Approches algorithmiques pour l’inférence d’histoires de duplication en tandem avec inversions et délétions pour des familles multigéniques

[Français] Une fraction importante des génomes eucaryotes est constituée de Gènes Répétés en Tandem (GRT). Un mécanisme fondamental dans l’évolution des GRT est la recombinaison inégale durant la méiose, entrainant la duplication locale (en tandem) de segments chromosomiques contenant un ou plusieurs gènes adjacents. Différents algorithmes ont été proposés pour inférer une histoire de duplication en tandem pour un cluster de GRT. Cependant, leur utilisation est limitée dans la pratique, car ils ne tiennent pas compte d’autres événements évolutifs pourtant fréquents, comme les inversions, les duplications inversées et les délétions. Cette thèse propose différentes approches algorithmiques permettant d’intégrer ces événements dans le modèle de duplication en tandem classique. Nos contributions sont les suivantes: • Intégrer les inversions dans un modèle de duplication en tandem simple (duplication d’un gène à la fois) et proposer un algorithme exact permettant de calculer le nombre minimal d’inversions s’étant produites dans l’évolution d’un cluster de GRT. • Généraliser ce modèle pour l’étude d’un ensemble de clusters orthologues dans plusieurs espèces. • Proposer un algorithme permettant d’inférer l’histoire évolutive d’un cluster de GRT en tenant compte des duplications en tandem, duplications inversées, inversions et délétions de segments chromosomiques contenant un ou plusieurs gènes adjacents.

Un portrait du trafic de drogues fait par les membres de gangs de rue à Montréal

L’image qu’a la population du phénomène des gangs est fortement influencée par les médias. Les informations véhiculées par les journaux et par les canaux de nouvelles mettent généralement l’emphase sur les stéréotypes associés aux gangs et aux comportements de ces derniers. Ceci a pour conséquence de rehausser la crainte que développe la population à l’endroit des gangs de rue. Dans un contexte où le phénomène des gangs paraît devenu omniprésent dans nos quartiers, nos villes et représente une problématique en expansion dans plusieurs grandes villes du Québec et du Canada, une attention particulière portée au trafic de drogues fait par les membres de gangs de rue, reconnu par plusieurs comme la principale activité des gangs de rue, revêt sans nul doute un grand intérêt. Obtenir la description la plus précise possible, faite par des membres ou d’ex-membres de gangs de rue, à partir de leurs connaissances concernant le trafic de drogues étant donné leur appartenance et leur implication dans les activités d’un gang de rue et, le cas échéant, le trafic de drogues effectué par ce dernier, représente l’objectif principal de la présente étude. C’est par le biais d’entrevues avec les principaux concernés que le trafic de drogues fait par les membres de gangs est abordé. Au total, quinze entrevues semi-directives ont été réalisées auprès de membres et ex-membres de gangs de rue, tous – à une exception près - pris en charge au Centre jeunesse de Montréal-Institut universitaire. Globalement, il ressort de cette étude qu’en plus du trafic de stupéfiants, les gangs ou les membres de gangs s’adonneraient à une délinquance polymorphe, le trafic étant rarement l’unique source de revenus du gang ou du membre. De plus, le trafic de stupéfiants ne serait pas une activité exclusive aux gangs de rue auxquels appartiennent les membres interviewés. Ainsi, même si l’on retrouve un certain nombre de membres participant à la vente comme activité structurée d’un gang, il est possible pour un membre d’effectuer de la vente de drogues de façon indépendante, tout en étant affilié à un gang de rue. Il appert que la plupart des interviewés font partie d’une clique, s’identifient à une couleur ou à un quartier, et s’approvisionnent en drogues auprès de membres plus âgés et hauts placés dans la structure des gangs de rue, que les répondants identifient comme étant les vétérans. En ce qui les concerne, les répondants signalent l’importance de gagner la confiance des plus haut placés s’ils souhaitent débuter et évoluer dans la vente de stupéfiants. Lorsque la confiance est présente et que le nouveau vendeur débute ses activités, soit il s’approprie un territoire, généralement à l’intérieur de son quartier, soit on lui fournit un endroit de vente où il peut « travailler ». La présence d’un membre de la famille déjà affilié à un gang paraît faciliter le processus d’accès des nouveaux à l’activité de trafic. Lorsque les interviewés abordent l’aspect du territoire de vente, plusieurs dimensions viennent s’y greffer : la compétition, les conflits, les interactions avec les gangs ennemis et la violence, pour ne nommer que celles-là. Les interviewés indiquent vendre une certaine variété de drogues, le cannabis et le crack représentant les deux drogues les plus couramment citées. La marge de profits varierait, entre autres, en fonction du type de drogue vendue, du quartier et des caractéristiques de la clientèle. Cette dernière, malgré qu’elle soit diversifiée, comporte une constante : les consommateurs dépendants sont, comme plusieurs interviewés l’ont mentionné, prêts à tout pour assurer leur consommation. Les consommateurs sont ordinairement des étudiants, des propriétaires de commerces, des employés de bars, des travailleurs de la construction, des itinérants, des prostitués, des fêtards, des voyageurs de passage à Montréal. Les répondants dénotent également la présence de policiers, agents doubles, pouvant se présenter comme clients. Ceci étant, il leur apparaît essentiel de développer des habiletés permettant de détecter la présence policière et la distinguer des clients réguliers. Côté consommation, les interviewés affirment se limiter presqu’essentiellement à l’alcool et au cannabis. Néanmoins, plusieurs avouent avoir consommé une grande variété d’intoxicants au cours de leur vie. Plusieurs signalent qu’une trop grande consommation nuit à la vente de stupéfiants.

Les enjeux de la translation des technologies : le cas des tests de pharmacogénétique au Québec

Problématique : L’arrivée des tests de pharmacogénétique a été annoncée dans les médias et la littérature scientifique telle une révolution, un tournant vers la médecine personnalisée. En réalité, cette révolution se fait toujours attendre. Plusieurs barrières législatives, scientifiques, professionnelles et éthiques sont décrites dans la littérature comme étant la cause du délai de la translation des tests de pharmacogénétique, du laboratoire vers la clinique. Cet optimisme quant à l’arrivée de la pharmacogénétique et ces barrières existent-elles au Québec? Quel est le contexte de translation des tests de pharmacogénétique au Québec? Actuellement, il n’existe aucune donnée sur ces questions. Il est pourtant essentiel de les évaluer. Alors que les attentes et les pressions pour l’intégration rapide de technologies génétiques sont de plus en plus élevées sur le système de santé québécois, l’absence de planification et de mécanisme de translation de ces technologies font craindre une translation et une utilisation inadéquates. Objectifs : Un premier objectif est d’éclairer et d’enrichir sur les conditions d’utilisation et de translation ainsi que sur les enjeux associés aux tests de pharmacogénétique dans le contexte québécois. Un deuxième objectif est de cerner ce qui est véhiculé sur la PGt dans différentes sources, dont les médias. Il ne s’agit pas d’évaluer si la pharmacogénétique devrait être intégrée dans la clinique, mais de mettre en perspective les espoirs véhiculés et la réalité du terrain. Ceci afin d’orienter la réflexion quant au développement de mécanismes de translation efficients et de politiques associées. Méthodologie : L’analyse des discours de plusieurs sources documentaires (n=167) du Québec et du Canada (1990-2005) et d’entretiens avec des experts québécois (n=19) a été effectuée. Quatre thèmes ont été analysés : 1) le positionnement et les perceptions envers la pharmacogénétique; 2) les avantages et les risques reliés à son utilisation; 3) les rôles et les tensions entre professionnels; 4) les barrières et les solutions de translation. Résultats : L’analyse des représentations véhiculées sur la pharmacogénétique dans les sources documentaires se cristallise autour de deux pôles. Les représentations optimistes qui révèlent une fascination envers la médecine personnalisée, créant des attentes (« Génohype ») en regard de l’arrivée de la pharmacogénétique dans la clinique. Les représentations pessimistes qui révèlent un scepticisme (« Génomythe ») envers l’arrivée de la pharmacogénétique et qui semblent imprégnés par l’historique des représentations médiatiques négatives de la génétique. Quant à l’analyse des entretiens, celle-ci a permis de mettre en lumière le contexte actuel du terrain d’accueil. En effet, selon les experts interviewés, ce contexte comporte des déficiences législatives et un dysfonctionnement organisationnel qui font en sorte que l’utilisation des tests de pharmacogénétique est limitée, fragmentée et non standardisée. S’ajoute à ceci, le manque de données probantes et de dialogue entre des acteurs mal ou peu informés, la résistance et la crainte de certains professionnels. Discussion : Plusieurs changements dans la réglementation des systèmes d’innovation ainsi que dans le contexte d’accueil seront nécessaires pour rendre accessibles les tests de pharmacogénétique dans la pratique clinique courante. Des mécanismes facilitateurs de la translation des technologies et des facteurs clés de réussite sont proposés. Enfin, quelques initiatives phares sont suggérées. Conclusion : Des efforts au niveau international, national, provincial et local sont indispensables afin de résoudre les nombreux obstacles de la translation des tests de pharmacogénétique au Québec et ainsi planifier l’avenir le plus efficacement et sûrement possible.

Établissement des travailleurs immigrants sélectionnés au Québec : mobilité professionnelle et présence en emploi qualifié au cours des premières années suivant l’arrivée

Les études portant sur l’adéquation entre le niveau de formation des individus et celui requis pour l’emploi occupé se sont peu attardées à la dimension temporelle de cette relation. De plus, peu ont abordé la question chez les immigrants canadiens, et de surcroît chez les travailleurs immigrants sélectionnés du Québec. Une seule étude abordant le sujet sous un angle longitudinal a été recensée et se limite à l’accès des travailleurs qualifiés à un premier emploi correspondant à leur niveau de compétences. Cette thèse cherche à aller au-delà des premières transitions sur le marché du travail et vise à mieux comprendre l’évolution de la relation formation-emploi au fil du temps d’établissement. Plus spécifiquement, l’objectif y est de mieux circonscrire l’évolution de la relation formation-emploi au cours des premières années suivant l’arrivée du migrant, d’en identifier les déterminants, mais également de voir l’impact de cette relation sur d’autres dimensions de la qualité de l’emploi : le statut socioéconomique et le salaire. Afin de mieux comprendre les déterminants de l’occupation d’emplois correspondant à son niveau de compétences et d’emplois pour lesquels l’individu est suréduqué ainsi que leur impact respectif sur le statut d’emploi et le salaire, cette thèse considère l’apport de théories sociologiques et économiques. D’une part, différentes théories s’opposent quant au caractère temporaire ou permanent de la suréducation. Ce faisant, elles soulèvent l’impact potentiel des expériences en emploi passées sur le parcours futur et la nécessité d’une vision longitudinale de l’insertion professionnelle. D’autre part, d’autres approches soulèvent, en plus des déterminants individuels, le rôle du contexte social et institutionnel dans lequel l’individu s’insère. Ces différentes approches trouvent écho dans la perspective empirique du parcours de vie qui permet de considérer l’interrelation entre des facteurs micro, méso et macro sociaux et de se représenter les parcours biographiques au fil du temps. L'Enquête sur les travailleurs sélectionnés (ETS) a rendu possible l'étude des parcours en emploi de cette catégorie d'immigrant sélectionnée en fonction de son potentiel d'insertion à la société québécoise dans la mesure où celle-ci comporte à la fois des données administratives sur la situation prémigratoire des travailleurs immigrants, de même que de l'information datée sur chacun des emplois occupés après la migration. L’analyse a été effectuée en trois temps soit : une description du lien entre le niveau de formation et l’emploi, l’étude des déterminants de la relation formation-emploi et finalement, l’étude des salaires et effet de la relation formation-emploi sur ceux-ci. Chacun de ces trois volets est présenté sous forme d’articles soumis pour publication. Les résultats montrent que la proportion d’individus occupant des emplois correspondant à leur niveau de compétences augmente avec le temps passé dans la société d’accueil. Cependant, la suréducation demeure un phénomène présent chez la catégorie des travailleurs immigrants sélectionnés. À ce titre, les premières expériences en emploi sont déterminantes dans la mesure où elles ont un impact non seulement sur l’évolution de la relation formation-emploi, mais également sur les salaires et les statuts des emplois décrochés par les nouveaux arrivants. La grille de sélection, élément central du processus par lequel un candidat peut devenir immigrant au Québec, à travers les attributs des individus qu’elle retient, contribue aussi à façonner les parcours en emploi. La région de provenance des immigrants distingue également les immigrants entre eux, toutes choses égales par ailleurs. La majorité des groupes sont désavantagés lorsqu’ils sont comparés à leurs compatriotes de l’Europe de l’Ouest et des États-Unis, et ce désavantage perdure au fil des années. Cette thèse a démontré que l’insertion professionnelle et la relation formation-emploi sont des sujets se devant d’être abordés sous un angle longitudinal pour bien saisir la complexité des processus à l’œuvre. Au niveau social, les analyses auront permis de montrer l’importance de se pencher sur les services offerts aux immigrants pour les aider dans leur insertion professionnelle, surtout dans un contexte où des départs à la retraite massifs et des pénuries de main-d'œuvre qualifiée sont à prévoir.

Les niveaux et les facteurs déterminants de la mortalité infantile en Nouvelle-France et au début du Régime Anglais (1621-1779)

A l’époque de la Nouvelle-France, il n’était pas rare que des enfants de moins d’un an décèdent. Les parents acceptaient avec sagesse et résignation le décès de leurs enfants. Telle était la volonté du Tout-Puissant. Grâce au Registre de la Population du Québec Ancien (R.P.Q.A.) élaboré par le Programme de Recherche en Démographie Historique (P.R.D.H), l’ampleur de la mortalité infantile a pu être mesurée selon plusieurs critères, quelques facteurs déterminants examinés ainsi qu’une composante intergénérationnelle identifiée. Couvrant pour la première fois la totalité de l’existence de la colonie, nos résultats confirment l’importance de la mortalité des enfants aux XVIIe et XVIIIe siècles (entre 140 et 260‰ avant correction pour le sous-enregistrement des décès). Des disparités tangibles ont été constatées entre les sexes, selon le lieu de naissance ainsi que selon la catégorie professionnelle à laquelle appartient le père de l’enfant. L’inégalité des probabilités de survie des tout-petits reflète l’iniquité physiologique entre les genres, avec une surmortalité masculine de l’ordre de 20%, et l’influence de l’environnement dans lequel vit la famille : les petits de la ville de Québec décédaient en moyenne 1,5 à 1,2 fois plus que les petits des campagnes. Montréal, véritable hécatombe pour l’instant inexpliquée, perdait 50% de ses enfants avant l’âge d’un an, ce qui représente 1,9 fois plus de décès infantiles que ceux des enfants de la campagne, qui jouissent malgré tout des bienfaits de leur environnement. Les effets délétères de l’usage de la mise en nourrice, qui touche plus de la moitié des enfants des classes aisées citadines, ravagent leur descendance de plus en plus profondément. L’examen de la mortalité infantile sous ses composantes endogène et exogène révèle que la mortalité de causes exogènes explique au moins 70% de tous les décès infantiles. La récurrence des maladies infectieuses, l’absence d’hygiène personnelle, l’insalubrité des villes constituaient autant de dangers pour les enfants. Dans une perspective davantage familiale et intergénérationnelle où l’enfant est partie intégrante d’une fratrie, des risques significatifs ont été obtenus pour plusieurs caractéristiques déterminantes. Les mères de moins de 20 ans ou de plus de 30 ans, les enfants de rang de naissance supérieur à 8, un intervalle intergénésique inférieur à 21 mois ou avoir son aîné décédé accroissent les risques de décéder avant le premier anniversaire de l’ordre de 10 à 70%, parce que le destin d’un enfant n’est pas indépendant des caractéristiques de sa mère ou de sa fratrie. Nous avons aussi constaté une relation positive entre la mortalité infantile expérimentée par une mère et celle de ses filles. La distribution observée des filles ayant perdu au moins 40% de leurs enfants au même titre que leur mère est 1,3 à 1,9 fois plus grande que celle attendue pour les filles ayant eu 9 enfants et moins ou 10 enfants et plus. Il existerait une transmission intergénérationnelle de la mortalité infantile même lorsqu’on contrôle pour la période et la taille de la famille.

L’intégration socio-scolaire et les stratégies identitaires d’adolescents iraniens à Montréal

Cette recherche a pour objectif de mieux explorer la problématique de l’intégration sociale et scolaire des jeunes immigrants, en nous penchant spécifiquement sur le vécu d'adolescents iraniens récemment arrivés au Québec. Nous tentons, entre autres, d’identifier les conflits de valeurs entre les parents et les adolescents d’une part, et de cerner les stratégies identitaires de ces adolescents face à ces conflits, d’autre part. Enfin, elle essaie de comprendre la perception des parents de ces adolescents envers ces enjeux. Dans cette étude, l’intégration sociale est principalement abordée sous l’angle des stratégies d’acculturation par le biais d’entrevues qualitatives auprès de quatorze jeunes de 13 à 18 ans ainsi que leurs parents (neuf). L’analyse des données démontre que ces jeunes ont un discours positif sur leur intégration scolaire et sociale. Le vécu familial et leurs choix de vie sont influencés essentiellement par leur milieu familial. L’influence de leurs amis – en général d’origine diversifiée – se limite à l’utilisation de leur temps libre. Ils croient aux valeurs traditionnelles iraniennes, tout en essayant d’être indépendants, libres et d’adopter un style de vie influencé par la société d’accueil qui peut conduire à des conflits potentiels avec leurs parents. Lorsque cela est le cas, les principales stratégies identitaires de ces jeunes sont celles de la cohérence complexe ou de la cohérence par modération des conflits de codes de vie. Par ailleurs, nous avons noté que le développement chez ces jeunes d’un sentiment d’appartenance à leur pays d’accueil repose principalement sur leur scolarisation. En résumé, nous pouvons constater que les jeunes d'origine iranienne, récemment arrivés au Québec, s’adaptent relativement facilement à leur nouvel environnement de vie tout en conservant leur attachement à leur culture d’origine. Ceci nous permet de conclure que leur processus d’intégration correspond peu à l’aliénation des jeunes musulmans maintes fois décrite dans la littérature internationale et nationale. Mots-clés : Intégration sociale et scolaire, conflits de valeurs, stratégies identitaires, adolescents, immigrants iraniens.  

Étude structurale de la fructoselysine 6-kinase d’Escherichia coli : reconnaissance de substrats et mécanisme enzymatique

Quelques enzymes sont connus pour déglyquer les kétoamines résultants de la réaction de Maillard entre des sucres et des amines primaires. Il a été démontré qu’Escherichia coli possède un opéron afin de métaboliser la fructoselysine. La fructoselysine 6-kinase, de la famille des PfkB, initie le processus de déglycation permettant l’utilisation ultérieure du glucose-6-P par la bactérie. La résolution de la structure de la FL6K par cristallographie et diffraction des rayons X a permis d’identifier son site actif en présence d’ATP, d’ADP et d’AMP-PNP. La modélisation de la fructoselysine au site actif de la kinase a permis d’identifier des résidus pouvant être importants pour sa liaison et son mécanisme enzymatique. De plus, les résultats de cinétique suggèrent que le mécanisme utilisé par la FL6K semble passer par un état ternaire de type SN2. Des modifications structurales à la FL6K pourraient permettre d’augmenter la taille des substrats afin de permettre ultimement la déglycation de protéines.

Algorithmes pour la réconciliation d’un arbre de gènes avec un arbre d’espèces

Une réconciliation entre un arbre de gènes et un arbre d’espèces décrit une histoire d’évolution des gènes homologues en termes de duplications et pertes de gènes. Pour inférer une réconciliation pour un arbre de gènes et un arbre d’espèces, la parcimonie est généralement utilisée selon le nombre de duplications et/ou de pertes. Les modèles de réconciliation sont basés sur des critères probabilistes ou combinatoires. Le premier article définit un modèle combinatoire simple et général où les duplications et les pertes sont clairement identifiées et la réconciliation parcimonieuse n’est pas la seule considérée. Une architecture de toutes les réconciliations est définie et des algorithmes efficaces (soit de dénombrement, de génération aléatoire et d’exploration) sont développés pour étudier les propriétés combinatoires de l’espace de toutes les réconciliations ou seulement les plus parcimonieuses. Basée sur le processus classique nommé naissance-et-mort, un algorithme qui calcule la vraisemblance d’une réconciliation a récemment été proposé. Le deuxième article utilise cet algorithme avec les outils combinatoires décrits ci-haut pour calculer efficacement (soit approximativement ou exactement) les probabilités postérieures des réconciliations localisées dans le sous-espace considéré. Basé sur des taux réalistes (selon un modèle probabiliste) de duplication et de perte et sur des données réelles/simulées de familles de champignons, nos résultats suggèrent que la masse probabiliste de toute l’espace des réconciliations est principalement localisée autour des réconciliations parcimonieuses. Dans un contexte d’approximation de la probabilité d’une réconciliation, notre approche est une alternative intéressante face aux méthodes MCMC et peut être meilleure qu’une approche sophistiquée, efficace et exacte pour calculer la probabilité d’une réconciliation donnée. Le problème nommé Gene Tree Parsimony (GTP) est d’inférer un arbre d’espèces qui minimise le nombre de duplications et/ou de pertes pour un ensemble d’arbres de gènes. Basé sur une approche qui explore tout l’espace des arbres d’espèces pour les génomes considérés et un calcul efficace des coûts de réconciliation, le troisième article décrit un algorithme de Branch-and-Bound pour résoudre de façon exacte le problème GTP. Lorsque le nombre de taxa est trop grand, notre algorithme peut facilement considérer des relations prédéfinies entre ensembles de taxa. Nous avons testé notre algorithme sur des familles de gènes de 29 eucaryotes.

Étude moléculaire de la formation de complexes protéiques impliqués dans la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G

La communication cellulaire est un phénomène important pour le maintien de l’homéostasie des cellules. Au court des dernières années, cette sphère de recherche sur la signalisation cellulaire a connue des avancées importantes au niveau de l’identification des acteurs principaux impliqués dans la reconnaissance extracellulaire des signaux, ainsi que la compréhension des voies de signalisation engagées par les cellules pour répondre aux facteurs extracellulaires. Malgré ces nouvelles informations, les diverses interrelations moléculaires entre les acteurs ainsi que les voies de signalisation cellulaire, demeurent mal comprises. Le transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) permet la mesure d’interactions protéiques et peut être utilisé dans deux configurations, le BRET480-YFP (connu aussi comme le BRET1) et le BRET400-GFP (connu aussi en tant que BRET2). Suite à l’oxydation de son substrat, la luciférase de renilla peut transférer son énergie à une protéine fluorescente, uniquement si elles sont à proximité l’une de l’autre (≤100Å). La combinaison dans un seul essai des BRET480-YFP et BRET400-GFP, a permis de suivre trois paires d’interactions, sur une même population cellulaire. Par contre, l’utilisation de deux substrats pour la réaction de bioluminescence rend impossible la mesure simultanée des différents signaux de BRET, pour ce trois nouvelles configurations de BRET ont été mises au point en utilisant des nouvelles protéines fluorescentes. Ainsi deux des nouvelles couleurs de BRET ayant des émissions résolues, le BRET400-BFP et le BRET400mAmetrine ont pu être combinées pour mesurer l’engagement par un RCPG d’une protéine G, ainsi que l’accumulation du second messager. La combinaison de ces BRET a également permis de révéler la formation d’un complexe entre le récepteur α2A adrénergique (α2AAR), Gαi1, le dimère Gβγ ainsi que la kinase des récepteurs couplés aux protéines G (GRK2), suite à l’activation du récepteur. De plus, seule l’entrée de GRK2 semble être en mesure de causer la désensibilisation du α2AAR, en s’intercalant entre Gαi1 et Gβγ. Par contre, la stabilisation de l’interaction entre α2AAR et la β-arrestine2 semble nécessiter l’activité kinase de GRK2. Une autre étude a révélé l’importance de différentes Gα pour la mobilisation du calcium, suite à l’activation du récepteur aux opioïdes de type delta (DOR). Suite à la surexpression de Gα de la famille Gαq, il a été possible de mesurer une influence de ces Gα sur la mobilisation du calcium. Toutefois, cette réponse calcique mesurée en présence des Gαq demeure sensible aux prétraitements à la toxine de Bordetella pertussis, qui inhibe sélectivement l’activité des Gαi. De plus, la co-expression de Gαi et Gαq permet de potentialiser la mobilisation de calcium, démontrant une interrelation entre ces deux familles de protéine Gα, pour la signalisation du DOR. Afin de démontrer l’interrelation directe, des expériences de BRET ont été réalisées entre différentes Gα. En plus de montrer la formation de complexes sélectifs entre les Gα, les expériences de BRET réalisées en parallèle d’analyses de séquences de Gα, ont également mis à jour un site de sélectivité d’interaction entre les Gα, l’hélice α4. Suite à la transposition de cette hélice α4 de Gα12 sur Gαi1, qui normalement n’interagissent pas, il a été possible de forcer l’interaction entre Gα12 et Gαi1, confirmant ainsi que cette hélice α contient l’information permettant une sélectivité d’interaction. Au cours de cette thèse, il a été possible de générer de nouvelles méthodes de mesure d’interactions protéiques qui permettent de multiplexer différents signaux, ce qui a permis de mettre à jour de nouvelles interactions entre divers effecteurs de la signalisation de RCGP

Étude des aimants quantiques et supraconducteurs non conventionnels

Une première partie de ce mémoire portera sur l’analyse des états fondamentaux ma- gnétiques de deux composés isolants et magnétiquement frustrés SrDy2O4 et SrHo2O4. Une étude de la chaleur spécifique à basse température sous l’effet de champs magné- tiques de ces échantillons a été menée afin de détecter la présence de transitions de phases. L’utilisation d’un composé isotructurel non magnétique, le SrLu2O4, a permis l’isolement de la composante magnétique à la chaleur spécifique. Les comportements observés sont non conformes avec les transitions magnétiques conventionnelles. De plus, le calcul de l’entropie magnétique ne montre qu’un recouvrement partiel de l’entropie associée à un système d’ions magnétiques. En second lieu, une analyse des oscillations quantiques de Haas-van Alphen a été effectuée dans le LuCoIn5, composé apparenté au supraconducteur à fermions lourds CeCoIn5. Les résultats obtenus montrent une topologie de la surface de Fermi très différente comparativement aux CeCoIn5 et LaCoIn5, ayant un comportement beaucoup plus tridimensionnel sans les cylindres caractéristiques présents chez les autres membres de cette famille. Finalement, le montage d’un système de détection PIXE a permis l’analyse nucléaire d’échantillons afin de déterminer la concentration de chacun des éléments les constituant. L’analyse a été effectuée sur une série d’échantillons YbxCe1−xCoIn5 dont le changement de concentration a des effets importants sur les propriétés du système.

L'excès de poids chez les enfants québécois

Objectifs : Analyser l’évolution de l’embonpoint chez les enfants québécois entre 4 et 8 ans et évaluer le rôle des différents facteurs de risque sur l’excès de poids persistant. Les données proviennent de l’étude longitudinale du développement des enfants du Québec (ÉLDEQ, 1998-2010). Cette enquête est réalisée par l’Institut de la statistique du Québec auprès d’une cohorte de 2120 nourrissons québécois nés en 1998, faisant l’objet d’un suivi annuel à partir de l’âge de 5 mois. Méthodes d’analyse : univariées, bivariées, modélisation semi-paramétrique, analyses de régressions logistique et log-linéaire (Poisson). Principaux résultats : i) L’excès de poids persistant chez les enfants âgés de 4 à 8 ans est un phénomène fluctuant, qui ne varie pas de façon significative selon le sexe ; ii) Le fait d’allaiter les enfants ne semble pas avoir un effet protecteur en ce qui concerne l’excès de poids ; iii) En ce qui concerne le poids à la naissance, les données dont on dispose ne nous permettent pas de tirer des conclusions ; iv) Le fait d’avoir une santé moins qu’excellente à la naissance semble augmenter le risque d’avoir un excès de poids persistant ; v)Ce qui influence surtout, c’est de toujours manger trop ou trop vite, ou le fait de vivre dans une famille avec un ou deux parents qui font de l’embonpoint ; vi) Les mères qui ont fume pendant leur grossesse présentent une probabilité plus élevée d’avoir des enfants avec un excès de poids persistant que celles qui n’ont pas fumé.

Vidéosurveillance intelligente pour la détection de chutes chez les personnes âgées

Les pays industrialisés comme le Canada doivent faire face au vieillissement de leur population. En particulier, la majorité des personnes âgées, vivant à domicile et souvent seules, font face à des situations à risques telles que des chutes. Dans ce contexte, la vidéosurveillance est une solution innovante qui peut leur permettre de vivre normalement dans un environnement sécurisé. L’idée serait de placer un réseau de caméras dans l’appartement de la personne pour détecter automatiquement une chute. En cas de problème, un message pourrait être envoyé suivant l’urgence aux secours ou à la famille via une connexion internet sécurisée. Pour un système bas coût, nous avons limité le nombre de caméras à une seule par pièce ce qui nous a poussé à explorer les méthodes monoculaires de détection de chutes. Nous avons d’abord exploré le problème d’un point de vue 2D (image) en nous intéressant aux changements importants de la silhouette de la personne lors d’une chute. Les données d’activités normales d’une personne âgée ont été modélisées par un mélange de gaussiennes nous permettant de détecter tout événement anormal. Notre méthode a été validée à l’aide d’une vidéothèque de chutes simulées et d’activités normales réalistes. Cependant, une information 3D telle que la localisation de la personne par rapport à son environnement peut être très intéressante pour un système d’analyse de comportement. Bien qu’il soit préférable d’utiliser un système multi-caméras pour obtenir une information 3D, nous avons prouvé qu’avec une seule caméra calibrée, il était possible de localiser une personne dans son environnement grâce à sa tête. Concrêtement, la tête de la personne, modélisée par une ellipsoide, est suivie dans la séquence d’images à l’aide d’un filtre à particules. La précision de la localisation 3D de la tête a été évaluée avec une bibliothèque de séquence vidéos contenant les vraies localisations 3D obtenues par un système de capture de mouvement (Motion Capture). Un exemple d’application utilisant la trajectoire 3D de la tête est proposée dans le cadre de la détection de chutes. En conclusion, un système de vidéosurveillance pour la détection de chutes avec une seule caméra par pièce est parfaitement envisageable. Pour réduire au maximum les risques de fausses alarmes, une méthode hybride combinant des informations 2D et 3D pourrait être envisagée.

Conception de miARN artificiels basée sur la caractérisation de la boucle de régulation miR-20/E2F

La biologie moléculaire et, plus spécifiquement, la régulation de l’expression génique ont été révolutionnées par la découverte des microARN (miARN). Ces petits ARN d’une vingtaine de nucléotides sont impliqués dans la majorité des processus cellulaires et leur expression est dérégulée dans plusieurs maladies, comme le cancer. Un miARN reconnaît ses cibles principalement par son noyau, ce qui lui permet de réguler simultanément la traduction de centaines d’ARN messagers. Nos travaux ont montré l’existence d’une boucle de rétro-activation négative, entre deux miARN du polycistron miR-17-92 et trois facteurs de transcription de la famille E2F. E2F1, 2 et 3 induisent la transcription de miR-20 et miR-17 qui par la suite inhibent leur traduction. Nos résultats suggèrent l’implication de cette boucle dans la résistance à l’apoptose induite par E2F1 dans les cellules du cancer de la prostate, ce qui expliquerait en partie le potentiel oncogénique du polycistron miR-17-92. L’étude de ce motif de régulation nous a donc permis de réaliser le potentiel incroyable qu’ont les miARN à inhiber la traduction de plusieurs gènes. Basé sur les règles de reconnaissance des miARN, nous avons développé et validé MultiTar. Cet outil bioinformatique permet de trouver la séquence d’un miARN artificiel ayant le potentiel d’inhiber la traduction de gènes d’intérêts choisis par l’utilisateur. Afin de valider MultiTar, nous avons généré des multitargets pouvant inhiber l’expression des trois E2F, ce qui nous a permis de comparer leur efficacité à celle de miR-20. Nos miARN artificiels ont la capacité d’inhiber la traduction des E2F et de neutraliser leur fonction redondante de la progression du cycle cellulaire de façon similaire ou supérieur à miR-20. La fonctionnalité de notre programme, ouvre la voie à une stratégie flexible pouvant cibler le caractère multigénique de différents processus cellulaires ou maladies complexes, tel que le cancer. L’utilisation de miARN artificiels pourrait donc représenter une alternative intéressante aux stratégies déjà existantes, qui sont limitées à inhiber des cibles uniques. En plus d’élucider un réseau de régulation complexe impliquant les miARN, nous avons pu tirer profit de leur potentiel d’inhibition par la conception de miARN artificiels.

Les récepteurs activés par les protéases dans les tissus articulaires humains arthrosiques

L’arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative à l’étiologie complexe et diverse. Les travaux de ces dernières années ont démontré que l’OA est une pathologie affectant tous les tissus de l’articulation incluant le cartilage, la membrane synoviale et l’os sous-chondral. L’OA se traduit par une déstructuration et une perte de fonctionnalité de l’articulation, et est principalement caractérisée par une perte de cartilage articulaire. L’inflammation de la membrane synoviale joue un rôle déterminant dans la progression de l’OA, toutefois elle serait secondaire à la dégradation du cartilage. De plus, l’os sous-chondral est également le siège de nombreuses transformations lors de l’OA. Il est fortement suggéré que ces changements ne correspondent pas seulement à une conséquence, mais pourraient être une cause du développement de l’OA impliquant une communication entre ce tissu et le cartilage. Il est maintenant bien établi que les voies inflammatoires et cataboliques jouent un rôle crucial dans l’OA. C’est pourquoi, nous avons étudié l’implication d’une nouvelle famille de récepteurs membranaires, les PARs, et plus particulièrement le PAR-2 dans les voies physiopathologiques de l’OA. Notre hypothèse est que l’activation de PAR-2 au cours de l’OA est un phénomène majeur du développement/progression de la maladie faisant du récepteur PAR-2 un candidat privilégié pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques ciblant non seulement le cartilage mais aussi l’os sous-chondral. Pour cette étude, nous avons travaillé in vitro avec des chondrocytes (Cr) et des ostéoblastes (Ob) OA respectivement du cartilage et de l’os sous-chondral du condyle fémoral humain. Nos résultats ont démontré que PAR-2 était plus exprimé dans les Cr et les Ob OA que dans les cellules normales. Par ailleurs, PAR-2 est régulé positivement par certains facteurs retrouvés au cours de l’OA comme l’IL-1β, le TNF-α et le TGF-β dans les Cr OA, et par l’IL-1β, le TNF-α et la PGE2 dans les Ob OA. De plus, les principaux facteurs cataboliques et inflammatoires, soit la MMP-1, la MMP-13 et la COX-2 sont produits en quantité plus élevée suite à l’activation du récepteur dans le cartilage OA. De même, l’activation de PAR-2 dans les Ob OA conduit à une production accrue de facteurs pro-résorptifs tels que RANKL, l’IL-6, la MMP-1 et la MMP-9, et à l’augmentation de l’activité pro-résorptive de ces cellules. En outre, dans les deux types tissulaires étudiés, l’activation de PAR-2 augmente l’activité de certaines protéines de la famille des MAPKinases comme Erk1/2, p38 et JNK. Finalement, nous avons conclu notre étude en employant un modèle in vivo d’OA induite chez la souris sauvage et déficiente pour le gène PAR-2. Nos résultats ont démontré que l’absence d’expression et de production de PAR-2 influençait le processus inflammatoire et les changements structuraux affectant à la fois le cartilage et l’os sous-chondral, conduisant à un ralentissement du développement de l’OA. Nos travaux de recherche ont donc permis de montrer que le récepteur PAR-2 est un élément majeur du processus OA en agissant sur les voies cataboliques et inflammatoires du cartilage, et sur le remodelage tissulaire de l’os sous-chondral. Mots-clés : Arthrose, chondrocyte, cartilage, ostéoblaste, os sous-chondral, PAR-2, MMPs, COX, ILs, RANKL, résorption osseuse, MAPKinase, catabolisme, inflammation

Caractérisation de la MAP kinase atypique Erk4 : activation et fonction physiologique

Les MAP kinases sont des enzymes essentielles impliquées dans 7 voies de signalisation distinctes qui permettent à la cellule de répondre de manière adéquate aux stimuli extra-cellulaires. Chez les mammifères, les MAP kinases les mieux caractérisées sont Erk1/2, Jnk, p38 et Erk5. Ces enzymes jouent un rôle important dans l’embryogenèse, la prolifération et la différenciation cellulaire ainsi que dans la réponse au stress. Erk4 est un membre atypique de la famille MAP kinase. D’une part, la boucle d’activation de Erk4 possède un motif SEG au lieu du motif TXY, très conservé chez les MAP kinases. D’autre part, Erk4 possède une extension en C-terminal du domaine kinase qui n’est pas présente chez les MAP kinases classiques. Jusqu’à présent aucune fonction n’a été attribuée à Erk4. De plus, la voie de signalisation ainsi que le mode de régulation conduisant à l’activation de Erk4 ne sont pas connus. Le seul substrat de Erk4 identifié jusqu’à maintenant est la MAPKAP kinase MK5. L’impact fonctionnel de cette interaction n’est également pas connu. Afin d’en apprendre davantage sur la MAP kinase atypique Erk4, nous avons étudié le mécanisme d’activation de cette kinase ainsi que sa fonction physiologique par une approche de délétion génique chez la souris. En ce qui concerne l’activation de Erk4, nous avons montré que la boucle d’activation de Erk4 (S186EG) est constitutivement phosphorylée in vivo et que cette phosphorylation n’est pas modulée par les stimuli classiques des MAP kinases dont le sérum et le sorbitol. Cependant, nous avons observé que la phosphorylation de la S186 augmente en présence de MK5 et que cette augmentation est indépendante de l’activité kinase de l’une ou l’autre de ces kinases. De plus, nous avons établi que la phosphorylation de la boucle d’activation de Erk4 est requise pour l’interaction stable entre Erk4 et MK5 ainsi que pour l’activation, et la relocalisation cytoplasmique de MK5. Ainsi, notre étude a permis de révéler que Erk4 est régulée de manière différente des MAP kinases classiques et que la phosphorylation de la boucle d’activation de Erk4 joue un rôle essentiel dans la régulation de l’activité de MK5. Parallèlement, nos résultats mettent en évidence l’existence d’une “Erk4 kinase”, dont le recrutement et/ou l’activation semble être facilité par MK5. Afin identifier la fonction physiologique de Erk4, nous avons généré des souris Erk4-déficientes. L’inactivation génique de Erk4 est viable et les souris ne présentent aucune anomalie apparente. Dans le but d’expliquer l’absence de phénotype, nous avons regardé si l’expression de Erk3, le paralogue de Erk4, pouvait compenser la perte de Erk4. Notre analyse a révélé que l’expression de Erk3 dans les souris Erk4-/- n’augmente pas au cours du développement embryonnaire ou dans les tissus adultes afin de compenser pour la perte de Erk4. Par la suite, nous avons adressé la question de redondance entre Erk4 et Erk3. Dans notre laboratoire, les souris Erk3-déficientes ont également été générées et le phénotype de ces souris a récemment été analysé. Cette étude a révélé que l’inactivation génique de Erk3 entraîne un retard de croissance intra-utérin, un défaut de maturation pulmonaire et la mort néo-natale des souriceaux. Nous avons donc regardé la contribution de Erk4 dans ces phénotypes. L’analyse des souris Erk4-/- a révélé que l’inactivation de Erk4 n’entraîne pas de retard de croissance ou de maturation du poumon. De plus, nous avons montré que l’inactivation additionnelle de Erk4 dans les souris Erk3-/- n’accentue pas le phénotype des souris Erk3-déficientes. Ainsi, notre étude a révélé que contrairement à Erk3, Erk4 n’est pas essentielle au développement murin dans des conditions physiologiques. Parallèlement, nous avons montré que Erk4 et Erk3 possèdent des fonctions non-redondantes in vivo.