly for current use. This paper demonstrates the ways in which these models can be instructive for reading theatre today. More importantly we introduce human figures onto the stage via motion capture which allows us to explore the potential between space, actor and environment. This facilitates a new way of thinking about early modern playwrights’ “attitudes to locality and localities large and small”. These venues are thus activated to intersect productively with early modern studies so that the paper can test the historical and contemporary limits of such research.