205 - Nature et interactions de la matière

Le génome mitochondrial (ADNmt) est un petit ADN localisé dans les mitochondries, organites présents dans toutes les cellules animales et responsables de la production d’énergie sous forme d’ATP. La littérature le décrit de manière quasi unanime comme étant hérité de façon maternelle et porteur de 37 gènes. Treize d’entre eux codent pour des protéines qui ont un rôle clé dans le système de production d’ATP. Les 24 gènes restants sont requis pour leur traduction. Le « set » de protéines codées par l’ADNmt semble préservé à travers les espèces ce qui porte à croire que d’autres découvertes liées à cet ADNmt ne sont pas envisageables. Pourtant, de récentes recherches indiquent que l’ADNmt, y compris l’ADNmt chez l’humain, aurait une plus grande capacité codante qu’initialement imaginée, augmentant ainsi ses possibilités fonctionnelles. Ces recherches reposent entre autre sur la découverte de deux nouveaux gènes; Gau et Humanin. Nous suggérons qu’il est important de revoir notre description de l’ADNmt en décrivant le rôle « non-énergétique » de ces deux nouveaux gènes.?

Parmi l’ensemble des disciplines pratiquées à l’intérieur de la criminalistique figure la toxicologie judiciaire, jugée indispensable à la compréhension et la confirmation de nombreux cas d’intoxication avec drogues et poisons.

Malgré d’importants avancements réalisés depuis quelques années, la toxicologie judiciaire se heurte parfois à des problèmes de détection d’une substance absorbée à cause notamment de son métabolisme rapide dans les matrices biologiques usuelles analysées. En conséquence, certains dossiers d’intoxication volontaires ne sont pas menés à terme par les enquêteurs, en particulier ceux impliquant le GHB ou « drogue du viol » qui possède une fenêtre de détection restreinte dans le sang (6hrs) et l’urine (10-12hrs).

Le présent projet de recherche en chimie criminalistique s’inscrit dans un contexte de prévention de la criminalité et d’application de la loi. Ainsi, ce projet répond à un réel besoin de développer de nouveaux outils d’investigation en toxicologie judiciaire pour détecter le GHB dans des spécimens biologiques non traditionnels (i.e. les cheveux) plusieurs mois suivant son ingestion. Les méthodologies innovatrices développées en spectrométrie de masse impliquant l’application de sondes diagnostiques avec précurseur et métabolite pourront être utilisées mondialement pour étoffer certains éléments de preuve lors de procès où des actes criminels sont posés sous l’influence du GHB.

Contrairement à tous les autres animaux, qui ont un mode de transmission strictement maternel de l’ADN mitochondrial (ADNmt), plusieurs espèces de bivalves ont un mode de transmission de l’ADNmt unique : la « double transmission uniparentale ». Ces bivalves ont deux ADNmt distincts: un ADNmt M transmis par les mâles, retrouvé dans les spermatozoïdes, et un ADNmt F transmis par les femelles, présent dans tous les tissus chez les femelles, et dans les tissus somatiques chez les mâles.

De plus, ces bivalves possèdentdeux nouveaux gènes mitochondriaux, un dans l’ADNmt F et un dans l’ADNmt M. Ces gènes fabriquent des protéines dont le rôle est inconnu mais qui ne sont pas liées à la production d’énergie comme les autres protéines mitochondriales typiques. L’hypothèse privilégiée est que ces nouveaux gènes chez les bivalves auraient un rôle dans la détermination du sexe, une première dans le monde animal, c’est-à-dire l’implication directe de l’ADNmt dans la détermination du sexe.

L’objectif principal de mon projet de maîtrise consistait à caractériser la structure et la fonction de ces nouveaux gènes par des analyses bioinformatiques. Mes résultats suggèrent des fonctions dans l'apoptose, le transport vésiculaire et la signalisation cellulaire (tous des processus importants dans la détermination du sexe, la différenciation sexuelle ou la maturation des gamètes). Mes résultats appuient l’hypothèse d’un système de détermination du sexe impliquant l’ADNmt chez les bivalves.

Les mitochondries sont les organelles qui produisent la quasi-totalité de l’énergie consommée par les cellules. Leur singularité est dû au fait qu’elles possèdent leur propre génome (ADN mitochondrial ou ADNmt) distincts du génome nucléaire (ADNnu). Chez les animaux l’ADNmt est, contrairement à l’ADNnu, hérité seulement par la mère.

Exceptionnellement, un seul système va à l’encontre de cette « loi » d’hérédité : le système de double hérédité uniparentale (Doubly Uniparental Inheritance ou DUI) retrouvé chez plusieurs espèces de bivalves. Les espèces concernées possèdent ainsi 2 lignées d’ADNmt distinctes : une d’origine paternelle (ADNmt M) et une d’origine maternelle (ADNmt F). En favorisant la présence de deux génomes mitochondriales différents, une situation pouvant être fatale chez les autres animaux, ce système soulève des interrogations quant à son rôle évolutif. L’hypothèse privilégiée pour expliquer son maintien l’implique dans la détermination sexuelle.

L’affirmation de cette hypothèse implique une étude plus élargie de différents systèmes DUI. Pour cela, dans le cadre de ma maitrise, j’étudie la distribution de ce système au sein du groupe des bivalves en testant pour sa présence chez des familles où aucune investigation n’a encore été réalisée. Un autre de mes objectifs est d’établir si le DUI a une origine unique ou multiple. Les résultats préliminaires confirment la découverte du système DUI chez de nouvelles espèces et appuient l’hypothèse d’une origine unique.

Les couches minces de trioxyde de tungstène (WO3) sont devenues plus importantes dernièrement à cause de leurs propriétés intéressantes et leur haut potentiel en applications en appareils électrochromiques. Il est très bien connu que leurs propriétés de changement électrochromiques dépendent très sensiblement de leur nanostructure. Alors, une grande majorité du travail en recherche dans ce domaine présentement est dédiée aux techniques de contrôle des couches minces de WO3 afin d’assurer une augmentation de leur performance électrochromique.

Nous avons fait une étude systématique des couches minces de WO3 nanostructurées en utilisant une technique originale par variation de la distance source-substrat en sublimation à pression élevée et condensation. Cette technique est efficace à contrôler la grosseur des grains et donc la nanostructure des couches minces déposées. Une corrélation est établie entre les propriétés optiques et électrochromiques des couches minces de WO3 et la nanostructure. Les propriétés électrochromiques sont étudiées en utilisant un processus de lithiation sec développé dans notre laboratoire. Les résultats montrent que la nanostructure du film à une dépendance forte sur la distance source-substrat; ce qui influence sensiblement les propriétés électrochromiques. Ces résultats sont attendus d’aider à la conception d’appareils électrochromiques adaptés pour plusieurs applications.

Le développement du viriel, en mécanique statistique, fait appel aux sommes des poids de Mayer de tous les graphes 2-connexes ayant n sommets, pour n > 1. Une tendance récente en mathématiques discrètes consiste à calculer la valeur exacte ou asymptotique du poids de Mayer de graphes particuliers ou de familles spéciales de graphes, à partir de leur structure combinatoire. Le présent travail fait appel à la méthode des homomorphismes de graphes et à l’inversion de Möbius pour développer des relations entre les poids de Mayer et de Ree-Hoover et donner des formules explicites pour les deux poids pour certaines familles de graphes 2-connexes.

La loi de Newton suppose que l’ensemble des forces d’attraction sont additives. Cela permet de considérer que toute la masse est concentrée en un point situé au centre de la masse sphérique. Il en est de même des équations de la théorie d’Einstein qui reprennent cette notion de force centrale avec un champ de gravitation à symétrie sphérique autour de l’origine du champ. Pourtant, il n’y a aucun fondement théorique qui permet d’affirmer que les actions gravitationnelles sont parfaitement additives. En se détachant d’un certain dogmatisme on peut faire la supposition que l’action gravitationnelle entre les éléments de masse puisse être atténuée par la matière elle-même. Pour Majorana, la matière est la source d’un champ attractif et l’atténuation de l’attraction serait produite par la matière située entre deux masses. Pour Lesage la matière baigne dans un champ de confinement cosmique et les effets gravitationnels proviennent de l’atténuation même de ce champ externe, aussi l’atténuation de l’attraction va provenir de la matière situé à l’extérieur des deux masses. L’analyse des conséquences de l’atténuation montre que le modèle de Lesage est le seul viable. Indépendamment de la relativité générale, ce modèle ajoute une avance séculaire du périhélie des planètes en parfait accord avec les données. On montre que le facteur d’atténuation qu’on en déduit reste accessible mais est voisin des limites de détection des plus fines expériences sur la gravitation menées à ce jour.