206 - Organismes vivants

Les chauves-souris (Chiroptera : Mammalia) de l’Amérique du Nord sont victimes du déclin le plus important jamais observé chez un groupe de mammifères actuels. Le syndrome du museau blanc (SMB), une maladie d’origine fongique qui colonise la peau des chauves-souris en hibernation, est la cause de la mortalité de masse observée chez ces populations. Le microbiome cutané, c’est-à-dire la communauté de microorganismes vivant en symbiose avec la peau d’un organisme hôte, pourrait contribuer à la compréhension de cette maladie et à l’élaboration de solutions. Cependant, il n’y a que très peu de connaissances sur la dynamique du microbiome cutané chez les animaux. La présente étude avait pour objectif l’acquisition de données fondamentales sur le microbiome cutané des chiroptères. À cet effet, l’influence des facteurs de la phylogénie et de l’habitat sur le microbiome de deux espèces de chauves-souris néotropicales (Artibeus jamaicensis et Carollia perspicillata) de la famille des Phyllostomidae a été étudiée en habitats contrôlés. L’analyse des communautés de microorganismes de la peau a été effectuée avec le séquençage de la région V4 de l’ADN ribosomal 16S. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre la dynamique de modulation du microbiome cutané chez les chiroptères et apportent de nouvelles perspectives dans le contexte de la maladie dévastatrice du syndrome du museau blanc.

Le « DNA Fragmentation Factor » DFF40 est une endonucléase nucléaire intervenant durant l’apoptose. Cependant, nos résultats ont montré qu’une fraction O-glycosylée du DFF40 a une localisation membranaire. De plus, une analyse in silico (MitoProt II) a révélé une séquence de localisation mitochondriale en N-term. Le but de notre étude est donc d’investiguer si le DFF40 se trouve au niveau de la mitochondrie et quelle y serait sa fonction. Premièrement, la localisation a été validée. (1) Une analyse d’immunofluorescence en microscopie confocal sur des cellules HepG2 a révélé l’augmentation lors de l’apoptose de la colocalisation entre un marqueur mitochondrial (MitoTracker®) et le DFF40. (2) La localisation mitochondriale a été observée en microscopie électronique dans les cellules HepG2 et Jurkat. Deuxièmement, l’altération de la partie N-term de la protéine pour sa localisation mitochondriale a été observée. En effet, la colocalisation est plus faible avec l’anticorps ciblant cette partie et les protéines observées suite à la séparation des fractions cytoplasmique et mitochondriale montrent une protéine clivée non résistante à un traitement par la protéinase K. Cela suggère que la protéine clivée se situe dans la membrane externe de la mitochondrie. La fonction du DFF40 n’y est pas connue. Notre laboratoire envisage donc d’investiguer son rôle dans la production de stress oxydatifs et dans la mitophagie, lors de l’apoptose ou non.

Les cellules épithéliales peuvent migrer en groupe lors de processus du développement embryonnaire et de l'invasion collective de carcinomes. Ce mécanisme de migration collective nécessite la réorganisation des jonctions cellule-cellule apicales et la formation d'extension de membrane au front migratoire. Les cellules en migration génèrent et s'adaptent aux forces mécaniques détectées au niveau de leurs jonctions cellulaires. Cette adaptation implique un remodelage de ces jonctions grâce à des mécanismes contrôlant le trafic des membranes. Malgré l'importance de ces mécanismes dans ces processus, ils sont encore peu compris.

La fermeture ventrale, une étape du développement embryonnaire de Caenorhabditis elegans, consiste en la migration collective de cellules épithéliales vers la partie ventrale de l'embryon. Nous avons récemment montré que trois gènes, rga-7, wsp-1 et toca-1/2 contrôlent la migration de ces cellules et la formation de nouvelles jonctions à la ligne ventrale de l'embryon. Leurs fonctions moléculaires dans ces processus sont cependant inconnues. Considérant la fonction de certains de ces gènes dans d'autres systèmes, nous pensons qu'ils réguleraient les mécanismes d'endocytose lors du remodelage des jonctions cellule-cellule. Nos résultats préliminaires suggèrent en effet, que TOCA-1/2 régulerait l'accumulation de trois protéines jonctionnelles (HMR-1, HMP-1, DLG-1) lors de la formation des jonctions cellule-cellule au niveau de la ligne ventrale de l'embryon.

La plupart des toxines insecticides de Bacillus thuringiensis (Bt) perméabilisent la membrane intestinale des insectes sensibles en formant des pores peu sélectifs qui abolissent le potentiel électrique et les gradients ioniques au niveau de cette membrane. La destruction du tissu intestinal qui en résulte entraîne une septicémie, puis la mort de l'insecte. Plusieurs de ces toxines ont été étudiées en utilisant des vésicules purifiées de la bordure en brosse intestinale d’insectes sensibles. Malheureusement, la membrane intestinale de beaucoup d’insectes sensibles aux toxines de Bt ne forme pas des vésicules suffisamment étanches. Le présent travail vise donc à développer une technique de production de liposomes et de protéoliposomes suffisamment étanches pour l’étude des effets de ces toxines. La perméabilité de ces vésicules artificielles est évaluée avec des expériences de gonflement osmotique fondées sur des mesures de diffusion de la lumière. Elle est également détectée en mesurant l’abolition du potentiel membranaire à l’aide de DiS-C₃(5), une sonde fluorescente sensible au potentiel membranaire, ou le relargage de molécules fluorescentes telles que la carboxyfluorescéine préalablement emprisonnées dans les vésicules. Le rôle d’éventuels récepteurs membranaires dans l’efficacité et la spécificité des toxines sera examiné en incorporant dans ces vésicules artificielles des protéines et des lipides de la membrane intestinale provenant d’insectes ravageurs.

Plusieurs signaux électromyographiques (EMG) sont requis pour profiter pleinement d’une prothèse moderne du membre supérieur alors que l’amputation a réduit le nombre de muscles disponibles. Toutefois, comme le biceps brachii (BB) est formé de 6 compartiments individuellement innervés, si une activation volontaire de chacun d’eux était possible, le nombre de signaux de contrôle provenant de ce muscle serait alors multiplié. Pour explorer ceci, 10 signaux EMG ont été captés autour du biceps contracté de 10 sujets normaux alors que leur bras droit et leur main prenaient différentes positions. La valeur quadratique moyenne (RMS) de ces signaux a été associée, dans un modèle circulaire du bras, à la présence d’un maximum de 6 dipôles de courant. La position angulaire et radiale ainsi que l’intensité relative de ces dipôles ont servies dans des simulations où l’humérus, les muscles, le gras et la peau du bras était modélisés par 4 cylindres concentriques. Une bonne correspondance a été obtenue entre les valeurs RMS expérimentales et le résultat des simulations. Avec l’hypothèse que les compartiments du BB sont d’égales surface et placés côte-à-côte à l’intérieur du muscle, les dipôles se sont retrouvés plus souvent dans 2 compartiments correspondant soit au chef court ou au chef long du biceps selon que le bras était plié ou en position étendue. Suite à un traitement de ces signaux, il apparait donc que 4 différents signaux de contrôle puissent être obtenus du biceps brachii.

Bacillus thuringiensis sérotype israelensis produit quatre toxines entomocides utilisées à grande échelle pour le biocontrôle des populations de diptères nuisibles et vecteurs de maladies : Cry4Aa, Cry4Ba, Cry11Aa et Cyt1Aa. Chacune de ces toxines présente un effet létal sur différents insectes mais, lorsqu’elles sont combinées, on observe un effet synergique et l’absence de résistance. Bien que cette synergie soit bien documentée par des tests de toxicité, il existe très peu d’information sur son mécanisme aux niveaux cellulaire et moléculaire. À l’aide de l’intestin isolé de la larve du moustique Aedes aegypti, le principal vecteur du paludisme, et de microélectrodes, nous avons observé une abolition complète du potentiel membranaire en présence de Cyt1Aa. Celle-ci se produit cependant plus rapidement lorsque la Cyt1Aa est utilisée en même temps que la Cry4Aa ou la Cry4Ba.D’autre part, des expériences réalisées avec la sonde calcique Fura2-AM sur des cellules isolées de l’épithélium intestinal du moustique montrent une augmentation progressive du calcium intracellulaire en présence de Cyt1Aa, mais une perte totale du signal, reflétant la lyse cellulaire, lorsqu’elle est administrée avec Cry4Ba. On observe également en présence de Cyt1Aa et de Cry4Aa, une forte montée de calcium avec lyse apparente des cellules. Ces résultats illustrent une interaction complexe entre ces toxines et leurs cellules cibles.

La cryoconservation est une méthode utilisée afin de pouvoir conserver à long terme des cellules à de très basses températures. Cependant le cycle gel/dégel cause des dommages aux cellules et peuvent entrainer la mort cellulaire. Ce problème peut être contré par l’utilisation d’agent de cryoconservation tel que le Diméthyl Sulfoxide (DMSO). Même s’il est l’un des plus utilisés actuellement, cet agent est toxique pour les cellules et doit être retiré rapidement après décongélation. Il serait donc intéressant de développer de nouveaux agents de cryoconservation moins toxiques et idéalement plus efficaces. Il a été démontré qu’un extrait brut de protéines de blé permet une meilleure cryoconservation des hépatocytes, qui sont très utilisés dans le domaine pharmaceutique et médical. L’analyse de cet extrait a permis d’identifier plusieurs protéines ayant potentiellement une activité cryoprotectrice dont l’énolase, connue pour son rôle dans la glycolyse, et une 2-Cys peroxiredoxine, connue pour son activité antioxydante. Des tests de cryoconservation ont confirmé que ces protéines possèdent une activité cryoprotectrice puisqu’elles maintiennent la viabilité et les fonctions des hépatocytes après décongélation. De plus, ces protéines protègent les cellules du stress oxydatif occasionné par la congélation. Le développement de nouveaux agents permettrait d’améliorer la disponibilité des cellules et constituerait une avancée majeure dans le domaine de la cryobiologie.

Les forêts post-agricoles d’Amérique du Nord ont une régénération insuffisante, qui nécessite l’intervention humaine. La lumière et le broutage par les cervidés ont été identifiés comme facteurs limitant la régénération artificielle dans ces zones.
Notre but est de comparer l’effet combiné de i) différentes largeurs d’ouvertures par bandes et ii) différentes protections contre le broutage sur le développement d’une régénération artificielle de deux espèces feuillues (bouleau jaune et chêne à gros fruit) en forêt post-agricole. Le niveau de lumière est augmenté en pratiquant des ouvertures dans la canopée de trois différentes largeurs (3, 6 et 9 mètres), mais il est diminué par l’utilisation de protections contre les cerfs (grillage avec mailles de différentes tailles autour de chaque arbre).
La croissance en hauteur est accrue dans les plus grandes ouvertures (6 et 9 mètres), qui induisent un niveau de lumière supérieur. Toutefois, la différence entre ces deux ouvertures est faible. Les protections vont étioler les arbres, de façon proportionnelle à la quantité de lumière qu’elles bloquent, mais vont aussi limiter la croissance en hauteur.
Un niveau d’intervention intermédiaire (6m) limite les perturbations du milieu liées à l’intervention, tout en favorisant la croissance en hauteur. Les protections plus opaques n’offrent aucun avantage. Cette technique pourrait servir pour régénérer les forêts suite au passage destructeur de l’agrile du frêne.

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 l’agriculture. Malheureusement, les AAs sont produits en petites quantités dans les plantes et l’application de biotechnologies 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 PCR, électrophorèse sur gel et séquençage des amplicons. Les séquences confirmées ont été utilisées pour des études d’expression génique par PCR en temps réel dans différents tissus et stades développementaux de Narcissus papyraceus. Les résultats obtenus ont été corrélé avec le profil des AAs généré par chromatographie (HPLC). Ces résultats contribuent à l’avancement des connaissances sur le métabolisme des AAs et procurent des outils génétiques pour la production hétérologue de ces composés de haute valeur.

Le phytoplancton marin aflagellé peut réguler sa densité cellulaire afin de moduler sa vitesse de chute ou de montée dans la colonne d’eau et d’optimiser l’utilisation des nutriments et de la lumière. Par exemple, les diatomées géantes réalisent des migrations verticales, profitant de l’énergie lumineuse en surface le jour et des nutriments en profondeur la nuit. De plus, plusieurs espèces phytoplanctoniques de petites tailles augmentent leur densité et leur vitesse de chute en surface (à faibles concentrations de nitrate) pour faciliter l’atteinte de zones de la colonne d’eau plus riche en nitrate. Nous avons calculé le coût énergétique de trois mécanismes physiologiques (synthèse de paroi cellulaire, de polysaccharide ainsi que remplacement de soluté organique de différentes densités) modulant la vitesse de montée et de chute chez quelques espèces phytoplanctoniques sélectionnées dont la croissance est limitée ou non par les nitrates. Les résultats montrent que les trois stratégies cellulaires étudiées peuvent agir à titre de ballast à un coût énergétique correspondant à moins de 12% de l’énergie totale investie dans la croissance. Le remplacement de solutés organiques pour permettre la migration verticale d’une diatomée géante serait beaucoup plus coûteux que le stockage et la mobilisation de polysaccharides. Cette étude nous renseigne sur les avantages sélectifs potentiels de différentes stratégies de modulation de la flottabilité chez le phytoplancton marin aflagellé.

Au Québec, l’utilisation grandissante du milieu forestier boréal comme zone d’exploitation des ressources ou comme territoire de loisir accroit d’autant le risque encouru par les usagers de ce milieu de s’y retrouver un jour confrontés à une situation critique ou de survie. Ces situations critiques peuvent parfois conduire des personnes à vivre un séjour en état de grande précarité, notamment sans autres moyens de subsistance que les ressources naturelles disponibles. Dans ce contexte, l’objectif de la recherche est de dresser un portrait scientifique de l’utilité de la flore québécoise, soit d’inventorier les plantes comestibles de la zone boréale offrant à des victimes de situations de survie un potentiel réel pour favoriser le maintien des fonctions vitales par le biais de l’alimentation.

Cette recherche est de type opérationnel et se fonde sur une méthodologie mixte et expérimentale. L’outil final dont elle visait l’élaboration est une liste d’espèces végétales indigènes de la forêt boréale, hiérarchisées selon leur potentiel d’utilité effective (PUE). Ce potentiel a été établi grâce à une analyse multicritères de la répartition spatiale de la flore, de sa disponibilité temporelle, de son accessibilité physique, de sa valeur nutritionnelle et de son acceptabilité gustative. La connaissance de ce potentiel contribuera à la prévention des usagers et à la gestion des risques en relativisant la disponibilité et l’usage alimentaire de la flore en territoire nordique.

Une étude antérieure portant sur le déploiement de l’attention visuo-spatiale dans la reconnaissance de mots fournit des observations suggérant un traitement privilégiant l’information pertinente, i. e. la valeur diagnostique de la position de la lettre dans le mot (Blais et al., 2009). La présente étude fait usage de la technique de sonde attentionnelle afin de ré-examiner cette question avec une autre approche expérimentale. L’application de cette technique dans ce contexte implique de présenter aux participants des mots (4 lettres; durée de 200 ms) qui doivent être lus à voix haute. Se superpose à ce mot une ligne horizontale ou verticale dont la localisation (centrée sur l’une des lettres) et le moment de présentation varient de manière aléatoire. La tâche principale consiste à indiquer l’orientation de la ligne. La variable dépendante est la performance des participants à la sonde attentionnelle, qui sert d’indicateur de la distribution de l’attention visuelle à travers l’espace et le temps. L’objectif principal consiste à déterminer le déploiement de l’attention visuo-spatiale lors de la reconnaissance de mots écrits. Trente et un lecteurs normaux ont participé. Les profils de temps de réaction et de taux d’erreurs suggèrent un avantage des trois premières lettres par rapport à la quatrième au travers du temps. Ces résultats seront comparés avec un observateur idéal, qui attribue une valeur informative moyenne pour chaque lettre à partir de la liste de mots utilisée.

L’écosystème de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent (EGSL) est de plus en plus soumis à divers stresseurs d’origine anthropique qui menacent sa biodiversité. Une grande diversité de mammifères marins fréquente l’EGSL mais celle-ci compte plusieurs espèces ayant un statut préoccupant. L’EGSL présente une combinaison de caractéristiques favorisant une forte productivité biologique dans certaines zones qui semblent attirer davantage d’espèces de mammifères marins. Or, les assemblages d’espèces sont un élément important de la caractérisation de la biodiversité. L’objectif du projet est de prédire la distribution des assemblages de mammifères marins de l’EGSL à l’aide d’un modèle et de générer des cartes de probabilité de présence en considérant que la distribution des assemblages est hétérogène et régie par différentes variables environnementales. Plus de 170 inventaires ont été effectués entre 1988 et 2015 sur des portions variables de l’aire d’étude à diverses périodes de l’année. Des analyses multivariées et des modèles additifs généralisés seront utilisés afin de déterminer la relation entre les observations de mammifères marins et la température, l’altimétrie de surface, la chlorophylle a, la bathymétrie et la pente. Ce projet propose le développement d’un nouvel outil qui permettra d’augmenter nos connaissances sur les assemblages de mammifères marins et de contribuer à la préservation de l’intégrité d’un écosystème unique situé dans une région d’intérêt économique majeur.

Plusieurs mouvements sont possibles avec une prothèse myoélectrique moderne du membre supérieur. Ceci requiert toutefois plusieurs signaux de contrôle. Comme le biceps brachii (BB) est composé de 6 compartiments individuellement innervés, on pourrait obtenir 6 signaux de contrôle du BB. À cette fin, des signaux électromyographiques (EMG) ont été captés transversalement à la surface du biceps alors que le bras et la main prenaient différentes positions. De plus dans ces différentes positions, des images ultrasonores (US) ont été captées pour voir sous la peau, les changements affectant la surface du BB, la distance entre l’humérus et la veine céphalique (VC) et basilique (VB) ainsi que les angles entre une ligne horizontale passant au sommet de l’humérus et ces 2 veines. Les images de 6 sujets sains et de 3 personnes amputées sous le coude ont été analysées. À mesure que la main passe de pronation à supination, la surface du BB augmente alors que pour les distances, la VC s'éloigne progressivement du l'humérus tandis que la VB s'en rapproche. Quant à la valeur des angles, elle diminue pour les 2 veines alors que la position de la main passe de pronation à supination. Ces observations ayant été obtenues tant chez les sujets sains que chez des personnes ayant subi une amputation il y a quelques années, il apparait donc que ces dernières pourraient conserver la possibilité d’exploiter la présence des compartiments du biceps comme chez les personnes non amputées.

Lors de l’acquisition de signaux électromyographiques (EMG) captés au-dessus du biceps brachii (BB) de sujets humains en vue de faciliter le contrôle des prothèses myoélectriques du bras dotées de plusieurs degrés de liberté, il a été noté que l'amplitude du signal variait selon que la main était en position pronation, en position neutre ou en position supination. Dans ce contexte, un cadre pour tester l'interface entre le biceps et une prothèse est proposé. L'interface utilisée permet l’acquisition du signal EMG, son conditionnement dans un circuit analogique et son traitement à l'intérieur d'un micro-contrôleur. Un manipulateur humanoïde qui ressemble à une prothèse qui pourrait remplacer complètement un bras humain a été construit au cours de cette recherche pour aider à la mise en œuvre de l'interface. Comme le micro-contrôleur utilisé (ROBOTIS OpenCM9.04) est doté d'une horloge de 72 Mhz, l’acquisition jusqu'à 10 canaux de signaux EMG est possible mais un seul canal est actuellement utilisé pour cette recherche. Avec un seul signal EMG capté au-dessus du BB il est possible, lorsque la position de la main est soit en position pronation, en position neutre ou en positon supination, d’actionner l'articulation du poignet du manipulateur et de reproduire la position désirée par la main. Le résultat du montage mis en place montre que l'articulation du poignet du manipulateur humanoïde peut être sous le contrôle volontaire du biceps.

Les rejets d’eaux de ballast, associés au transport maritime, ont été globalement la source d’un grand nombre d’introductions d’espèces non-indigènes (ENI) et le principal vecteur d'introductions en eaux canadiennes. Les organismes y étant présents sont alors transportés de la région donatrice (port d'origine) à la région réceptrice (port de destination). Il peut ainsi y avoir établissement de ces communautés en-dehors de leur aire de répartition naturelle, causant de potentielles conséquences écologiques et économiques. Le développement des ressources de l’Arctique et l’augmentation conséquente du trafic maritime sont susceptibles d’augmenter les risques futurs d’introduction, via l'accroissement de la quantité d’eau déversée et l'allongement de la saison de navigation. Pour comprendre les risques potentiels d'introduction d'ENI de zooplancton en eaux côtières arctiques, nous nous intéressons au contenu des eaux de ballast apportées dans deux importants ports de la région : Churchill (MB) et Baie Déception (QC). De plus, deux zones d’échanges d'eau de ballast employées par le MV Arctic (détroits de Jacques-Cartier et de Belle Isle) sont testées selon l’efficacité à réduire l'abondance et la diversité des organismes.