206 - Organismes vivants

Les méningo-encéphalites chez les animaux sont dues en particulier à des agents pathogènes viraux et bactériens, mais l'étiologie parasitologique est moins fréquente; avec le réchauffement climatique, de grands changements dans le biotope de la faune aquatique sont apparus. La méningo-encéphalite amibienne primaire (MEAP) est depuis longtemps associée à une maladie humaine; elle a été observée chez les jeunes enfants ou les jeunes adultes exposés aux eaux chaudes polluées. Le parasite gagne le système cérébro-spinal par l'invasion de la muqueuse pituitaire et les bulbes olfactifs provoquant une maladie mortelle. Les deux seuls cas survenus naturellement chez les bovins ont été observés en Californie et au Costa Rica, mais ils n’ont pas été diagnostiqués cliniquement chez les animaux vivants. L’autre cas naturel a été décrit chez un tapir en Amérique du Sud. Notre cas de MEAP est une infestation naturelle par Naegleria fowleri observée chez une vache et une brebis avec des troubles nerveux, contaminés en buvant de l'eau chaude en pleine canicule. La MEAP aiguë et mortelle a été décrite cliniquement chez les deux animaux. Le trophozoite a été isolé du cerveau et du Liquide céphalo-rachidien . Le test de Flagellation a montré un trophozoite mobile. Une inoculation d'un bolus de trophozoïtes à un hamster a entrainé sa mort en dix jours ce qui a certifié que cette MEAP est dûe à Naegleria sp. Une QPCR de l'ADN du parasite a été effectuée pour identifier son espèce.

La mammite bovine à Staphylococcus aureus se caractérise habituellement par une infection sub-clinique difficile à éradiquer par l'administration d'antibiotiques, la bactérie y devenant très souvent résistante. La littérature nous rapporte l'application d'une nouvelle approche curative, l’utilisation de bactériophages, des virus qui ne s’attaquent qu’aux bactéries. Des essais d’infusion intramammaire de bactériophages ont été faits sur des vaches, avec des résultats mitigés. Certaines études ont démontré une meilleure efficacité des phages lorsqu’administrés de façon systémique plutôt que locale. Nous avons donc testé différents modes d’administration de phages, soit par voies intrapéritonéale et orale, afin d’en comparer l’efficacité face à l’infusion intramammaire. Nous avons établi que l’administration IP de nos phages permet de les retrouver en circulation à de bonnes concentrations et que certaines familles de phages semblent persister plus longtemps en circulation, ce qui représente un avantage dans la perspective où on les utiliserait à des fins prophylactiques ou curatives. La voie orale ne semble pas fonctionner, même après avoir neutralisé l’acidité gastrique. Suite à ces essais de pharmacocinétique, nous sommes à procéder à des essais de traitement par différentes voies d'administration, sur un modèle murin de mammite. Ce modèle a été standardisé et a fait l'objet de nombreuses publications.

La résistance aux antibiotiques est une problématique mondiale qui touche aussi négativement l’aquaculture québécoise. La bactérie Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida est l’agent étiologique de la furonculose, une importante maladie en aquaculture. Malheureusement, A. salmonicida possède plusieurs gènes de résistances aux antibiotiques tel que démontré par nos analyses génomiques. Cela illustre bien l’urgence de la situation et l’importance d’intervenir par un traitement alternatif. Les bactériophages sont des virus infectant spécifiquement les bactéries. Plusieurs études tendent à démontrer que les bactériophages pourraient être une alternative viable aux antibiotiques dans un contexte d’aquaculture. Cependant, une caractérisation génomique des relations de coévolution entre la bactérie cible (A. salmonicida subsp. salmonicida) et les virus est nécessaire afin de nous assurer de la fiabilité et de la sécurité d’un potentiel traitement par les bactériophages. Notre étude a permis d’isoler des bactériophages provenant de piscicultures québécoises et d’analyser leur génome avec des outils à la fine pointe de la technologie ainsi que d’effectuer des tests sur la capacité lytique des virus isolés. Les bactériophages s’avérant génétiquement compatibles pour un traitement pourront faire partie de potentiels cocktails de virus afin d’offrir une alternative économiquement viable aux industries aquacoles afin de se protéger contre la furonculose.

Aeromonas salmonicida, la bactérie à l’origine de la furonculose chez les salmonidés, peut subir différents réarrangements génomiques à la suite, par exemple, de conditions de croissance particulières. Les plasmides comptent parmi les éléments qui peuvent être modifiés par divers types d’événements de réarrangement. Ils peuvent être porteurs de résistance aux antibiotiques et de facteurs de virulence. La présente étude s’est intéressée aux petits plasmides pAsa1, pAsa2, pAsa3 et pAsal1 se trouvant dans cette bactérie. Un total de 75 souches bactériennes a été analysé par une digestion enzymatique de l’ADN afin d’établir leur profil plasmidique. Dix-sept souches provenant principalement d’Europe présentaient un profil inhabituel. Pour quatorze d’entre elles, l’un des quatre plasmides manquait. Les trois autres souches présentaient des plasmides supplémentaires ou modifiés. Après analyse génomique, deux de ces souches contiennent une version altérée du plasmide pAsal1 qui code pour un facteur de virulence nommé AopP. Dans les deux cas, le variant de pAsal1 inclut une séquence d’insertion ISAS5 en plus. La troisième souche possède un variant du plasmide pAsa2 contenant un nouveau gène de résistance au chloramphénicol. Cette étude démontre qu’à l’instar des grands plasmides retrouvés chez A. salmonicida, les petits plasmides subissent, eux aussi, des modifications incluant des modifications pouvant donner un avantage à la bactérie.

La furonculose, causée par la bactérie Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida, est une maladie répandue à travers le monde, et qui cause d’importantes pertes en aquaculture. L’émergence de résistances aux antibiotiques chez cette bactérie complique les traitements. Dans cette étude, nous présentons une analyse de génomique comparative entre plusieurs variants d’un plasmide, pAsa4, portant plusieurs gènes de résistance aux antibiotiques. Les génomes de 34 souches d’A. salmonicida ont été obtenus par séquençage à haut débit, et les variants de pAsa4 ont été assemblés de novo, puis annotés et comparés à l’aide d’outils bio-informatiques. Cinq souches provenant d’Europe ou d’Amérique possèdent ce plasmide. Toutes ces versions portent une combinaison transposon-intégron (Tn21-In2) qui permet d’accumuler et d’exprimer des gènes de résistance aux antibiotiques et aux métaux lourds. Le plasmide pAsa4 montre aussi une certaine plasticité, caractéristique déjà observée chez d’autres plasmides d’A. salmonicida. Plus particulièrement, la composition et la distribution des éléments mobiles de l’ADN varient d’un plasmide à l’autre, et des additions/délétions de blocs de gènes se sont produites. Certaines des variations observées affectent les résistances aux antibiotiques, et possiblement la propagation du plasmide. Le plasmide pAsa4, spécifique à A. salmonicida, est donc un élément à considérer dans la problématique de l’évolution des résistances aux antibiotiques en aquaculture.

Un cas très rare de gangrène sèche des extrémités a été observée chez un jeune veau avec nécrose des de l’extrémité membres postérieurs, des oreilles et de l’extrémité de la queue (figure 1). L’examen clinique poussé et le diagnostic différentiel avec d'autres causes de gangrène sèche tels: l’engelure, la diarrhée virale bovine, l’ergotisme et l'intoxication par la fétuque et ont été faits, L’enquête approfondie des circonstances de la survenue de la maladie nous ont fait suspecter la transmission verticale d’une salmonellose. La recherche en laboratoire des germes en cause a révélée la présence d'une infection à Salmonella et sa détection, selon la méthode ISO 6579 et 2002 modifiée, dans les viscères du veau ont conduit à l'isolement de Salmonella spp suivi d’un sérotypage aboutissant à Salmonella Dublin. Une relation a été suggérée entre l’apparition de cette maladie et la circulation de l’agglutinine froide associée à une anémie hémolytique auto-immune qui conduit à une ischémie tissulaire des extrémités chez le veau.

Les hétérophiles des oiseaux sont l’équivalence des granulocytes neutrophiles chez les mammifères. Ces granulocytes constituent le premier bouclier contre l’invasion des microorganismes et, pour cela, sont équipés de mécanismes antimicrobiens très efficaces. Cette étude a été réalisée sur des poulets de chair qui sont divisés d’une façon aléatoire en deux groupes, l’un contrôle et l’autre subissant une ablation chirurgicale de la bourse de Fabricius (BF) 24h après l’éclosion. Les hétérophiles sont obtenues durant la phase exsudative d’une réponse inflammatoire provoquée. Les hétérophiles sont mis en commun pour chaque groupe, les granulations cytoplasmiques sont récupérées par centrifugation de gradient de densité et le contenu protéique est extrait. L’activité antibactérienne de ces extraits a été testée contre des souches standards de S. aureus et E. coli par une méthode très sensible de diffusion radiale. L’existence d’une zone d’inhibition montre l’existence de molécules à activité antimicrobienne puissante. Une différence existe dans les zones d’inhibition observées entre les deux groupes. Néanmoins ce résultat demande confirmation, mais pourrait suggérer l’influence de la BF sur cette activité antibactérienne. Des études plus approfondies sont donc nécessaires pour comprendre l’effet exact de la BF sur l’activité antibactérienne des hétérophiles, et l’impact sur la réponse immunitaire innée que cela pourrait avoir lors de l’atteinte de celle-ci dans certaines pathologies.

Une augmentation des activités de navigation dans l'Arctique, résultant du réchauffement climatique et de l'exploitation des ressources, peut accroître les risques d’introduction d'espèces aquatiques envahissantes dans cette région. Nous avons examiné, à l'échelle de l'Arctique canadien, la distribution spatiale potentielle d’un groupe d’espèces envahissantes dans les conditions environnementales actuelles, puis projetées dans le futur, à la moitié du siècle. Les résultats de la modélisation de l'habitat dans les conditions environnementales actuelles et futures ont montré que des espèces comme le crabe royal rouge (Paralithodes camtschaticus), le crabe vert (Carcinus maena), la crevette squelettique japonaise (Caprella mutica), la mye (Mya arenaria) et le bigorneau (Littorina littorea) trouveraient un habitat adéquat dans plusieurs régions de l’Arctique canadien comme dans la baie d'Hudson et la mer de Beaufort. Le but de ces travaux de recherche est d'identifier des espèces qui, dans le contexte des changements climatiques, représentent un danger élevé d’invasion.

L’épithélium de jonction adhère à la surface minéralisée de la dent grâce à la lame basale unique (BL). Cette adhésion unique est essentielle au maintien de la santé parodontale et nécessite des composants spéciaux. De nouvelles protéines ont été identifiées -AMTN, ODAM- et localisées dans la BL. Ces protéines, dont les fonctions sont obscures, n’ont pas d’homologue et aucune donnée ne concerne leurs structures. Puisque la fonction d’une protéine est reliée à sa structure, notre but est de les caractériser structuralement et d’étudier leurs interactions afin de déterminer leurs fonctions. Des complexes protéiques obtenus par gel filtration révèlent, par des images tridimensionnelles d’AFM, des complexes globulaires d’environ 30nm de diamètre et d’une hauteur d’environ 2,5nm. Le mélange des protéines crée de plus gros complexes suggérant des interactions. La MET confirme ces données suggérant une indépendance de la forme obtenue vis à vis du substrat utilisé. Le dichroïsme circulaire et le SAXS révèlent que les protéines ont une portion déstructurée importante. Ces portions sont connues pour augmenter la capacité de fixation en plus de promouvoir les interactions. Notre travail a permis les premières observations de ces protéines et suggère qu’elles sont capables de s’auto-assembler. Leur capacité de s’associer soutient l’hypothèse que in vivo elles participent à former la BL. Elles pourraient contribuer au diagnostic, à la prévention et au traitement de la maladie parodontale.

Les enjeux environnementaux auxquels sont confrontées nos sociétés doivent faire l’objet de débats éclairés s’appuyant sur des informations objectives. L’éventuelle construction d’un terminal pétrolier à Cacouna est l’un de ces enjeux. La communauté scientifique doit contribuer à ce débat par la diffusion de toute l’information sur l’écosystème du St-Laurent dont elle dispose. Les oiseaux de rivage présentent de grands défis de conservation. Au Canada, près de 80% des populations sont en déclin. Afin de documenter la répartition spatiale des oiseaux de rivage au cours de la migration automnale sur la rive sud du St-Laurent, des inventaires ont été réalisés durant la migration automnale en 2011 et en 2012 dans 30 sites distribués à tous les 5 km de St-Jean-Port-Joli à St-Simon-sur-Mer. Cinq de ces sites étaient situés à l’intérieur d’un rayon de 15 km de l’éventuel terminal pétrolier, soit dans une zone pouvant être considérée à risque en cas de déversement. Respectivement 29% et 47% de tous les oiseaux recensés en 2011 et en 2012 l’ont été dans ces 5 sites. Dix-neuf espèces y ont été détectées dont le bécasseau maubèche de la sous-espèce rufa, menacé de disparition au Canada. Aussi, 61% et 86% de tous les bécasseaux maubèches recensés en 2011 et en 2012 l’ont été dans ces 5 sites. Ces résultats suggèrent que le secteur sélectionné pour le terminal pétrolier est vraisemblablement important pour la conservation des oiseaux de rivage et du bécasseau maubèche en particulier.

Les alcaloïdes constituent une classe de composés produits par divers organismes. Ceux-ci possèdent de puissantes activités biologiques souvent exploitées par la médecine moderne. Les alcaloïdes synthétisés par les plantes d’Amaryllidacées (AAs) possèdent des effets biologiques multiples ce qui explique leur utilisation dans divers domaines tels que la pharmaceutique et la cosmétique. Malheureusement, les AAs sont produits en petites quantités dans les plantes, et l’application de biotechnologies telles que le génie génétique pour augmenter la quantité de ces alcaloïdes est présentement difficile à cause du manque d’information sur les gènes et les enzymes impliqués dans la biosynthèse des AAs. L’objectif de la recherche présentée est d’augmenter les connaissances sur la biosynthèse des AAs. Précisément, par la caractérisation de gènes codant pour les enzymes biosynthétiques produisant les précurseurs des AAs. En utilisant l’information connue chez d’autres familles de plantes, des enzymes ont été proposées comme étant responsables de la production de composés précurseurs des AAs. La présence de gènes codant pour les enzymes proposées fut confirmée par amplification par PCR, électrophorèse sur gel et séquençage des amplicons. Les séquences confirmées seront utilisées pour des études d’expression génique par PCR quantitative en temps réel dans différents tissus et espèces d’Amaryllidacées. Ces résultats contribuent à l’avancement des connaissances sur le métabolisme des AAs.

Les environnements arctiques et subarctiques connaissent une exposition prolongée aux rayonnements solaires, le soleil étant présent jusqu’à 24 heures par jours à certains moments de l’année. Pourtant, des organismes vivants de tous les groupes trophiques ont élu domicile dans ce type de milieu. Le présent projet amène de nouveaux éléments de compréhension sur la réponse physiologique à une exposition prolongée aux rayonnements UV d’un groupe phare de l’écosystème arctique : le zooplancton, tout en établissant le rôle de la ploïdie dans l’efficacité de cette réponse. Des daphnies, modèle reconnu en écologie et en génétique, ont été récoltées au cours du mois de juillet 2014 dans plus de 30 étangs toundriques et rocheux à Churchill, MB. Il fut établi par cytométrie en flux que les étangs échantillonnés contenaient principalement des clones diploïdes et triploïdes. La réponse physiologique des clones sera éventuellement mesurée par PCR en temps réel suite à des traitements expérimentaux d'exposition aux UV. D’autres analyses ont été réalisées sur le terrain pour comprendre les paramètres des étangs influençant l’intensité de la réponse pigmentaire observée chez les daphnies. Principalement, la piste du carbone organique dissout (DOC), limitant la pénétration des UV dans la colonne d’eau et, par le fait même, amoindrissant la réponse de protection des individus, a été explorée. On dit que deux têtes valent mieux qu’une, mais est-ce que trois chromosomes valent mieux que deux?

Dans un contexte de développement durable, de plus en plus d’études visent à valoriser des déchets industriels dans de nouvelles constructions (remblais, fondations de voiries…). Ainsi, des sédiments, des cendres, des résidus industriels ou encore des sols contaminés peuvent être traités et réutilisés à de nouvelles fins. Parmi l’ensemble des techniques de valorisation, nous nous sommes intéressés à la biocalcification, qui constitue une méthode émergente d’amélioration des sols en place. Son principe repose sur l’injection de bactéries, d’urée et de sels de calcium, qui conduisent à la formation d'un précipité de calcite dans le milieu encaissant.

Les premières recherches menées par des laboratoires australiens, néerlandais, américains, français et canadiens se sont avérées très prometteuses en termes de performances des sols biocalcifiés, mais se sont essentiellement limitées à des sols granulaires grossiers (amélioration de la capacité portante, densification, résistance à la liquéfaction…). L’originalité de l’étude réside dans l’implémentation de la technique hors terre, sur des sols fins et remaniés, à des fins de valorisation en fondation de voiries. À cet effet, nous présenterons les résultats d’essais cycliques de gel-dégel sur des silts biocalcifiés, ainsi que l’évolution de leur capacité portante en fonction du temps. Finalement, nous formulerons des recommandations quant à l’utilisation de cette méthode pour l’amélioration des performances des matériaux de voirie.

Les travaux présentés lors de la conférence de l’ACFAS porteront sur les étapes 1 et 2.

Mon sujet de recherche est axé sur un nouveau procédé d’amélioration des sols, la biocalcification. Le procédé vise à augmenter la capacité portante d’un sol granulaire par l’injection de bactéries favorisant la précipitation de calcite. Le procédé est relativement simple puisqu’il consiste à injecter la bactérie Sporosarcina pasteurii, puis des nutriments et un sel de calcium destinés à la précipitation. Cette précipitation crée une cohésion et augmente la densité et la résistance des sols traités.

Le travail effectué se concentre sur l’application de cette technique en parasismie et vise à évaluer les effets de la biocalcification sur l’interaction sol-structure lors d’un séisme. La recherche comprend trois étapes, à savoir : des essais cycliques et triaxiaux sur différents sols biocalcifiés, l’implémentation de lois de comportement et l’estimation de l’amélioration attendue sur un cas réel.

La première étape comprend différents essais de laboratoire sur des sols traités et non-traités et vise à quantifier l’augmentation de la portance et de la rigidité du sol.

La seconde étape consiste à adapter une loi de comportement adaptée d’autres modèles de référence tels celui développé par Fauriel (2012).

La troisième étape porte sur une modélisation en éléments finis d’essais pilotes, qui seront réalisés sur la plaque sismique du laboratoire de structure de Polytechnique Montréal.

Les bio-minéraux sont partout dans le monde, sous forme de coraux, d’os ou encore de roches. La bio-calcification est un procédé d’amélioration de sols en place inspiré de processus naturels, qui utilise des microorganismes pour produire de tels minéraux inorganiques. Depuis le début du 21^ème siècle, plusieurs chercheurs ont développé cette biotechnologie novatrice basée sur l’injection de bactéries, de nutriments et de sels de calcium, qui conduisent à la formation de calcite. Celle-ci crée ainsi une cohésion entre les particules du milieu granulaire et conduit à l’amélioration des sols en place.

Dans le domaine géotechnique, plusieurs recherches ont été axées sur le phénomène de l’érosion interne de matériaux granulaires. Des travaux portant sur la suffusion et l’auto-filtration ont fait l’objet d’études antérieures et la plupart des auteurs ont proposé des essais expérimentaux et des modélisations numériques permettant de quantifier la susceptibilité des sols vis-à-vis de ce phénomène. Pour lutter contre l’érosion interne, des techniques de filtres ont été développées et sont maintenant intégrées dans la conception des ouvrages en remblai. Toutefois, dans le cas d’un filtre déficient ou de l’absence de filtre, il n’existe pas de solution faiblement intrusive permettant de lutter contre le phénomène de l'érosion interne. Face à cette problématique, l’étude vise à démontrer le gain de résistance à l’érosion interne dans des sols granulaires traités par bio-calcification.

Dictyostelium discoideum est un protozoaire ubiquitaire des sols humides dont l’alimentation se résume principalement à l’ingestion de bactéries. Certains micro-organismes internalisés peuvent toutefois résister à la dégradation enzymatique dans les lysosomes de l’amibe et être enrobés dans des corps multilamellaires (CML) puis excrétés dans l’environnement. L’enrobage de bactéries est connu pour protéger les bactéries ainsi enveloppées contre différents stress environnementaux et est suspecté de contribuer à la propagation bactérienne. L’objectif de la présente étude, en utilisant l’amibe modèle Dictyostelium discoideum, est de déterminer le mécanisme d’enrobage de bactéries qui demeure encore inconnu. Ainsi, quatre protéines majeures des CML ont été identifiées par SDS-PAGE et spectrométrie de masse, dont la protéine Gp17. La présence de cette protéine sur les CML a été confirmée en microscopie à fluorescence à l’aide d’un anticorps spécifique. De plus, l’analyse protéomique des CML a permis d’identifier des épitopes potentiels reconnus par l’anticorps H36, un second anticorps ciblant les CML. La découverte de ces marqueurs des CML permettra d’étudier la formation de ces structures au niveau moléculaire chez l’amibe. Une meilleure compréhension des processus liés à la formation des CML pourra ultimement permettre d’évaluer le rôle de l’enrobage bactérien dans la survie et la propagation bactérienne en milieu environnemental.

L’amibe est un protozoaire se nourrissant majoritairement de bactéries. D’ordinaire, les bactéries ingérées sont digérées lors du processus de phagocytose. Or, certains microorganismes peuvent survivre à leur transit à travers la voie phagocytique. Ceux-ci sont capables de résister à la dégradation enzymatique et sont ainsi enrobés dans des corps multilamellaires (CML) avant d'être excrétés dans le milieu environnant. Les bactéries, ainsi enrobées, se montrent plus résistantes à divers stress. L’enrobage de bactéries est ainsi suspecté de contribuer à la persistance de certaines bactéries dans l’environnement et à la propagation de maladies infectieuses. Dans l’optique de mieux comprendre le processus d’enrobage, la présente étude a ciblé deux protéines amibiennes, Tom1 et Eps15, comme des acteurs potentiellement impliqués dans la formation des CML. L’analyse de la voie endocytique d’amibes mutantes pour lès gènes codant pour ces protéines a permis d’évaluer divers paramètres, tels le nombre et la taille des lysosomes produits. Dans un contexte de phagocytose active Eps15 régulerait à la baisse la production de CML ou à la hausse la sécrétion de ceux-ci alors que Tom1 agirait comme son antagoniste. Les résultats obtenus suggèrent donc que les protéines Eps15 et Tom1 pourraient réguler la production ou la sécrétion de CML. Une compréhension globale des étapes de l’enrobage bactérien permettra de préciser le rôle des amibes dans la survie des bactéries dans l’environnement.