Expression des allèles spécifiques chez l'hybride clonal Phoxinus eos-neogaeus (Pisces : Cyprinidae)

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Variations développementales chez les poissons hybrides clonaux Chrosomus eos-neogaeus : transgressions phénotypiques en 3D

Le succès écologique des organismes dépend principalement de leur phénotype. Une composante important du phénotype est la morphologie fonctionnelle car elle influence la performance d’un organisme donné dans un milieu donné et donc reflète son écologie. Des disparités dans la morphologie fonctionnelle ou dans le développement entre espèces peuvent donc mener à des différences écologiques. Ce projet évalue le rôle des mécanismes de variation morphologique dans la production de différences écologiques entre espèces au sein des poissons hybrides du complexe Chrosomus eos-neogaeus. En utilisant la microtomodensitométrie à rayons X et la morphométrie géométrique 3D, la forme des éléments des mâchoires est décrite pour comparer la variation morphologique et les différences développementales entre les membres du complexe C. eos neogaeus. Les hybrides présentent autant de variation phénotypique que les espèces parentales et présentent des phénotypes nouveaux, dit transgressifs. Les hybrides présentent aussi des différences marquées avec les espèces parentales dans leur allométrie et dans leur intégration phénotypique. Finalement, ceux-ci semblent être plastiques et en mesure de modifier leur phénotype pour occuper plusieurs environnements. L’entièreté de ces résultats suggère que des changements dans le développement des hybrides entraînent une différenciation phénotypique et écologique avec les espèces parentales.

Variations développementales chez les poissons hybrides clonaux Chrosomus eos-neogaeus : transgressions phénotypiques en 3D

Le succès écologique des organismes dépend principalement de leur phénotype. Une composante important du phénotype est la morphologie fonctionnelle car elle influence la performance d’un organisme donné dans un milieu donné et donc reflète son écologie. Des disparités dans la morphologie fonctionnelle ou dans le développement entre espèces peuvent donc mener à des différences écologiques. Ce projet évalue le rôle des mécanismes de variation morphologique dans la production de différences écologiques entre espèces au sein des poissons hybrides du complexe Chrosomus eos-neogaeus. En utilisant la microtomodensitométrie à rayons X et la morphométrie géométrique 3D, la forme des éléments des mâchoires est décrite pour comparer la variation morphologique et les différences développementales entre les membres du complexe C. eos neogaeus. Les hybrides présentent autant de variation phénotypique que les espèces parentales et présentent des phénotypes nouveaux, dit transgressifs. Les hybrides présentent aussi des différences marquées avec les espèces parentales dans leur allométrie et dans leur intégration phénotypique. Finalement, ceux-ci semblent être plastiques et en mesure de modifier leur phénotype pour occuper plusieurs environnements. L’entièreté de ces résultats suggère que des changements dans le développement des hybrides entraînent une différenciation phénotypique et écologique avec les espèces parentales.

L'épigénétique, moteur de l'évolution d'un vertébré asexué

L’objectif de cette thèse est de déterminer l’étendue de la variabilité épigénétique, plus particulièrement du polymorphisme de méthylation de l’ADN, non liée à la variabilité génétique dans les populations asexuées en milieu naturel. Cette évaluation nous a permis de mieux cerner l’importance que peuvent avoir les processus épigénétiques en écologie et en évolution. Le modèle biologique utilisé est l’hybride clonal du complexe gynogénétique Chrosomus eos-neogaeus. Malgré une homogénéité génétique, une importante variabilité phénotypique est observée entre les hybrides d’une même lignée clonale mais retrouvés dans des environnements différents. L’influence des processus épigénétiques apporte une explication sur ce paradoxe. L’épigénétique se définit comme une modification de l’expression des gènes sans changement de la séquence d’ADN. La diversité des phénotypes peut entre autre s’expliquer par des patrons de méthylation différentiels des gènes et/ou des allèles des gènes entre les hybrides génétiquement identiques. La diversité des lignées épiclonales peut quant à elle s’expliquer par la colonisation de plusieurs lignées épiclonales, s’établir en réponse à l’environnement ou de façon aléatoire. Plusieurs méthodes seront utilisées afin de survoler le génome des hybrides clonaux pour mettre en évidence le polymorphisme de méthylation de l’ADN à l’échelle de l’individu et entre les individus de différentes populations.

Impact d'une mitochondrie exogène sur le protéome du cybride Chrosomus eos

On retrouve dans le complexe Chrosomus eos-neogaeus une forme cybride ayant le génome nucléaire de C. eos et le génome mitochondrial de C. neogaeus. Ce modèle particulier fournit une occasion unique d’étudier l’influence d’une mitochondrie exogène sur le métabolisme et la physiologie d'organismes vivant en milieu naturel, et s'étant donc adaptés à cette situation cellulaire atypique. La mitochondrie jouant un rôle fondamental vital, nous nous attendons à ce que la présence d’une mitochondrie exogène chez la forme cybride ait un impact sur l’expression de son génome et du protéome qui en découle. L’objectif de ce projet est d’étudier les différences au niveau protéomique entre des individus C. eos purs (forme sauvage) et des cybrides provenant d'habitats similaires afin de faire ressortir au maximum les différences dues à la présence de mitochondries C. neogaeus chez la forme cybride. Pour ce faire, nous avons comparé les protéomes des formes cybride et sauvage en utilisant l'électrophorèse en deux dimensions. Un sous-groupe de protéines produisant un signal spécifique révélé par l’analyse comparative a été identifié et analysé par spectrométrie de masse (LC/MS). Les résultats indiquent que la présence de mitochondries C. neogaeus chez le cybride influence fortement la régulation génique chez ce dernier. De plus, les protéines identifiées apportent des pistes intéressantes supportant l'hypothèse que la présence de mitochondries C. neogaeus chez le cybride rendrait ce biotype plus résistant au froid que la forme sauvage.

Extreme clonal uniformity of Phoxinus eos/neogaeus gynogens (pisces: Cyprinidae) among variable habitats in northern Minnesota beaver ponds.

Genetic surveys of parthenogenetic vertebrate populations have demonstrated a common pattern of relatively high degrees of clonal variation and the coexistence of numerous clones. In striking contrast, the Phoxinus eos/Phoxinus neogaeus/hybrid gynogen complex of cyprinid fishes exhibits no clonal variation within a northern Minnesota drainage characterized by successional beaver ponds. Gynogens were sampled from three habitats in each of four different pond types in a single drainage in Voyageurs National Park, Minnesota. The abundance of gynogens relative to sexual dace varied with pond type, being least common in deep upland ponds and most common in shallow, collapsed, lowland ponds (13.4% and 48.6%, respectively). Simple-sequence multilocus DNA fingerprinting of 464 individual gynogens detected one, and only one, clone. DNA fingerprints, generated sequentially by using three oligonucleotide probes, (CAC)5, (GACA)4, and the Jeffreys' 33.15 probe, all revealed the same unprecedented lack of variation. The extreme lack of clonal diversity in these gynogens across a range of habitat types does not fit the general pattern of high clonal diversity found within populations of other vertebrate parthenogens.

Les impacts de mitochondries étrangères sur le phénotype : une étude holistique chez le ventre rouge du nord Chrosomus eos

Les organismes cybrides souffrent généralement d'une altération de la spécificité des interactions mito-nucléaires, résultant en une détérioration du phénotype. Toutefois, diverses études démontrent que le transfert de mitochondries peut occasionnellement être positif. À l'heure actuelle, de nombreuses questions demeurent quant au degré d'influence de ces transferts sur les différents niveaux d'organisation du phénotype. Afin de répondre à ces questions, les formes sauvages et cybrides du poisson Chrosomus eos sont étudiées. Ainsi, le premier volet de ce projet de recherche démontre un impact des mitochondries Chrosomus neogaeus à différents niveaux d'organisation du phénotype des poissons C. eos, lorsque les formes sauvages et cybrides sont retrouvées en allopatrie. Le deuxième volet de cette thèse révèle, quant à lui, que ces modifications phénotypiques ne sont pas suffisantes pour induire un évènement de spéciation entre les deux biotypes, lorsqu'en sympatrie. De plus, cette étude suggère que la coévolution mito-nucléaire peut ne pas être une condition sine qua non à la perpétuation des individus en milieu naturel. Finalement, l'approche holistique considérée dans le troisième volet de cette recherche atteste de l'influence des mitochondries C. neogaeus à différents niveaux d'organisation du phénotype de C. eos, lorsque les formes sauvages et cybrides sont sympatriques. Cette influence est moins prononcée que celle observée à partir de biotypes allopatriques. Combinés, ces chapitres contribuent à une meilleure compréhension des liens existant entre les mitochondries et le phénotype d'un individu.

Les impacts de mitochondries étrangères sur le phénotype : une étude holistique chez le ventre rouge du nord Chrosomus eos

Les organismes cybrides souffrent généralement d'une altération de la spécificité des interactions mito-nucléaires, résultant en une détérioration du phénotype. Toutefois, diverses études démontrent que le transfert de mitochondries peut occasionnellement être positif. À l'heure actuelle, de nombreuses questions demeurent quant au degré d'influence de ces transferts sur les différents niveaux d'organisation du phénotype. Afin de répondre à ces questions, les formes sauvages et cybrides du poisson Chrosomus eos sont étudiées. Ainsi, le premier volet de ce projet de recherche démontre un impact des mitochondries Chrosomus neogaeus à différents niveaux d'organisation du phénotype des poissons C. eos, lorsque les formes sauvages et cybrides sont retrouvées en allopatrie. Le deuxième volet de cette thèse révèle, quant à lui, que ces modifications phénotypiques ne sont pas suffisantes pour induire un évènement de spéciation entre les deux biotypes, lorsqu'en sympatrie. De plus, cette étude suggère que la coévolution mito-nucléaire peut ne pas être une condition sine qua non à la perpétuation des individus en milieu naturel. Finalement, l'approche holistique considérée dans le troisième volet de cette recherche atteste de l'influence des mitochondries C. neogaeus à différents niveaux d'organisation du phénotype de C. eos, lorsque les formes sauvages et cybrides sont sympatriques. Cette influence est moins prononcée que celle observée à partir de biotypes allopatriques. Combinés, ces chapitres contribuent à une meilleure compréhension des liens existant entre les mitochondries et le phénotype d'un individu.

Clonal relationship among atypical enteropathogenic Escherichia coli strains isolated from different animal species and humans

Forty-nine typical and atypical enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) strains belonging to different serotypes and isolated from humans, pets (cats and dogs), farm animals (bovines, sheep, and rabbits), and wild animals (monkeys) were investigated for virulence markers and clonal similarity by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) and multilocus sequence typing (MLST). The virulence markers analyzed revealed that atypical EPEC strains isolated from animals have the potential to cause diarrhea in humans. A close clonal relationship between human and animal isolates was found by MLST and PFGE. These results indicate that these animals act as atypical EPEC reservoirs and may represent sources of infection for humans. Since humans also act as a reservoir of atypical EPEC strains, the cycle of mutual infection of atypical EPEC between animals and humans, mainly pets and their owners, cannot be ruled out since the transmission dynamics between the reservoirs are not yet clearly understood.

Production and carbon allocation in a clonal Eucalyptus plantation with water and nutrient manipulations

We examined resource limitations on growth and carbon allocation in a fast-growing, clonal plantation of Eucalyptus grandis x urophylla in Brazil by characterizing responses to annual rainfall, and response to irrigation and fertililization for 2 years. Productivity measures included gross primary production (GPP), total belowground carbon allocation (TBCA), bole growth, and net ecosystem production (NEP). Replicate plots within a single plantation were established at the midpoint of the rotation (end of year 3), with treatments of no additional fertilization or irrigation, heavy fertilization (to remove any nutrient limitation), irrigation (to remove any water limitation), and irrigation plus fertilization. Rainfall was unusually high in the first year (1769mm) of the experiment, and control plots had high rates of GPP (6.64 kg C m(-2) year(-1)), TBCA (2.14 kg C m(-2) year(-1)), and bole growth (1.81 kg C m(-2) year). Irrigation increased each of these rates by 15-17%. The second year of the experiment had average rainfall (1210 mm), and lower rainfall decreased production in control plots by 46% (GPP), 52% (TBCA), and 40% (bole growth). Fertilization treatments had neglible effects. The response to irrigation was much greater in the drier year, with irrigated plots exceeding the production in control plots by 83% (GPP), 239% (TBCA), and 24% (bole growth). Even though the rate of irrigation ensured no water limitation to tree growth, the high rainfall year showed higher production in irrigated plots for both GPP (38% greater than in drier year) and bole growth (23% greater). Varying humidity and supplies of water led to a range in NEP of 0.8-2.7 kg C m(-2) year. This difference between control and irrigated treatments, combined with differences between drier and wetter years, indicated a strong response of these Eucalyptus trees to both water supply and atmospheric humidity during the dry season. The efficiency of converting light energy into fixed carbon ranged from a low of 0.027 mol C to a high of 0.060 mol C per mol of absorbed photosynthetically active radiation (APAR), and the efficiency of bolewood production ranged from 0.78 to 1.98 g wood per MJ of APAR. Irrigation increased the efficiency of wood production per unit of water used from 2.55 kg wood m(-3) in the rainfed plot to 3.51 kg m(-3) in irrigated plots. Detailed information on the response of C budgets to environmental conditions and resource supplies will be necessary for accurate predictions of plantation yields across years and landscapes. (V) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Within-stand and seasonal variations of specific leaf area in a clonal Eucalyptus plantation in the Republic of Congo

Specific leaf area (SLA; m(leaf)(2) kg(leaf)(-1)) is a key ecophysiological parameter influencing leaf physiology, photosynthesis, and whole plant carbon gain. Both individual tree-based models and other forest process-based models are generally highly sensitive to this parameter, but information on its temporal or within-stand variability is still scarce. In a 2-4-year-old Eucalyptus plantation in Congo, prone to seasonal drought, the within-stand and seasonal variability in SLA were investigated by means of destructive sampling carried out at 2-month intervals, over a 2-year period. Within-crown vertical gradients of SLA were small. Highly significant relationships were found between tree-average SLA (SLA(t)) and tree size (tree height, H(t), or diameter at breast height, DBH): SLA(t) ranged from about 9 m(2) kg(-1) for dominant trees to about 14-15 m(2) kg(-1) for the smallest trees. The decrease in SLA(t) with increasing tree size was accurately predicted from DBH using power functions. Stand-average SLA varied by about 20% during the year, with lowest values at the end of the 5-month dry season, and highest values about 2-3 months after the onset of the wet season. Variability in leaf water status according to tree size and season is discussed as a possible determinant of both the within-stand and seasonal variations in SM. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Clonal transmission of ESBL-producing Klebsiella spp. at a university hospital in Brazil

The present study was designed to determine the prevalence and extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) types in clinical isolates of Klebsiella spp. at a university hospital located in the Brazilian southern region (Ribeirao Preto, Sao Paulo) as well as their antibiotic susceptibility and genetic profiles. This study included 147 non-repeat Klebsiella spp. isolates collected from January to June 2000, of which 23 K. pneumoniae and 8 K. oxytoca were selected as ESBL producers by using the Oxoid combination disk method and Etest ESBL strip. beta-lactamases were characterized by IEF, PCR and sequencing assays using primers for ESBL genes. Antibiotic susceptibility was evaluated by MicroScan system. Dissemination of two major clones of ESBL-producing Klebsiella spp. occurred in the hospital. According to the results obtained in this study there was a clonal spread of CTX-M-producing K. oxytoca in five clinics and dissemination of ESBL-producing K. pneumoniae in the nursery and pediatrics wards.

Clonal relationships determined by multilocus sequence typing among enteropathogenic Escherichia coli isolated in Brazil

Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) infections are a leading cause of infantile diarrhea in developing nations. Multilocus sequence typing (MLST) characterizes bacterial strains based on the sequences of internal fragments in housekeeping genes. Little is known about strains of EPEC analyzed by MLST from Brazil. In this study, a diverse collection of 29 EPEC strains isolated from patients with diarrhea, admitted to the University Hospital of Ribeirao Preto, was characterized by MLST. Strain analysis demonstrated 22 different sequence types (STs), of which almost half (48%) were new, indicating a high genotype diversity. The 22 STs were divided by eBURST into 12 clonal complexes. It was not possible to correlate typical and atypical EPEC with other strains in the MLST database. This is the first study that analyzed EPEC strains from South America that are included in the E. coli MLST database. Nine (31%) out of 29 strains are part of the CC10 clonal complex, the major clonal complex in the database, which comprises 174 strains and 86 different STs, suggesting that these strains might be the most important intestinal pathogenic E. coli worldwide. Genetic relationships between typical and atypical EPEC, enterohemorrhagic E. coli, and enteroaggregative E. coli strains were not established by MLST.

Controlling the clonal spread of Pseudomonas aeruginosa infection

To evaluate nosocomial infections due to imipenem-resistant and imipenem-susceptible Pseudomonas aeruginosa, a case-control study that included genotyping was performed. Hospitalization for more than 15 days was independently associated with infection with an imipenem-resistant organism. Sixty-seven percent of the imipenem-resistant isolates analyzed and 23% of the imipenem-susceptible isolates analyzed belonged to a single clone. Intervention led to a decrease in the number of infections due to imipenem-resistant and imipenem-susceptible P. aeruginosa.

Dissemination of bla(KPC-2) by the Spread of Klebsiella pneumoniae Clonal Complex 258 Clones (ST258, ST11, ST437) and Plasmids (IncFII, IncN, IncL/M) among Enterobacteriaceae Species in Brazil

This article reports the spread of bla(KPC-2) in the Sao Paulo and Rio de Janeiro states, facilitated by globally spread K. pneumoniae clonal complex 258 (CC258) clones (ST258, ST11, and ST437) and a diversity of plasmids (IncFII, IncN, and IncL/M, two untypeable plasmids carrying Tn4401a or Tn4401b) successfully disseminated among species of the Enterobacteriaceae (Enterobacter cloacae, Serratia marcescens, and Citrobacter freundii). It also constitutes the first description of sequence type 258 (ST258) in Brazil, which was associated with a nosocomial hospital outbreak in Ribeirao Preto city.