Approches bio-informatiques appliquées aux technologies émergentes en génomique

Les études génétiques, telles que les études de liaison ou d’association, ont permis d’acquérir une plus grande connaissance sur l’étiologie de plusieurs maladies affectant les populations humaines. Même si une dizaine de milliers d’études génétiques ont été réalisées sur des centaines de maladies ou autres traits, une grande partie de leur héritabilité reste inexpliquée. Depuis une dizaine d’années, plusieurs percées dans le domaine de la génomique ont été réalisées. Par exemple, l’utilisation des micropuces d’hybridation génomique comparative à haute densité a permis de démontrer l’existence à grande échelle des variations et des polymorphismes en nombre de copies. Ces derniers sont maintenant détectables à l’aide de micropuce d’ADN ou du séquençage à haut débit. De plus, des études récentes utilisant le séquençage à haut débit ont permis de démontrer que la majorité des variations présentes dans l’exome d’un individu étaient rares ou même propres à cet individu. Ceci a permis la conception d’une nouvelle micropuce d’ADN permettant de déterminer rapidement et à faible coût le génotype de plusieurs milliers de variations rares pour un grand ensemble d’individus à la fois. Dans ce contexte, l’objectif général de cette thèse vise le développement de nouvelles méthodologies et de nouveaux outils bio-informatiques de haute performance permettant la détection, à de hauts critères de qualité, des variations en nombre de copies et des variations nucléotidiques rares dans le cadre d’études génétiques. Ces avancées permettront, à long terme, d’expliquer une plus grande partie de l’héritabilité manquante des traits complexes, poussant ainsi l’avancement des connaissances sur l’étiologie de ces derniers. Un algorithme permettant le partitionnement des polymorphismes en nombre de copies a donc été conçu, rendant possible l’utilisation de ces variations structurales dans le cadre d’étude de liaison génétique sur données familiales. Ensuite, une étude exploratoire a permis de caractériser les différents problèmes associés aux études génétiques utilisant des variations en nombre de copies rares sur des individus non reliés. Cette étude a été réalisée avec la collaboration du Wellcome Trust Centre for Human Genetics de l’University of Oxford. Par la suite, une comparaison de la performance des algorithmes de génotypage lors de leur utilisation avec une nouvelle micropuce d’ADN contenant une majorité de marqueurs rares a été réalisée. Finalement, un outil bio-informatique permettant de filtrer de façon efficace et rapide des données génétiques a été implémenté. Cet outil permet de générer des données de meilleure qualité, avec une meilleure reproductibilité des résultats, tout en diminuant les chances d’obtenir une fausse association.

Regulation of gene expression in the dinoflagellate Lingulodinium polyedrum

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires que l’on retrouve autant en eau douce qu’en milieu marin. Ils sont particulièrement connus pour causer des fleurs d’algues toxiques nommées ‘marée-rouge’, ainsi que pour leur symbiose avec les coraux et pour leur importante contribution à la fixation du carbone dans les océans. Au point de vue moléculaire, ils sont aussi connus pour leur caractéristiques nucléaires uniques, car on retrouve généralement une quantité immense d’ADN dans leurs chromosomes et ceux-ci sont empaquetés et condensés sous une forme cristalline liquide au lieu de nucléosomes. Les gènes encodés par le noyau sont souvent présents en multiples copies et arrangés en tandem et aucun élément de régulation transcriptionnelle, y compris la boite TATA, n’a encore été observé. L’organisation unique de la chromatine des dinoflagellés suggère que différentes stratégies sont nécessaires pour contrôler l’expression des gènes de ces organismes. Dans cette étude, j’ai abordé ce problème en utilisant le dinoflagellé photosynthétique Lingulodinium polyedrum comme modèle. L. polyedrum est d’un intérêt particulier, car il a plusieurs rythmes circadiens (journalier). À ce jour, toutes les études sur l’expression des gènes lors des changements circadiens ont démontrées une régulation à un niveau traductionnel. Pour mes recherches, j’ai utilisé les approches transcriptomique, protéomique et phosphoprotéomique ainsi que des études biochimiques pour donner un aperçu de la mécanique de la régulation des gènes des dinoflagellés, ceci en mettant l’accent sur l’importance de la phosphorylation du système circadien de L. polyedrum. L’absence des protéines histones et des nucléosomes est une particularité des dinoflagellés. En utilisant la technologie RNA-Seq, j’ai trouvé des séquences complètes encodant des histones et des enzymes modifiant les histones. L polyedrum exprime donc des séquences conservées codantes pour les histones, mais le niveau d’expression protéique est plus faible que les limites de détection par immunodétection de type Western. Les données de séquençage RNA-Seq ont également été utilisées pour générer un transcriptome, qui est une liste des gènes exprimés par L. polyedrum. Une recherche par homologie de séquences a d’abord été effectuée pour classifier les transcrits en diverses catégories (Gene Ontology; GO). Cette analyse a révélé une faible abondance des facteurs de transcription et une surprenante prédominance, parmi ceux-ci, des séquences à domaine Cold Shock. Chez L. polyedrum, plusieurs gènes sont répétés en tandem. Un alignement des séquences obtenues par RNA-Seq avec les copies génomiques de gènes organisés en tandem a été réalisé pour examiner la présence de transcrits polycistroniques, une hypothèse formulée pour expliquer le manque d’élément promoteur dans la région intergénique de la séquence de ces gènes. Cette analyse a également démontré une très haute conservation des séquences codantes des gènes organisés en tandem. Le transcriptome a également été utilisé pour aider à l’identification de protéines après leur séquençage par spectrométrie de masse, et une fraction enrichie en phosphoprotéines a été déterminée comme particulièrement bien adapté aux approches d’analyse à haut débit. La comparaison des phosphoprotéomes provenant de deux périodes différentes de la journée a révélée qu’une grande partie des protéines pour lesquelles l’état de phosphorylation varie avec le temps est reliées aux catégories de liaison à l’ARN et de la traduction. Le transcriptome a aussi été utilisé pour définir le spectre des kinases présentes chez L. polyedrum, qui a ensuite été utilisé pour classifier les différents peptides phosphorylés qui sont potentiellement les cibles de ces kinases. Plusieurs peptides identifiés comme étant phosphorylés par la Casein Kinase 2 (CK2), une kinase connue pour être impliquée dans l’horloge circadienne des eucaryotes, proviennent de diverses protéines de liaison à l’ARN. Pour évaluer la possibilité que quelques-unes des multiples protéines à domaine Cold Shock identifiées dans le transcriptome puissent moduler l’expression des gènes de L. polyedrum, tel qu’observé chez plusieurs autres systèmes procaryotiques et eucaryotiques, la réponse des cellules à des températures froides a été examinée. Les températures froides ont permis d’induire rapidement un enkystement, condition dans laquelle ces cellules deviennent métaboliquement inactives afin de résister aux conditions environnementales défavorables. Les changements dans le profil des phosphoprotéines seraient le facteur majeur causant la formation de kystes. Les phosphosites prédits pour être phosphorylés par la CK2 sont la classe la plus fortement réduite dans les kystes, une découverte intéressante, car le rythme de la bioluminescence confirme que l’horloge a été arrêtée dans le kyste.

Impact d'un repas méditerranéen complet sur les fonctions métaboliques et endothéliales postprandiales en comparaison à un repas riche en acides gras saturés chez des hommes sains.

Contexte L’américanisation des habitudes de vie, notamment de l’alimentation, semble être en grande partie responsable de l’augmentation incessante de l’incidence élevée des maladies cardiovasculaires. La période postprandiale, où l’homéostasie vasculaire et métabolique est mise à l’épreuve, est d’une importance considérable dans le développement ou la prévention de l’athérosclérose et représente maintenant la majeure partie du temps d’éveil. La compréhension de l’influence de la composition d’un repas sur son impact postprandial est donc essentielle dans notre lutte dans la prévention de ces maladies. Objectifs L’objectif principal de ce projet de recherche était d’étudier les réponses endothéliale et métabolique à un repas de type méditerranéen mixte (MMM), puisqu’elles sont inconnues. Ce projet avait aussi pour objectifs d’évaluer l’impact microvasculaire d’un tel repas et de caractériser la composition postprandiale des acides gras plasmatiques. À titre comparatif, ces éléments ont aussi été étudiés suite à un repas riche en gras saturés (HSFAM). Méthodes Vingt-huit (28) hommes sains, exempts de facteurs de risque de maladies cardiovasculaires ont reçu de façon randomisée les deux repas à l’étude. Le MMM, composé de saumon frais et de légumes cuits dans l'huile d'olive, contenait 7.87g de SFA et 2.29g d’acides gras polyinsaturés oméga-3, tandis que le HSFAM, composé d'un sandwich déjeuner avec œuf, saucisse et fromage, contenait 14.78g de SFA. Les mesures de la fonction endothéliale mesurée par échographie brachiale (FMD), de la fonction microvasculaire mesurée par spectroscopie proche de l’infrarouge (NIRS) et de la composition des acides gras plasmatique ont été effectuées à jeun et en période postprandiale. Résultats Deux sous-groupes de répondeurs aux repas à l’étude se sont dégagés de ces travaux. Un premier sous-groupe de sujets ayant une triglycéridémie à jeun élevée, mais normale (hnTG) a démontré des altérations endothéliales seulement suivant le repas HSFAM. Un second sous-groupe de sujets ayant une triglycéridémie plus faible et normale (lnTG) n’a quant à lui pas subi d’altérations endothéliales suivant les deux repas à l’étude. Les sujets hnTG ont aussi démontré une charge triglycéridémique postprandiale (iAUC) plus importante et qui était de surcroît enrichie en acide stéarique suivant la HSFAM et en acide gras polyinsaturés oméga-3 suivant le MMM. L’évaluation par NIRS de la fonction microvasculaire nous révèle un ralentissement de la réoxygénation post-ischémique qui suggère une altération postprandiale du recrutement capillaire chez les sujets hnTG seulement. De telles altérations, qui semblent être plus importantes suivant le HSFAM, pourraient être en partie responsables de l’impact endothélial de ce repas. Conclusions Cet essai clinique démontre donc de façon novatrice qu’un repas MMM n’a pas d’effet endothélial délétère et que cette neutralité est indépendante de la triglycéridémie à jeun. De plus, une triglycéridémie à jeun élevée mais normale semble indiquer des dysfonctions endothéliales et métaboliques à des épreuves nutritionnelles tel un repas HSFAM. La consommation de repas méditerranéens par des individus sains à la triglycéridémie marginale serait bénéfique, peut-être même davantage que pour des individus de triglycéridémie plus faible, dans la prévention de l’athérogénèse et des maladies cardiovasculaires.

L’incapacité au travail liée aux troubles musculosquelettiques : aspects théoriques et différences de genre

Introduction : Cette thèse est constituée de trois articles liés les uns aux autres. Le premier s’attache à clarifier les perspectives théoriques et problèmes conceptuels entourant la notion de capacité/incapacité au travail, sa définition et son évolution au fil du temps. Les deuxième et troisième articles visent à évaluer les effets différentiels selon le genre de déterminants du retour au travail (RAT) et de la durée d’indemnisation ainsi que les coûts associés, dans une population de travailleurs indemnisés à long terme pour troubles musculosquelettiques (TMS). Méthodes : Dans le premier article, une revue systématique des définitions de l’(in)capacité au travail et une analyse comparative basée sur la théorisation ancrée débouchent sur une carte conceptuelle intégrative. Dans le second article, une cohorte de 455 adultes en incapacité à long terme pour TMS au dos/cou/membres supérieurs est suivie cinq ans au travers d’entretiens structurés et de données d’indemnisation. Des modèles de Cox stratifiés par genre ont été utilisés pour évaluer la durée jusqu’au premier RAT. Dans le troisième article, une cohorte populationnelle de 13,073 hommes et 9032 femmes en incapacité prolongée pour TMS au dos/cou/membres supérieurs a été suivie pendant trois ans à l’aide de données administratives. Des modèles de Cox stratifiés par genre ont été utilisés pour étudier la durée d’indemnisation et détecter les effets dépendants du temps. Les coûts ont également été examinés. Résultats : Les définitions analysées dans la première étude ne reflètent pas une vision intégrée et partagée de l’(in)capacité au travail. Cependant, un consensus relatif semble émerger qu’il s’agit d’un concept relationnel, résultant de l’interaction de multiples dimensions aux niveaux individuel, organisationnel et sociétal. La seconde étude montre que malgré des courbes de survie jusqu’au RAT similaires entre hommes et femmes (p =0.920), plusieurs déterminants diffèrent selon le genre. Les femmes plus âgées (HR=0.734, par tranches de 10 ans), d’un statut économique perçu comme pauvre (HR=0.625), travaillant ≥40 heures/semaine en ayant des personnes à charge (HR=0.508) et ne connaissant pas l’existence d’un programme de santé et sécurité sur leur lieu de travail (HR=0.598) retournent moins vite au travail, tandis qu’un revenu brut annuel plus élevé (par $10,000) est un facteur facilitant (HR=1.225). Les hommes de plus de 55 ans (HR=0.458), au statut économique perçu comme pauvre (HR=0.653), travaillant ≥40 heures/semaine avec une charge de travail physique perçue élevée (HR=0.720) et une plus grande précarité d’emploi (HR=0.825) retournent moins rapidement au travail. La troisième étude a révélé que trois ans après la lésion, 12.3% des hommes et 7.3% des femmes étaient encore indemnisés, avec un ratio de coûts homme-femme pour l’ensemble des réclamations de 2.1 :1. L’effet de certain prédicteurs (e.g. revenu, siège de lésion, industrie) varie selon le genre. De plus, l’effet de l’âge chez les hommes et l’effet de l’historique d’indemnisation chez les femmes varient dans le temps. Conclusion : La façon de définir l’(in)capacité au travail a des implications importantes pour la recherche, l’indemnisation et la réadaptation. Les résultats confirment également la pertinence d’investiguer les déterminants du RAT et de l’indemnisation selon le genre.

Identification et caractérisation des principaux fragments du collagène de type II du cartilage équin, produit in vitro par l'enzyme cathepsine K

La dégradation protéolytique du collagène de type II est considérée comme étant un facteur majeur dans le processus irréversible de dégradation de la matrice cartilagineuse lors d’ostéoarthrose. Outre les collagénases de la famille des métaloprotéinases de la matrice (MMP-1, -8, -13), la cathepsine K est parmi les seules enzymes susceptibles de dégrader la triple hélice intacte du collagène de type II, devenant ainsi un élément pertinent pour les recherches sur l’ostéoarthrose. L’objectif à court terme de notre étude consiste en l’identification et la caractérisation de sites de clivage spécifiques de la cathepsine K sur le collagène de type II équin. La technique d’électrophorèse SDS-PAGE 1D permet la visualisation des produits de digestion et la validation des résultats de la caractérisation moléculaire des fragments protéolytiques. La caractérisation est réalisée en combinant la digestion trypsique précédant l’analyse HPLC-ESI/MS. Les résultats ont permis d’établir les sites, présents sur la carte peptidique de la molécule de collagène de type II équin, des 48 résidus prolines (P) et 5 résidus lysines (K) supportant une modification post-traductionnelle. De plus, 6 fragments majeurs, différents de ceux produits par les MMPs, sont observés par SDS-PAGE 1D puis confirmés par HPLC-ESI/MS, correspondant aux sites suivants : F1 [G189-K190], F2 [G252-P253], F3 [P326-G327], F4 [P428-G429], F5 [P563-G564] et F6 [P824-G825]. Le fragment F1 nouvellement identifié suggère un site de clivage différent de l’étude antérieure sur le collagène de type II bovin et humain. L’objectif à long terme serait le développement d’anticorps spécifiques au site identifié, permettant de suivre l’activité protéolytique de la cathepsine K par immunohistochimie et ÉLISA, dans le cadre du diagnostic de l’ostéoarthrose.

Réponse métabolique du saumon Atlantique (Salmo salar) aux fluctuations journalières de température : rôles de la température d’acclimatation et de l’historique thermique

En général, le métabolisme des poissons est estimé à des valeurs de température constantes, mais les effets de fluctuations journalières de température similaires à celles retrouvées en milieu naturel semblent peu connus. Les objectifs du présent mémoire sont de quantifier les effets de la température moyenne d’acclimatation et d’évaluer les effets de l’historique thermique des individus, sur les réponses métaboliques de tacons de saumon Atlantique (Salmo salar) aux fluctuations journalières de la température. Des tacons provenant de deux rivières, une fraîche et une chaude, ont été acclimatés à un maximum de quatre régimes thermiques (constant 15 °C ou 20 °C, fluctuant 15 °C ± 2.5 °C ou 20 °C ± 2.5 °C) et leur taux métabolique standard estimés par respirométrie par débit-intermittent. Les fluctuations journalières de température (15 °C ± 2.5 °C) près de l’optimum thermique pour cette espèce (16 °C) n’affectent pas le taux métabolique standard. À l’opposé, les fluctuations journalières de température plus chaudes (20 °C ± 2.5 °C) augmentent de 35.4% le taux métabolique standard des tacons de la rivière plus chaude, mais pas ceux des poissons de la rivière fraîche. Ainsi, la température moyenne à laquelle sont acclimatés les poissons peut affecter leur réponse métabolique aux fluctuations journalières de température, mais cette réponse peut varier entre populations provenant de rivières présentant des régimes thermiques différents. Enfin, grâce aux données de métabolisme précédemment estimées, un modèle de métabolisme standard a été développé pour des tacons de saumon Atlantique soumis à des fluctuations journalières de température.

Le design participatif au sein d’entreprises : une exploration des opportunités et limites perçues par des concepteurs de produits

La littérature contient une abondance d’information sur les approches de design impliquant les utilisateurs. Bien que les chercheurs soulèvent de nombreux avantages concernant ces approches, on en sait peu sur ce que les concepteurs des entreprises en pensent. Ce projet a pour but de connaître les perceptions des concepteurs de produits quant aux outils de design participatif puis, d’identifier les opportunités et limites qu’ils évoquent à ce sujet, et finalement, de faire des suggestions d’outils qui faciliteraient l’introduction du design participatif dans un processus de design existant. Après avoir fait un survol du domaine du design participatif et de ses outils, six cas sont étudiés au moyen d’entrevues semi-dirigées conduites auprès de concepteurs de produits. Les données sont analysées à l’aide de cartes cognitives. En ce qui concerne les outils de design participatif, les participants rencontrés perçoivent un accès direct aux besoins des utilisateurs et la possibilité de minimiser les erreurs en début de processus donc, d’éviter les modifications coûteuses qu’elles auraient entraînées. Les obstacles perçus par les concepteurs sont principalement liés à la résistance au changement, à la crainte de laisser créer ou décider les utilisateurs, ainsi qu’au manque de temps et de ressources de l’équipe. Finalement, sur la base des informations collectées, nous suggérons quatre outils de design participatif qui semblent plus intéressants : l’enquête contextuelle, les sondes, les tests de prototypes et l’approche « lead user ». Pour faire suite à ce travail, il serait intéressant d’élaborer un protocole de recherche plus exhaustif pour augmenter la portée des résultats, ou encore, d’appliquer le design participatif, dans une entreprise, afin d’explorer la satisfaction des gens quant aux produits conçus, les effets collatéraux sur les équipes impliquées, l’évolution des prototypes ou le déroulement des ateliers.

Gouverner le monde désenchanté : le parlement du Reich et l’émergence d’hommes d’État dans la pensée politique de Max Weber

Initiée par Wolfgang J. Mommsen (1930-2004), la réception dominante de la pensée politique de Max Weber (1864-1920) conclut qu’il aura été un penseur précurseur au fascisme allemand. Ce mémoire revient aux textes politiques de Weber, écrits entre 1895 et 1919, afin de dégager le sens qu’il voulait leur conférer, indépendamment du rôle historique qu’ils purent jouer après sa mort. Il s’agit donc de reconstituer la pensée politique wébérienne dans le contexte social qui l’a vu naître et de saisir l’origine politique de la sociologie wébérienne de l’action. Pour y parvenir, un détour par l’histoire s’impose. Ce n’est que par la mise en relation, proposée dès le chapitre I, entre les écrits politiques et la configuration historique particulière de l’Allemagne wilhelmienne qu’il est possible de concilier deux dimensions dont l’une ou l’autre est souvent écartée des études wébériennes : l’étude d’acteurs historiques précis (Max Weber et ses contemporains) et la pensée wébérienne à proprement parler (les écrits). Nous verrons que Weber craint le processus de bureaucratisation inhérent à la sphère politique moderne de peur qu’il n’en vienne à pétrifier l’existence humaine. Le chapitre II examine l’opposition de Weber à cette « possibilité objective » afin de préserver les conditions d’une liberté individuelle authentique. C’est par la figure du chef charismatique, initialement développée dans le cadre de ses travaux scientifiques et présentée au chapitre III, que Weber croit pouvoir prévenir les pires conséquences du processus de bureaucratisation. Il s’agira alors de produire un édifice institutionnel propice à l’émergence de tels hommes politiques. Le dernier chapitre (IV) du mémoire cherche à démontrer comment Weber tente d’instrumentaliser la césarisation, second processus constitutif de la sphère politique moderne, pour l’opposer à la bureaucratisation. Sous le régime monarchiste, c’est par un renforcement des pouvoirs parlementaires qu’il compte y parvenir, mais la proclamation de la République de Weimar l’oblige à adapter son projet constitutionnel ; il propose alors la démocratie plébiscitaire de chef (Führerdemokratie). Si la conception wébérienne de la démocratie surprend, notamment par l’importance qu’elle accorde au chef, il n’en demeure pas moins que Weber met de l’avant un système politique démocratique. Loin de l’abandon de son projet politique auquel certains critiques ont conclu, la Führerdemokratie se révèle plutôt – c’est la thèse de ce mémoire — le fruit de la fidélité de Weber à ses idéaux politiques, et ce malgré les importants changements sociaux qui marquent la fin de sa vie.