MODELING HETEROTACHY IN PHYLOGENETICS

Il a été démontré que l’hétérotachie, variation du taux de substitutions au cours du temps et entre les sites, est un phénomène fréquent au sein de données réelles. Échouer à modéliser l’hétérotachie peut potentiellement causer des artéfacts phylogénétiques. Actuellement, plusieurs modèles traitent l’hétérotachie : le modèle à mélange des longueurs de branche (MLB) ainsi que diverses formes du modèle covarion. Dans ce projet, notre but est de trouver un modèle qui prenne efficacement en compte les signaux hétérotaches présents dans les données, et ainsi améliorer l’inférence phylogénétique. Pour parvenir à nos fins, deux études ont été réalisées. Dans la première, nous comparons le modèle MLB avec le modèle covarion et le modèle homogène grâce aux test AIC et BIC, ainsi que par validation croisée. A partir de nos résultats, nous pouvons conclure que le modèle MLB n’est pas nécessaire pour les sites dont les longueurs de branche diffèrent sur l’ensemble de l’arbre, car, dans les données réelles, le signaux hétérotaches qui interfèrent avec l’inférence phylogénétique sont généralement concentrés dans une zone limitée de l’arbre. Dans la seconde étude, nous relaxons l’hypothèse que le modèle covarion est homogène entre les sites, et développons un modèle à mélanges basé sur un processus de Dirichlet. Afin d’évaluer différents modèles hétérogènes, nous définissons plusieurs tests de non-conformité par échantillonnage postérieur prédictif pour étudier divers aspects de l’évolution moléculaire à partir de cartographies stochastiques. Ces tests montrent que le modèle à mélanges covarion utilisé avec une loi gamma est capable de refléter adéquatement les variations de substitutions tant à l’intérieur d’un site qu’entre les sites. Notre recherche permet de décrire de façon détaillée l’hétérotachie dans des données réelles et donne des pistes à suivre pour de futurs modèles hétérotaches. Les tests de non conformité par échantillonnage postérieur prédictif fournissent des outils de diagnostic pour évaluer les modèles en détails. De plus, nos deux études révèlent la non spécificité des modèles hétérogènes et, en conséquence, la présence d’interactions entre différents modèles hétérogènes. Nos études suggèrent fortement que les données contiennent différents caractères hétérogènes qui devraient être pris en compte simultanément dans les analyses phylogénétiques.

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.

L’incorporation de la responsabilité populationnelle dans la gestion des CSSS

En 2004, le gouvernement québécois s’est engagé dans une importante réorganisation de son système de santé en créant les Centres de santé et des services sociaux (CSSS). Conjugué à leur mandat de production de soins et services, les CSSS se sont vus attribuer un nouveau mandat de « responsabilité populationnelle ». Les gestionnaires se voient donc attribuer le mandat d’améliorer la santé et le bien-être d’une population définie géographiquement, en plus de répondre aux besoins des utilisateurs de soins et services. Cette double responsabilité demande aux gestionnaires d’articuler plus formellement au sein d’une gouverne locale, deux secteurs de prestations de services qui ont longtemps évolué avec peu d’interactions, « la santé publique » et « le système de soins ». Ainsi, l’incorporation de la responsabilité populationnelle amène à développer une plus grande synergie entre ces deux secteurs dans une organisation productrice de soins et services. Elle appelle des changements importants au niveau des domaines d’activités investis et demande des transformations dans certains rôles de gestion. L’objectif général de ce projet de recherche est de mieux comprendre comment le travail des gestionnaires des CSSS se transforme en situation de changement mandaté afin d’incorporer la responsabilité populationnelle dans leurs actions et leurs pratiques de gestion. Le devis de recherche s’appuie sur deux études de cas. Nous avons réalisé une étude de deux CSSS de la région de Montréal. Ces cas ont été choisis selon la variabilité des contextes socio-économiques et sanitaires ainsi que le nombre et la variété d’établissements sous la gouverne des CSSS. L’un des cas avait au sein de sa gouverne un Centre hospitalier de courte durée et l’autre non. La collecte de données se base sur trois sources principales; 1) l’analyse documentaire, 2) des entrevues semi-structurées (N=46) et 3) des observations non-participantes sur une période de près de deux ans (2005-2007). Nous avons adopté une démarche itérative, basée sur un raisonnement inductif. Pour analyser la transformation des CSSS, nous nous appuyons sur la théorie institutionnelle en théorie des organisations. Cette perspective est intéressante car elle permet de lier l’analyse du champ organisationnel, soit les différentes pressions issues des acteurs gravitant dans le système de santé québécois et le rôle des acteurs dans le processus de changement. Elle propose d’analyser à la fois les pressions environnementales qui expliquent les contraintes et les opportunités des acteurs gravitant dans le champ organisationnel de même que les pressions exercées par les CSSS et les stratégies d’actions locales que ceux-ci développent. Nous discutons de l’évolution des CSSS en présentant trois phases temporelles caractérisées par des dynamiques d’interaction entre les pressions exercées par les CSSS et celles exercées par les autres acteurs du champ organisationnel; la phase 1 porte sur l’appropriation des politiques dictées par l’État, la phase 2 réfère à l’adaptation aux orientations proposées par différents acteurs du champ organisationnel et la phase 3 correspond au développement de certains projets initiés localement. Nous montrons à travers le processus d’incorporation de la responsabilité populationnelle que les gestionnaires modifient certaines pratiques de gestion. Certains de ces rôles sont plus en lien avec la notion d’entrepreneur institutionnel, notamment, le rôle de leader, de négociateur et d’entrepreneur. À travers le processus de transformation de ces rôles, d’importants changements au niveau des actions entreprises par les CSSS se réalisent, notamment, l’organisation des services de première ligne, le développement d’interventions de prévention et de promotion de la santé de même qu’un rôle plus actif au sein de leur communauté. En conclusion, nous discutons des leçons tirées de l’incorporation de la responsabilité populationnelle au niveau d’une organisation productrice de soins et services. Nous échangeons sur les enjeux liés au développement d’une plus grande synergie entre la santé publique et le système de soins au sein d’une gouverne locale. Également, nous présentons un modèle synthèse d’un processus de mise en œuvre d’un changement mandaté dans un champ organisationnel fortement institutionnalisé en approfondissant les rôles des entrepreneurs institutionnels dans ce processus. Cette situation a été peu analysée dans la littérature jusqu’à maintenant.

Analyse fonctionnelle de la polycystine-1 et de son domaine intracellulaire dans le développement de la polykystose rénale autosomique dominante

La polykystose rénale autosomique dominante (PKRAD) est la maladie génétique rénale la plus commune touchant 1/500 personnes. Elle se caractérise principalement par la formation de kystes rénaux dans tous les segments du néphron, entraînant l’insuffisance rénale, et par des manifestations extrarénales kystiques (foie, pancréas, rate) et non-kystiques (anomalies cardiaques, vasculaires et cérébrales). Deux gènes, PKD1 et PKD2, sont responsables de 85 et 15% des cas respectivement. Ces gènes encodent les polycystine-1 (PC-1) et -2 (PC-2) qui forment un complexe à la membrane plasmique et ciliaire des cellules épithéliales rénales. PC-1 est une protéine transmembranaire de 4302 acides aminés possédant un court domaine intracellulaire incluant un motif coiled-coil impliqué dans l’interaction entre PC-1 et PC-2 in-vitro. L’importance du coiled-coil est démontrée par des mutations affectant spécifiquement ce motif chez des patients PKRAD. Le mécanisme pathogénétique responsable de la PKRAD est indéterminé. Chez la souris, la PKRAD se développe suite à l’ablation (Pkd1-/-) ou lors de la surexpression (SBPkd1TAG) de Pkd1, ce qui suggère un effet de dosage. Des anomalies ciliaires sont aussi souvent associées à PKRAD. Mon objectif était de déterminer in-vivo le mécanisme pathogénétique de la polycystine-1 dans le développement des symptômes PKRAD rénaux et extrarénaux et plus spécifiquement, le rôle du motif coiled-coil dans le mécanisme de kystogenèse. Pour ce faire, nous avons généré deux constructions, Pkd1 sauvage (Pkd1TAG) et Pkd1 tronquée de son motif coiled-coil (Pkd1ΔCoiled-coil), par recombinaison homologue à partir du BAC-Pkd1 sauvage comprenant la séquence murine entière de Pkd1. Trois lignées de souris Pkd1TAG générées par microinjection démontrent un niveau d’expression de Pkd1 qui corrèle avec le nombre de copie du transgène (2, 5 et 15 copies). Les souris Pkd1TAG reproduisent la PKRAD en développant des kystes rénaux dans toutes les parties du néphron et des cils primaires plus longs que les contrôles non transgéniques. Les analyses physiologiques supportent que les souris Pkd1TAG développent une insuffisance rénale et démontrent une augmentation du volume urinaire de même qu’une diminution de l’osmolalité, de la créatinine et des protéines urinaires. De plus, les souris Pkd1TAG développent des kystes hépatiques, des anomalies cardiaques associées à des dépôts de calcium et des anévrismes cérébraux. La sévérité du phénotype augmente avec l’expression de Pkd1 appuyant l’hypothèse d’un mécanisme de dosage. Nous avons aussi déterminé que l’expression du transgène Pkd1TAG complémente le phénotype létal-embryonnaire des souris Pkd1-/-. D’autre part, nous avons générés 4 lignées de souris Pkd1ΔCoiled-coil (2 et 15 copies du transgène) dont le nombre de copies corrèle avec le niveau d’expression du transgène. Ces souris Pkd1ΔCoiled-coil, contrairement aux Pkd1TAG de même âge, ne développent pas de kystes et possèdent des cils primaires de longueur normale. Afin d’évaluer le rôle du motif coiled-coil en absence de polycystine-1 endogène, nous avons croisé les souris Pkd1ΔCoiled-coil avec les souris Pkd1-/-. Contrairement aux souris Pkd1-/- qui meurent in-utéro, les souris Pkd1ΔCoiled-coil; Pkd1-/- survivent ~10 à 14 jours après la naissance. Elles démontrent des kystes rénaux et pancréatiques sévères, un retard de croissance et des anomalies pulmonaires. Tous les segments du néphron sont affectés. Mon projet démontre que la surexpression de Pkd1 est un mécanisme pathogénique de la PKRAD tant au niveau rénal qu’extrarénal. De plus, il démontre que le motif coiled-coil est un élément déterminant dans la kystogenèse/PKRAD in-vivo.