Macroalgal Defenses Against Herbivory: Causes and Consequences of Intraspecific Variation

In marine benthic communities, herbivores consume a considerable proportion of primary producer biomass and, thus, generate selection for the evolution of resistance traits. According to the theory of plant defenses, resistance traits are costly to produce and, consequently, inducible resistance traits are adaptive in conditions of variable herbivory, while in conditions of constant/strong herbivory constitutive resistance traits are selected for. The evolution of resistance plasticity may be constrained by the costs of resistance or lack of genetic variation in resistance. Furthermore, resource allocation to induced resistance may be affected by higher trophic levels preying on herbivores. I studied the resistance to herbivory of a foundation species, the brown alga Fucus vesiculosus. By using factorial field experiments, I explored the effects of herbivores and fish predators on growth and resistance of the alga in two seasons. I explored genetic variation in and allocation costs of resistance traits as well as their chemical basis and their effects on herbivore performance. Using a field experiment I tested if induced resistance spreads via water-borne cues from one individual to another in relevant ecological conditions. I found that in the northern Baltic Sea F. vesiculosus communities, strength of three trophic interactions strongly vary among seasons. The highly synchronized summer reproduction of herbivores promoted their escape from the top-down control of fish predators in autumn. This resulted into large grazing losses in algal stands. In spring, herbivore densities were low and regulated by fish, which, thus,enhanced algal growth. The resistance of algae to herbivory increased with an increase in constitutive phlorotannin content. Furthermore, individuals adopted induced resistance when grazed and when exposed to water-borne cues originating from grazing of conspecific algae both in the laboratory and in field conditions. Induced resistance was adopted to a lesser extent in the presence of fish predators. The results in this thesis indicate that inducible resistance in F. vesiculosus is an adaptation to varying herbivory in the northern Baltic Sea. The costs of resistance and strong seasonality of herbivory have likely contributed to the evolution of this defense strategy. My findings also show that fish predators have positive cascading effects on F. vesiculosus which arise via reduced herbivory but possibly also through reduced resource allocation to resistance. I further found evidence that the spread of resistance via water-borne cues also occurs in ecologically realistic conditions in natural marine sublittoral. Thus, water-borne induction may enable macroalgae to cope with the strong grazing pressure characteristic of marine benthic communities. The results presented here show that seasonality can have pronounced effects on the biotic interactions in marine benthic communities and thereafter influence the evolution of resistance traits in primary producers.

Cell-selective modulation of the neuromuscular system in Drosophila

The capacity for all living cells to sense and interact with their environment is a necessity for life. In highly evolved, eukaryotic species, like humans, signalling mechanisms are necessary to regulate the function and survival of all cells in the organism. Synchronizing systemic signalling systems at the cellular, organ and whole-organism level is a formidable task, and for most species requires a large number of signalling molecules and their receptors. One of the major types of signalling molecules used throughout the animal kingdom are modulatory substances (e.x. hormones and peptides). Modulators can act as chemical transmitters, facilitating communication at chemical synapses. There are hundreds of circulating modulators within the mammalian system, but the reason for so many remains a mystery. Recent work with the fruit fly, Drosophila melanogaster demonstrated the capacity for peptides to modulate synaptic transmission in a neuron-specific manner, suggesting that peptides are not simply redundant, but rather may have highly specific roles. Thus, the diversity of peptides may reflect cell-specific functions. The main objective of my doctoral thesis was to examine the extent to which neuromodulator substances and their receptors modulate synaptic transmission at a cell-specific level using D. melanogaster. Using three different modulatory substances, i) octopamine - a biogenic amine released from motor neuron terminals, ii) DPKQDFMRFa - a neuropeptide secreted into circulation, and iii) Proctolin - a pentapeptide released both from motor neuron terminals and into circulation, I was able to investigate not only the capacity of these various substances to work in a cell-selective manner, but also examine the different mechanisms of action and how modulatory substances work in concert to execute systemic functionality . The results support the idea that modulatory substances act in a circuit-selective manner in the central nervous system and in the periphery in order to coordinate and synchronize physiologically and behaviourally relevant outputs. The findings contribute as to why the nervous system encodes so many modulatory substances.

Requirements for the selective degradation of CD4 receptor molecules by the human immunodeficiency virus type 1 Vpu protein in the endoplasmic reticulum.

BACKGROUND: HIV-1 Vpu targets newly synthesized CD4 receptor for rapid degradation by a process reminiscent of endoplasmic reticulum (ER)-associated protein degradation (ERAD). Vpu is thought to act as an adaptor protein, connecting CD4 to the ubiquitin (Ub)-proteasome degradative system through an interaction with beta-TrCP, a component of the SCFbeta-TrCP E3 Ub ligase complex. RESULTS: Here, we provide direct evidence indicating that Vpu promotes trans-ubiquitination of CD4 through recruitment of SCFbeta-TrCP in human cells. To examine whether Ub conjugation occurs on the cytosolic tail of CD4, we substituted all four Ub acceptor lysine residues for arginines. Replacement of cytosolic lysine residues reduced but did not prevent Vpu-mediated CD4 degradation and ubiquitination, suggesting that Vpu-mediated CD4 degradation is not entirely dependent on the ubiquitination of cytosolic lysines and as such might also involve ubiquitination of other sites. Cell fractionation studies revealed that Vpu enhanced the levels of ubiquitinated forms of CD4 detected in association with not only the ER membrane but also the cytosol. Interestingly, significant amounts of membrane-associated ubiquitinated CD4 appeared to be fully dislocated since they could be recovered following sodium carbonate salt treatment. Finally, expression of a transdominant negative mutant of the AAA ATPase Cdc48/p97 involved in the extraction of ERAD substrates from the ER membrane inhibited Vpu-mediated CD4 degradation. CONCLUSION: Taken together, these results are consistent with a model whereby HIV-1 Vpu targets CD4 for degradation by an ERAD-like process involving most likely poly-ubiquitination of the CD4 cytosolic tail by SCFbeta-TrCP prior to dislocation of receptor molecules across the ER membrane by a process that depends on the AAA ATPase Cdc48/p97.

Le rôle de la garde non-maternelle sur le développement cognitif et la sécrétion cortisolaire des enfants : investigations longitudinales populationnelles et méta-analytiques

Résumé La présente thèse doctorale vise à déterminer sous quelles conditions la garde non-maternelle est associée (positivement/négativement) au niveau de stress et au développement cognitif des enfants. Elle comporte une recension des écrits et trois articles empiriques. Le premier article présente une recension des écrits (de type méta-analytique) qui synthétise les études portant sur le stress des enfants en services de garde et ayant utilisé le niveau de cortisol comme indicateur. Les résultats montrent que la garde non-maternelle est associée au niveau de stress des enfants, se reflétant dans des concentrations de cortisol élevées. Les niveaux de stress élevés s’observent particulièrement chez les enfants qui au départ ont tendance à être retirés, anxieux ou qui sont gardés dans un milieu de faible qualité. Cependant, certains éléments indiquent que les élévations de cortisol à la garderie sont temporaires et qu’elles disparaissent au fur et à mesure que l’enfant s’adapte à son milieu. Le deuxième article de thèse, réalisé dans le contexte de l’Échantillon longitudinal national des enfants et des jeunes [ELNEJ] (n = 3093), vise à déterminer dans quelle mesure l’association entre la fréquentation des services de garde et l’acquisition du vocabulaire réceptif au préscolaire dépend du milieu familial de l’enfant. Les résultats indiquent qu’à l’intérieur du groupe d’enfants défavorisés, ceux ayant été gardés à temps plein dans la première année de vie obtiennent des scores supérieurs sur une mesure de vocabulaire réceptif administrée à 4 ½ ans, comparativement aux enfants restés à la maison avec la mère (d=0.58). Le troisième article, réalisé dans le contexte de l’Étude longitudinale des enfants du Québec [ELDEQ]; (n=2,120), vise à documenter les bénéfices à long terme de la fréquentation des services de garde par les enfants issus de milieux désavantagés sur la préparation scolaire et les compétences académiques. Les résultats révèlent que les enfants dont la mère n’a pas terminé ses études secondaires obtiennent de meilleurs résultats sur une mesure de préparation scolaire cognitive (d=0.56) et de vocabulaire réceptif (d=0.30) en maternelle, et de connaissance des nombres (d=0.43) en première année, s’ils ont fréquenté un service de garde sur une base régulière. Par ailleurs, la garde non-parentale n’est pas associée aux compétences cognitives des enfants de milieux sociaux favorisés. L’objectif du quatrième article est d’examiner les facteurs de sélection quant à l’utilisation des services de garde dans le contexte de l’ELDEQ. Les résultats montrent que l’absence d’emploi de la mère pendant la grossesse, le faible niveau d’éducation de la mère; le revenu insuffisant de la famille, avoir plus de 2 frères et sœurs, la surprotection maternelle, et le faible niveau de stimulation cognitive sont associés à une faible utilisation des services de garde (30.7% de l’échantillon québécois). En d’autres termes, les enfants qui sont les plus susceptibles de retirer des avantages des services de garde sur le plan du développement, en raison de la présence de facteurs de risque dans leur milieu familial, sont aussi ceux qui utilisent le moins les services de garde.

Engagement affectif, comportemental et cognitif des élèves du primaire dans un contexte pédagogique d’intégration des TIC : une étude multicas en milieux défavorisés

Réalisée en milieux défavorisés, cette étude porte sur l’engagement scolaire des élèves de troisième cycle du primaire (5e et 6e années au Québec) dans un contexte d’utilisation pédagogique des technologies de l’information et de la communication (TIC). L’objectif de cette recherche est d’analyser l’engagement d’élèves utilisant les TIC. Elle vise à décrire les pratiques pédagogiques d’intégration des TIC de dix enseignants, de relater la qualité de l’engagement de leurs 230 élèves lors de tâches TIC et de mesurer l’évolution et la qualité de leur engagement scolaire selon le degré de défavorisation de leur école. Pour ce faire, cette recherche s’est inspirée d’un cadre de référence traitant l’engagement scolaire selon les dimensions affective, comportementale et cognitive. De plus, cette étude multicas essentiellement de nature interprétative et descriptive a utilisé une méthodologie mixte de collecte et d’analyse des données. Les résultats montrent notamment que les enseignants accordent une valeur pédagogique importante aux TIC tant dans la fréquence de leur utilisation, dans les usages valorisés que dans la façon de les intégrer en classe. Les enseignants privilégient largement le traitement de texte et la recherche sur Internet, mais très peu d’autres usages pertinents sont mis de l’avant de manière soutenue. La majorité des enseignants interrogés préférerait se servir de quatre ordinateurs en classe pour utiliser les TIC plus facilement que d’avoir uniquement accès au laboratoire de leur école. De plus, ils perçoivent de manière unanime que l’utilisation des TIC exerce une influence importante sur la dimension affective de leurs élèves lors d’activités préparées, assez bonne sur la dimension comportementale et plus discutable sur la dimension cognitive. Plus globalement, les élèves eux-mêmes affichent en général un engagement scolaire relativement élevé. En six mois, la qualité de l’engagement affectif des élèves est restée stable, leur engagement comportemental a progressé, mais leur engagement cognitif a baissé légèrement. Les résultats montrent aussi que la qualité de l’engagement des élèves de milieux défavorisés évolue différemment selon le degré de défavorisation de leur école. Dans cette recherche, l’importance de l’utilisation des TIC sur la qualité de l’engagement est marquante et s’avère parfois meilleure que dans d’autres types de tâches. Sans pouvoir généraliser, cette étude permet aussi de saisir davantage la qualité et l’évolution de l’engagement scolaire des élèves de la fin du primaire en milieux défavorisés. Des recommandations pour le milieu et des pistes de recherches futures sont présentées en tenant compte des limites et des forces de cette thèse inédite réalisée par articles.

Caractérisation de nouveaux analogues des cannabinoides

Ce mémoire présente l’étude de certains effets pharmacologiques de nouveaux analogues synthétiques des cannabinoïdes. Un des objectifs de longue date des recherches sur les cannabinoïdes a été la découverte de puissants analogues synthétiques de substances naturelles, qui pourraient être développés comme médicaments. Cela nécessite, entre autres, qu’ils soient exempts d’effets psychotropes qui caractérisent l’usage récréatif du Cannabis. Le moteur derrière cet objectif a été la longue histoire de l’usage du Cannabis comme substance médicale, en particulier dans le traitement de la douleur et de l’inflammation. Parmi les nombreux effets pharmacologiques des cannabinoïdes, deux sont d’un grand intérêt thérapeutique : l’effet antiprolifératif sur les cellules tumorales et l’effet anti-angiogène. Dans ce mémoire, l’étude de ces deux effets a été réalisée sur des cultures cellulaires tumorales et endothéliales humaines. Les tests de prolifération sur les deux types de cellules n’ont pas montré de cytotoxicité. Ce qui a permis de poursuivre l’étude de l’effet anti-angiogène, et qui a mis fin à l’étude de l’effet anti-tumoral. L’inhibition de l’angiogénèse a été investiguée en réalisant des tests de recolonisation d’une zone dénudée dans une monocouche de cellules endothéliales et des tests de formation de microtubules sur matrice gélifiée. L’effet anti-angiogène n’a pas pu être évalué à cause de problèmes de contamination, néanmoins certaines molécules montrent un effet anti-migratoire. L’absence de cytotoxicité et l’analogie structurale avec le -tétrahydrocannabinol encourage à continuer l’investigation des effets pharmacologiques de ces nouvelles molécules synthétiques. Il serait aussi pertinent d’étudier, dans une thèse de doctorat, les mécanismes d’actions moléculaires par lesquels agissent ces molécules.

Investigating active transportation to and from school : identification of predictors and health benefits

Funding support for this doctoral thesis has been provided by the Canadian Institutes of Health Research-Public Health Agency of Canada, QICSS matching grant, and la Faculté des études supérieures et postdoctorales-Université de Montréal.

Le rôle d’une insatisfaction corporelle dans l’adoption de pratiques de maintien et de changement du poids chez des adolescents québécois

L’objectif de recherche principal poursuivi dans cette thèse de doctorat est de mieux comprendre le rôle d’une insatisfaction corporelle dans l’adoption de pratiques de maintien et de changement du poids chez des adolescent(e)s québécois(es). Pour atteindre cet objectif de recherche principal, trois articles scientifiques liés les uns aux autres ont été rédigés. Chaque article poursuit des objectifs spécifiques (1er article: estimer les proportions d’adolescent(e)s québécois(e)s poursuivant un objectif de poids apparié et non-apparié à leur poids actuel et identifier les déterminants des objectifs de poids non-apparié au poids actuel, 2e article: identifier des associations entre un objectif de poids apparié vs. non-apparié au poids actuel et la fréquence d’utilisation de différents comportements liés au poids et à l’alimentation, 3e article: observer des associations entre différents degrés d’insatisfaction corporelle et l’utilisation de divers comportements liés au poids et à l’alimentation et examiner le rôle modérateur d’un objectif de poids apparié vs. non-apparié au poids actuel dans ces associations) permettant de répondre à l’objectif de recherche principal. Ces articles ont tous été élaborés à partir de l’analyse secondaire d’une banque de données quantitatives constituée par l’Institut de la statistique du Québec (ISQ) et nommée: Enquête sociale et de santé auprès des enfants et des adolescents québécois (ESSEA). L’ESSEA a été constitué auprès d’un échantillon populationnel et représentatif d’enfants et d’adolescent(e)s québécois(es) âgé(e)s de neuf, 13 et 16 ans. Les résultats de cette thèse indiquent qu’une insatisfaction corporelle est associée à la poursuite d’un objectif de poids non-apparié au poids actuel, ainsi qu’à l’utilisation de comportements liés au poids et à l’alimentation sains, malsains et déviants. Des associations ont également été observées entre l’objectif de poids poursuivi par un adolescent(e) et divers comportements utilisés pour l’atteindre. En effet, la poursuite d’un objectif de poids non-apparié au poids actuel est associée à l’utilisation de comportements malsains. Cette association n’est cependant pas présente en ce qui à trait à l’utilisation de comportements sains et déviants, ceux-ci étant strictement prédits par une insatisfaction corporelle. Des effets de médiation et de modération ont aussi été identifiés. Une insatisfaction corporelle est une variable de médiation entre une détresse psychologique chez les adolescentes et la poursuite d’un objectif de poids non-apparié au poids actuel. Finalement, un objectif de poids non-apparié au poids actuel est une variable modifiant l’association entre une insatisfaction corporelle et l’utilisation de comportements malsains chez les adolescent(e)s québécois(es). En conclusion, il existe diverses associations entre une insatisfaction corporelle et l’adoption de pratiques de maintien et de changement du poids chez des adolescent(e)s québécois(es). Une insatisfaction corporelle est donc une cible d’intervention pertinente pour la santé publique puisqu’elle peut servir de base à l’élaboration d’interventions visant la promotion d’un poids santé ainsi que de saines stratégies de contrôle du poids.

Étude exploratoire de la détérioration du lien parent-enfant : contexte d’apparition, caractéristiques et comportements des couples parentaux séparés impliqués dans ces dynamiques

L’objectif principal de cette thèse de doctorat est de déterminer, à l’aide d’une grille d’observation des comportements parentaux après la séparation , si des catégories de la grille permettent de distinguer entre eux les couples parentaux où le risque de Détérioration du Lien Parent-Enfant en contexte de séparation conflictuelle (DLPE) est très élevé des couples parentaux où le risque de DLPE est très faible. De plus, trois objectifs secondaires s’ajoutent à notre objectif principal. Premièrement, nous avons tenté de voir s’il était possible de prédire les cas où les risques de DLPE sont très élevés. Deuxièmement, nous avons exploré comment la DLPE s’inscrit dans les conséquences pouvant découler de la séparation parentale. Et enfin, troisièmement, nous avons brièvement exploré la question des allégations d’agression sexuelle envers l’enfant dans les contextes de DLPE. Cette thèse est composée de deux articles et d’une note de recherche brève. Le premier article s’intitule En quoi et pourquoi les hommes et les femmes sont-ils affectés différemment par la séparation conjugale? Cet article est une recension critique de la littérature traitant des conséquences du divorce chez les adultes ainsi que des conséquences différentielles du divorce pour les hommes et les femmes. Dans cet article, des hypothèses explicatives quant à l’origine de ces diverses conséquences sont discutées et nous proposons de les conceptualiser sous la forme d’un éventail rendant compte des impacts tant positifs que négatifs, notamment à une extrémité du continuum où se retrouvent les dynamiques DLPE. Ce continuum sur lequel s’inscrit la DLPE permet de conceptualiser et de discuter de l’adaptation ou de la mésadaptation des individus face à la séparation. Dans cet article, notre regard sur la DLPE fait ressortir les lacunes de la recherche actuelle sur ce phénomène. Il ressort un manque flagrant de connaissances du contexte d’apparition du phénomène, de connaissances empiriques sur la question des allégations d’abus sexuel se produisant dans le cadre de telles dynamiques ainsi que de connaissances des caractéristiques et des comportements des individus qui y sont impliqués. Conséquemment, notre article met l’emphase sur la nécessité qu’une tradition de recherche se développe dans le domaine de la DLPE afin de clarifier tous ces aspects. Enfin, cet article met en lumière différents facteurs de risque et différents facteurs de protection susceptibles d’expliquer que le divorce ait des conséquences différentes chez les hommes et les femmes. Le deuxième article s’intitule Étude exploratoire des caractéristiques et des comportements de couples parentaux séparés engagés dans une dynamique de Détérioration du Lien Parent-Enfant. Cet article cherchait à déterminer si les couples parentaux séparés hautement à risque d’être engagés dans une dynamique de DLPE se distinguent des couples parentaux séparés dont le risque de DLPE est faible sur certaines variables. Nous avons étudié cette question auprès de notre échantillon de 82 couples parentaux séparés pour lesquels le risque de DLPE est évalué comme étant soit très faible (groupe de comparaison) ou soit très élevé (en tenant compte du fait que la mère ou le père soit le parent dénigrant). À cette fin, nous avons utilisé un instrument de mesure, la Grille d’observation de la Détérioration du Lien Parent-Enfant après la séparation (GODLPE), adapté de celui développé par Johnston, Walters, & Olesen, (2005). Les résultats obtenus à l’aide de tests d’analyse de variance et de khi-deux démontrent que les ex-couples du groupe de comparaison se distinguent des ex-couples du groupe où le risque de DLPE est très élevé par un mariage significativement plus long et un niveau de conflit plus élevé. Également, les résultats démontrent que les parents du groupe de comparaison, les parents dénigrés et les parents dénigrants se distinguent entre eux quant à leurs comportements coparentaux aliénants, à leur relation coparentale supportante, à leur relation coparentale méfiante et à leurs comportements de renversement de rôle. Finalement, notre étude révèle que la durée du mariage et l’intensité des conflits permettent de prédire le risque de DLPE. La note de recherche brève s’intitule Étude exploratoire des allégations d’agression sexuelle envers l’enfant dans un contexte de Détérioration du Lien Parent-Enfant. Cet note de recherche s’intéresse à ce qui a longtemps été considéré comme l’une des caractéristiques déterminantes des dynamiques de DLPE, soit les allégations d’agression sexuelle envers l’enfant professées par un parent à l’endroit de l’autre parent ou d’un membre de son entourage proche. Nous avons étudié cette question chez 82 couples parentaux séparés pour lesquels le risque de DLPE était évalué comme étant très faible ou très élevé. Les résultats indiquent qu’il n’existe aucune différence significative entre les groupes relativement à cette caractéristique. Cependant, les mères auraient davantage tendance à alléguer de tels abus que les pères. Enfin, aucune des allégations professées n’a été jugée suffisamment crédible pour que la Directeur de la protection de la Jeunesse (DPJ) juge nécessaire d’intervenir. Plusieurs hypothèses sont soulevées pour expliquer ces résultats.