The challenge of vector development in gene therapy

Gene therapy is the treatment of diseases based on the transfer of genetic information. Agents that carry or deliver DNA to target cells are called vectors (Latin vector: carrier, deliverer). Ideally, a vector should accommodate an unlimited amount of inserted DNA, lack the ability of autonomous replication of its own DNA, be easily manufactured, and be available in concentrated form. Secondly, it should have the ability to target specific cell types or to limit its gene expression to specific cell types, and to achieve sustained gene expression in the long term or in a controlled fashion. Finally, it should not be toxic or immunogenic. Such a vector does not exist and none of the DNA delivery systems so far available for in vivo gene transfer is perfect with respect to any of these points. Gene therapy and the means to promote it depend heavily on the development and improvement of new gene vector systems.

La santé et le droit de l'immigration : une perspective comparative du Canada et de la France

"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures en vue de l'obtention du grade de maître en droit LL.M."

La confidentialité des résultats des tests génétiques : les droits des membres de la famille et les obligations des professionnels de la santé : une étude comparée Québec / France

L'information génétique, de manière intrinsèque, concerne non seulement un individu, mais également les personnes qui lui sont liées par le sang. Dans l'hypothèse où une personne refusait de communiquer des informations cruciales pour la santé des membres de sa famille, les professionnels de la santé qui détiennent ces renseignements pourraient se retrouver confrontés à un dilemme, soit le choix entre le respect de la confidentialité ou la communication des infonnations pertinentes dans l'intérêt de la famille. Ce mémoire propose une analyse des règles régissant la confidentialité des résultats des tests génétiques en regard des droits des membres de la famille et des obligations des professionnels de la santé. Une analyse comparative entre le droit québécois et français est effectuée. La législation portant sur la confidentialité est essentiellement fondée sur la protection des droits individuels. Des exceptions législatives sont toutefois prévues dans l'intérêt de certains membres de la famille, mais elles s'adressent uniquement à la famille biologique. La notion de famille est ainsi restreinte spécifiquement dans le cadre de la génétique. Le bris de la confidentialité ne semble pas la solution optimale pour résoudre le conflit entre les droits de la personne concernée et ceux de sa famille et n'est d'ailleurs pas envisagé par les systèmes juridiques québécois et français. Les professionnels de la santé doivent alors mettre l'accent sur l'information et le dialogue avec le patient, ce qui est davantage garant de la protection des droits de toutes les personnes en cause.

Discrimination génétique lors de la pré-embauche : élaboration d'une politique d'encadrement

"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures En vue de l'obtention du grade de maîtrise en droit"

Représentation et recherche de motifs cycliques et structuraux d’ARN connus dans les structures secondaires

L'acide désoxyribonucléique (ADN) et l'acide ribonucléique (ARN) sont des polymères de nucléotides essentiels à la cellule. À l'inverse de l'ADN qui sert principalement à stocker l'information génétique, les ARN sont impliqués dans plusieurs processus métaboliques. Par exemple, ils transmettent l’information génétique codée dans l’ADN. Ils sont essentiels pour la maturation des autres ARN, la régulation de l’expression génétique, la prévention de la dégradation des chromosomes et le ciblage des protéines dans la cellule. La polyvalence fonctionnelle de l'ARN résulte de sa plus grande diversité structurale. Notre laboratoire a développé MC-Fold, un algorithme pour prédire la structure des ARN qu'on représente avec des graphes d'interactions inter-nucléotidiques. Les sommets de ces graphes représentent les nucléotides et les arêtes leurs interactions. Notre laboratoire a aussi observé qu'un petit ensemble de cycles d'interactions à lui seul définit la structure de n'importe quel motif d'ARN. La formation de ces cycles dépend de la séquence de nucléotides et MC-Fold détermine les cycles les plus probables étant donnée cette séquence. Mon projet de maîtrise a été, dans un premier temps, de définir une base de données des motifs structuraux et fonctionnels d'ARN, bdMotifs, en terme de ces cycles. Par la suite, j’ai implanté un algorithme, MC-Motifs, qui recherche ces motifs dans des graphes d'interactions et, entre autres, ceux générés par MC-Fold. Finalement, j’ai validé mon algorithme sur des ARN dont la structure est connue, tels que les ARN ribosomaux (ARNr) 5S, 16S et 23S, et l'ARN utilisé pour prédire la structure des riborégulateurs. Le mémoire est divisé en cinq chapitres. Le premier chapitre présente la structure chimique, les fonctions cellulaires de l'ARN et le repliement structural du polymère. Dans le deuxième chapitre, je décris la base de données bdMotifs. Dans le troisième chapitre, l’algorithme de recherche MC-Motifs est introduit. Le quatrième chapitre présente les résultats de la validation et des prédictions. Finalement, le dernier chapitre porte sur la discussion des résultats suivis d’une conclusion sur le travail.

Un rôle pour les protéines de la famille Whirly dans le maintien de la stabilité du génome des organelles chez Arabidopsis thaliana

Le maintien de la stabilité du génome est essentiel pour la propagation de l’information génétique et pour la croissance et la survie des cellules. Tous les organismes possèdent des systèmes de prévention des dommages et des réarrangements de l’ADN et nos connaissances sur ces processus découlent principalement de l’étude des génomes bactériens et nucléaires. Comparativement peu de choses sont connues sur les systèmes de protection des génomes d’organelles. Cette étude révèle l’importance des protéines liant l’ADN simple-brin de la famille Whirly dans le maintien de la stabilité du génome des organelles de plantes. Nous rapportons que les Whirlies sont requis pour la stabilité du génome plastidique chez Arabidopsis thaliana et Zea mays. L’absence des Whirlies plastidiques favorise une accumulation de molécules rearrangées produites par recombinaison non-homologue médiée par des régions de microhomologie. Ce mécanisme est similaire au “microhomology-mediated break-induced replication” (MMBIR) retrouvé chez les bactéries, la levure et l’humain. Nous montrons également que les organelles de plantes peuvent réparer les bris double-brin en utilisant une voie semblable au MMBIR. La délétion de différents membres de la famille Whirly entraîne une accumulation importante de réarrangements dans le génome des organelles suite à l’induction de bris double-brin. Ces résultats indiquent que les Whirlies sont aussi importants pour la réparation fidèle des génomes d’organelles. En se basant sur des données biologiques et structurales, nous proposons un modèle où les Whirlies modulent la disponibilité de l’ADN simple-brin, régulant ainsi le choix des voies de réparation et permettant le maintien de la stabilité du génome des organelles. Les divers aspects de ce modèle seront testés au cours d’expériences futures ce qui mènera à une meilleure compréhension du maintien de la stabilité du génome des organelles.

Caractérisation phénotypique et génotypique d’isolats de Salmonella Typhimurium provenant de porcs sains ou septicémiques

Les infections à Salmonella Typhimurium constituent un problème de taille pour l’industrie porcine et la santé publique car cet animal est un réservoir pour les infections chez l’homme. De plus, on observe, chez des souches appartenant au lysotype (LT) 104, des résistances multiples aux antimicrobiens associées à des septicémies chez les porcs en engraissement, ce qui peut contribuer à la contamination des carcasses. Il faut donc contrôler l’infection au niveau du troupeau. Pour ce faire, il importe donc de mieux caractériser ces souches, comprendre la pathogénie de l’infection et identifier des facteurs de virulence. L’objectif principal de cette étude était de caractériser des isolats de S. Typhimurium provenant de porcs septicémiques et de les comparer avec ceux de porcs sains. Une banque d’isolats provenant de porcs septicémiques (ASC) et de porcs sains à l’abattoir (SSC) était constituée. Le lysotype des isolats a été identifié et ceux-ci ont été caractérisés selon le profil de résistance aux antimicrobiens, le SDS-PAGE et l’immunobuvardage et le PFGE. Chez les isolats ASC, LT 104 représentait 36.4% des isolats et chez les isolats SSC la proportion était de 51.5%. Les isolats pouvaient être résistants jusqu’à douze antimicrobiens, peu importe leur origine. Il n’a toutefois pas été possible d’associer une protéine spécifique au groupe d’isolats ASC. Parmi les souches LT 104, plusieurs groupes génétiques ont été identifiés. Les différentes étapes de la pathogénie de Salmonella ont ensuite été évaluées, dont l’adhésion et l’invasion des isolats des deux banques sur des cellules intestinales humaines. Nos résultats ont démontré que les isolats ASC avaient un pouvoir accru d’invasion comparés aux isolats SSC (P=0.003). Pour un sous-groupe d’isolats sélectionnés selon leur taux d’invasion, des tests de phagocytose, d’apoptose et d’adhésion au mucus intestinal ont été effectués en utilisant la cytométrie en flux. La survie des bactéries après la phagocytose a aussi été évaluée et la méthode MATS a été utilisée pour évaluer l'adhésion aux solvants. Les pourcentages de phagocytose chez les isolats SSC par les monocytes porcins étaient plus élevés que chez les isolats ASC à 15 minutes (P=0.02). Nous n’avons trouvé aucune différence significative pour les autres méthodes utilisées. Nous avons ensuite comparé le génome d’un isolat ASC (#36) à celui d’un isolat SSC (#1) par le SSH pour identifier des facteurs de virulence potentiels. Des clones correspondant à des gènes retrouvés sur le chromosome ainsi que sur des plasmides ont été identifiés. Ces résultats nous ont dirigés vers l’analyse des profils plasmidiques de tous les isolats. Les différents profils étaient retrouvés autant chez les isolats ASC que chez les isolats SSC. Deux profils (PL14 et PL20) étaient observés plus fréquemment chez les isolats LT 104 que chez les isolats d’autres lysotypes (P=0.01 et P=0.01, respectivement). Le séquençage d’un des plasmides de l’isolat ASC, démontrait la présence d’informations génétiques codant pour la réplication et une bêta-galactosidase-α. Il serait intéressant de préciser le rôle exact de ces gènes dans l’infection. Nos travaux suggèrent que les isolats de S. Typhimurium provenant de porcs septicémiques se distinguent par un pouvoir d’invasion accru ainsi que par des taux de phagocytose plus faibles dans les phases initiales de l’infection. Cette étude aura donc permis d’accroître les connaissances sur la pathogénie des infections à S. Typhimurium chez le porc.

Analyse de la localisation génomique et identification de nouvelles fonctions des sous-unités Rpb4/Rpb7 de l’ARN polymérase II et des facteurs TFIIF, TFIIS et UBR5

Grâce à un grand nombre d’études biochimiques, génétiques et structurales effectuées dans les dernières années, des avancements considérables ont été réalisés et une nouvelle vision du processus par lequel la machinerie transcriptionnelle de l’ARN polymérase II (Pol II) décode l’information génétique a émergé. De nouveaux indices ont été apportés sur la diversité des mécanismes de régulation de la transcription, ainsi que sur le rôle des facteurs généraux de transcription (GTFs) dans cette diversification. Les travaux présentés dans cette thèse amènent de nouvelles connaissances sur le rôle des GTFs humains dans la régulation des différentes étapes de la transcription. Dans la première partie de la thèse, nous avons analysé la fonction de la Pol II et des GTFs humains, en examinant de façon systématique leur localisation génomique. Les patrons obtenus par immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) des versions de GTFs portant une étiquette TAP (Tandem-Affinity Purification) indiquent de nouvelles fonctions in vivo pour certains composants de cette machinerie et pour des éléments structuraux de la Pol II. Nos résultats suggèrent que TFIIF et l’hétérodimère Rpb4–Rpb7 ont une fonction spécifique pendant l’étape d’élongation transcriptionnelle in vivo. De plus, notre étude amène une première image globale de la fonction des GTFs pendant la réaction transcriptionnelle dans des cellules mammifères vivantes. Deuxièmement, nous avons identifié une nouvelle fonction de TFIIS dans la régulation de CDK9, la sous-unité kinase du facteur P-TEFb (Positive Transcription Elongation Factor b). Nous avons identifié deux nouveaux partenaires d’interaction pour TFIIS, soit CDK9 et la E3 ubiquitine ligase UBR5. Nous montrons que UBR5 catalyse l’ubiquitination de CDK9 in vitro. De plus, la polyubiquitination de CDK9 dans des cellules humaines est dépendante de UBR5 et TFIIS. Nous montrons aussi que UBR5, CDK9 and TFIIS co-localisent le long du gène  fibrinogen (FBG) et que la surexpression de TFIIS augmente les niveaux d’occupation par CDK9 de régions spécifiques de ce gène, de façon dépendante de UBR5. Nous proposons que TFIIS a une nouvelle fonction dans la transition entre les étapes d’initiation et d’élongation transcriptionnelle, en régulant la stabilité des complexes CDK9-Pol II pendant les étapes précoces de la transcription.

La discrimination génétique et l’assurance-vie : les mesures de protection actuelles suffisent-elles?

"De plus en plus, la recherche en génétique s'attarde à identifier les mutations de gènes qui prédisposent les porteurs de ces mutations à des maladies complexes. La recherche tente également d'établir un lien entre le développement de la maladie pour certains porteurs en fonction de leur contexte socio-économique et de leur interaction avec l'environnement. Compte tenu de ces nombreux facteurs d'analyse, l'interprétation des caractéristiques génétiques d'un individu et du risque qui en découle s'avère particulièrement complexe. Or, cette complexité croissante se produit alors même que l'accès aux données génétiques se banalise et qu'il est maintenant possible pour quiconque d'obtenir une analyse personnalisée de son génome via l'internet. La discrimination génétique n'est pas définie en droit canadien ; il est généralement acquis que, dans le contexte de l'assurance-vie, celle-ci est susceptible d'avoir des conséquences désastreuses. Cependant, nous ne croyons pas que l'information d'ordre génétique doive être l'objet d'une approche exceptionnelle causant accrocs au droit général des assurances. D'autant plus, les conséquences du risque de discrimination génétique semblent davantage relevées de la crainte que de l'exercice d'une discrimination réelle. Dans ce contexte, il s'avère nécessaire d'évaluer les mesures de protection contre la discrimination génétique dans le contexte de l'assurance-vie. Pour ce faire, nous abordons, d'une part, les normes d'application générale en matière de protection contre la discrimination; normes parmi lesquelles la Charte des droits et libertés de la personne offre une protection intéressante. D'autre part, nous nous intéressons aux normes visant la discrimination spécifiquement génétique, notamment le nouvel Genetic Information Nondiscrimination Act et l'affaire Audet c. Industrielle-Alliance. Enfin, nous proposons des mesures minimales qui sauraient s'avérer utile pour préserver un juste équilibre."

Parenté fluide : la quête des origines au Brésil et au Québec : dialogue entre parenté, droit et science

Cette thèse porte sur la question des origines biogénétiques au Brésil et au Québec. Elle vise à mettre en lumière les raisons, conséquences et contraintes de la recherche des origines entreprise par les personnes conçues grâce à un don de gamètes ou adoptées. La question des origines est ici analysée à partir de trois points de vue: la parenté, le droit et la science. Le cadre proposé combine les trois approches suivantes : 1) le recours à la parenté permet dřanalyser, de par son caractère hybride, social et biologique, les tensions entre nature et culture; 2) le droit balise les comportements permis et transforme les notions associées à ce qui est correct et juste en des principes d'action; 3) la science construit, sous lřangle de la vérité, la manière dont les liens entre génétique, transmission et hérédité sous-tendent les comportements sociaux. Les représentations de lřorigine mises de lřavant dans ces trois domaines influencent la décision personnelle dřentreprendre ou non la quête de ses origines et celle, éventuelle, d'introduire un « étranger » dans la famille. Ces différents angles permettront de saisir le rôle de chacun des personnages impliqués et de décrire les conditions associées à la quête identitaire et à la filiation. La construction de la thèse sřappuie sur l'histoire des pratiques d'adoption et de procréation médicalement assistée (PMA), au Brésil et au Québec et sur les études qui sřy rapportent. La comparaison entre ces deux pays ne se limite pas à identifier leurs seules différences en termes socio- économiques ; elle prend aussi en compte leur spécificité culturelle et juridique à travers le concept dř « épistémologies civiques ». La parenté, le droit et la science fournissent le contexte permettant de comprendre les raisons mises en jeu dans la recherche des origines. De fait, la valorisation des liens de parenté sociale dialogue, entre autres, avec la curiosité pour les données génétiques. De plus, la loi sřinscrit comme une médiation entre parenté et science. Lřétude des ressemblances et différences dans la pratique de l'adoption et de la PMA au Brésil et au Québec permet de suivre les étapes de la quête des adoptés et issus d'un don de gamètes, de la découverte des conditions de leur filiation jusqu'aux « retrouvailles ». La thèse aborde également le débat entre les versants personnel et collectif de lřidentité à travers l'analyse des pratiques et des discours des associations de personnes adoptées, des couples infertiles et des familles homoparentales, autour de la thématique des origines. Le but de cette thèse est de souligner l'importance de mettre en perspective ces échanges entre la parenté, le droit et la science pour comprendre les réalités complexes que nous vivons aujourd'hui. iii L'origine et sa quête sont les véhicules utilisés ici pour mettre en évidence des formes familiales plurielles qui permettent d'analyser la manière dont nous négocions de nouvelles formes de filiation et de construction des familles.

Détection moléculaire des métastases des ganglions lymphatique dans le cancer du col de l'utérus

Le Cancer du Col Utérin (CCU) chez la femme est provoqué par le virus oncogénique VPH. La métastase lymphatique ganglionnaire est un facteur pronostique majeur pour l’évolution de ce cancer et sa présence influence la décision thérapeutique. En général, l’envahissement ganglionnaire est diagnostiqué par histologie, mais cette méthode est laborieuse et parfois prise en défaut pour détecter les micrométastases et les cellules cancéreuses isolées et pour donner des résultats rapides en per opératoire. L’outil moléculaire que nous désirons développer pour combler cette lacune est basé sur une analyse d’ARN des gènes du VPH exprimés par les cellules du CCU. Ceci sera fait par transcription réverse de l’ARN cellulaire couplé à une réaction quantitative en chaine par polymérase en temps réel (RT-qPCR). Cette technique devrait nous permettre une détection et une évaluation rapide des micrométastases pour aider à déterminer immédiatement un pronostic fiable et la thérapie associée. C’est un test précis, sensible et rapide pour détecter un envahissement ganglionnaire dans le CCU visant à améliorer la gestion thérapeutique. Le projet est basé sur trois objectifs. En premier lieu, valider les marqueurs moléculaires E6 et E7 de VPH16 et 18 à partir des échantillons frais et des échantillons fixés dans des blocs de paraffine. En deuxième lieu, déterminer la fiabilité et la sensibilité des marqueurs pour la détection des macrométastases, des micrométastases et les cellules tumorales isolées en utilisant la technique de RT-qPCR. En troisième lieu et parallèlement au travail présenté dans ce mémoire, il est nécessaire de constituer une base de données des patientes qui ont le virus VPH16 et 18 intégré dans leur génome, qui ont été traitées et dont nous connaissons déjà le diagnostic final afin de valider la méthode (biobanque). Nous avons réussi à extraire de l’ARNm de haute qualité à partir d’échantillons complexes, à détecter les gènes E6 et E7 de VPH16 et 18 en RT-qPCR, et à déterminer précisément la limite de détection de E6 et E7 dans les échantillons frais qui est une proportion de 0,008% de cellules cancéreuses. Dans les échantillons fixés dans la paraffine, cette limite est de 0,02% et 0,05% pour E6-E7-VPH16 et E6-E7-VPH18 respectivement. Ceci comparativement à une limite de détection histologique de 1% qui est déterminée par immunohistochimie de CK19. Enfin, notre protocole est validé pour VPH18 dans les ganglions lymphatiques du CCU.

L’impact des principes éthiques sur le marché d’assurance en présence de tests génétiques

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Structural characterization and distribution of zebrafish germ plasm during interphase and mitosis

In zebrafish, germ cells are responsible for transmitting the genetic information from one generation to the next. During the first cleavages of zebrafish embryonic development, a specialized part of the cytoplasm known as germ plasm, is responsible of committing four blastomeres to become the progenitors of all germ cells in the forming embryo. Much is known about how the germ plasm is spatially distributed in early stages of primordial germ cell development, a process described to be dependant on microtubules and actin. However, little is known about how the material is inherited after it reorganizes into a perinuclear location, or how is the symmetrical distribution regulated in order to ensure proper inheritance of the material by both daughter cells. It is also not clear whether there is a controlled mechanism that regulates the number of granules inherited by the daughter cells, or whether it is a random process. We describe the distribution of germ plasm material from 4hpf to 24hpf in zebrafish primordial germ cells using Vasa protein as marker. Vasa positive material appears to be conglomerate into 3 to 4 big spherical structures at 4hpf. While development progresses, these big structures become smaller perinuclear granules that reach a total number of approximately 30 at 24hpf. We investigated how this transformation occurs and how the minus-end microtubule dependent motor protein Dynein plays a role in this process. Additionally, we describe specific colocalization of microtubules and perinuclear granules during interphase and more interestingly, during all different stages of cell division. We show that distribution of granules follow what seems to be a regulated distribution: during cells division, daughter cells inherit an equal number of granules. We propose that due to the permanent colocalization of microtubular structures with germinal granules during interphase and cell division, a coordinated mechanism between these structures may ensure proper distribution of the material among daughter cells. Furthermore, we show that exposure to the microtubule-depolymerizing drug nocodazole leads to disassembly of the germ cell nuclear lamin matrix, chromatin condensation, and fusion of granules to a big conglomerate, revealing dependence of granular distribution on microtubules and proper nuclear structure.

Desarrollo de una aplicación de computador para analizar parámetros estadísticos genético-poblacionales de microsatélites en poblaciones humanas

La información y los datos genéticos que emanan hoy de las investigaciones del genoma humano demandan el desarrollo de herramientas informáticas capaces de procesar la gran cantidad de información disponible. La mayor cantidad de datos genéticos es el resultado de equipos que realizan el análisis simultáneo de cientos o miles de polimorfismos o variaciones genéticas, de nuevas técnicas de laboratorio de mayor rendimiento que, en conjunto, ofrecen una mayor disponibilidad de información en un corto espacio de tiempo. Esta problemática conduce a la necesidad de desarrollar nuevas herramientas informáticas capaces de lidiar con este mayor volumen de datos genéticos. En el caso de la genética de poblaciones, a pesar de que existen herramientas informáticas que permiten procesar y facilitar el análisis de los datos, estas tienen limitaciones como la falta de conocimiento de los usuarios de algunos lenguajes de programación para alimentar la información y otras herramientas informáticas no realizan todas las estimaciones que se requieren y otros presentan limitaciones en cuanto al número de datos que pueden incorporar o manejar. En algunos casos hay redundancia al tener que usarse dos o más herramientas para poder procesar un conjunto de datos de información genética. El presente trabajo tiene por objetivo el desarrollo de una herramienta informática basada en aplicaciones de computador comunes, en este caso Microsoft Excel® y que resuelva todos los problemas y las limitaciones descritas antes. El desarrollo del conjunto de subprogramas que constituyen a Lustro; permiten superar lo anterior, presentar los resultados en un ambiente sencillo, conocido y fácil de operar, simplificando de esta forma el proceso de adaptación del usuario del programa, sin entrenamiento previo, obteniéndose en corto tiempo el procesamiento de la información genética de interés.

Genética, riesgo y derecho penal: una aproximación interdisciplinaria

Este texto presenta un estudio científico y jurídico sobre la genética y el derecho penal, con el objeto de realizar un pequeño aporte para la superación de la polarización política y moral de los debates sobre la genética y el derecho, que sólo ha conducido a una desafortunada paralización de la regulación sobre el tema que aumenta los riesgos para la salud humana y el equilibrio de los ecosistemas. Ante una problemática tan compleja, el derecho moderno no plantea una solución unitaria, sino una metodología a través de la cual cada sociedad democráticamente pueda adoptar sus propias decisiones frente a la salvaguarda de su patrimonio genético.