206 - Organismes vivants

70 000 interventions cardiovasculaires sont réalisées annuellement au Canada. Lors de ces interventions, des substituts vasculaires sont utilisés pour remodeler ou remplacer les vaisseaux sanguins endommagés. Le développement de thrombose et de resténose peut mener à la défaillance de ces substituts. Pour réduire ces évènements, une méthode envisagée est de concevoir une surface pouvant promouvoir l’adhésion et la prolifération des cellules endothéliales tout comme sur la paroi d’un vaisseau sanguin normal. Notre hypothèse est que la co-immobilisation d’anticorps de captation et de peptides biomimétiques favorisera les étapes d’adhésion et de prolifération cellulaire nécessaires pour recouvrir les substituts.

Pour tester notre hypothèse, nous développons une plateforme de criblage combinatoire peptide-anticorps. Notre stratégie permet de greffer des biomolécules de manière covalente sur des surfaces aminées. Cette technique permet d’immobiliser à la fois le peptide RGD, ainsi que des anticorps qui reconnaissent la protéine CD31, exprimée par les cellules endothéliales. En mesurant l’adhésion cellulaire après 3 heures d’incubation agitée, nous avons démontré que les peptides RGD et/ou les anticorps anti-CD31 augmentent l’adhésion, mais que seule la surface avec RGD accroît l’expansion cellulaire. En optimisant cette technique, notre plateforme permettra l’étude des combinaisons peptide-anticorps et permettra de concevoir la nouvelle génération de substituts vasculaires.

La conception de nouvelles séquences d'ARN qui conservent la fonction de l'ARN original est un défi en bioinformatique en raison de la complexité structurelle de ces molécules. L'ARN peut se replier en une structure secondaire et tertiaire en formant des paires de bases canoniques et non canoniques et idéalement un algorithme devrait prendre en compte ces deux types de paires de bases pour donner un résultat fiable. Dans notre étude, nous utilisons des ribozymes en tête de marteau (HHRz) synthétiques conçus par deux algorithmes différents. Le HHRz est un petit ARN catalytique auto-clivant et est capable de cliver l'ARNm lorsqu'il est conçu pour être actif en Trans. Nous avons développé un nouveau service Web appelé 'RiboSoft' qui conçoit facilement des HHRz spécifiques à n'importe quelle cible d'ARN. Nous avons prouvé que les ribozymes conçus par RiboSoft sont actifs et spécifiques pour de multiples cibles choisies. Le second algorithme utilisé, 'Enzymer', est destiné à la conception de toute structure d'ARN en utilisant comme entrée la structure secondaire de l'ARN et en tenant compte des pseudonoeuds. Le pseudonoeud est un motif de structure secondaire où les bases d’une boucle s’apparient avec des nucléotides d'une autre boucle ou jonction et ce motif est très important pour les structures fonctionnelles. Nous avons conçus avec Enzymer et avons testé des HHRzs qui ont un pseudonoeuds pour prouver leur activité et démontrer l'efficacité de 'Enzymer'.

Le projet vise l’évaluation de DAO comme une nouvelle approche pour prévenir et traiter différentes dysfonctions entériques dues à l’histamine.

Problématique: Dans les maladies inflammatoires de l’intestin les modifications du tractus gastro-intestinal (TGI) sont fréquemment reliées avec le contenu élevé en histamine. Présentement il n’y a pas des traitements efficaces pour ces maladies.

Objectif: Évaluer les différentes interactions entre la DAO et les fluides digestifs lors de l’administration orale de la DAO et sa capacité d’adhésion à la muqueuse intestinale.

Méthodologie: Des analyses de spectrophotométrie et de fluorimétrie ont été effectuées pour évaluer l’activité in vitro de la DAO en présence de trypsine, de pancréatine et d’acides biliaires présents dans le TGI. L’adhésion de DAO sur la paroi intestinale des murins a été aussi investiguée.

Résultats: La concentration des fluides digestifs peut avoir un impact sur l’activité de DAO. Les acides biliaires (notamment l’acide cholique) joueraient un rôle protecteur de l’enzyme tandis que la pancréatine aurait un effet protéolytique non-significatif sur la DAO.  Les résultats de l’interaction de DAO avec la paroi intestinale semblent montrer une augmentation en DAO par rapport à la concentration endogène.

Conclusion: La présente étude apporte une nouvelle perspective sur le mécanisme d’action et l’utilisation de la DAO végétale au niveau intestinale.

Dans le but d’obtenir des légumes fermentés stables, ne nécessitant pas de pasteurisation, l’industrie utilise des ferments depuis une vingtaine d’années. Leur utilisation accompagnée de technologies de fermentation permettait d’offrir des produits standardisés d’année en année tout en évitant la pasteurisation nécessaire aux fermentations spontanées. Récemment, l’apparition de levures acido-résistantes responsables de fermentations secondaires a posé un nouveau problème à l’industrie. Notre équipe a donc avancé l’hypothèse que des biofilms fongiques pourraient être à l’origine du problème. Des fermentations spontanées et avec ferments ont été suivis et des échantillonnages de surfaces de cuves après fermentation et lavage ont été réalisés. Les levures isolées ont été suspectées être acido-résistantes et productrices de biofilms.

Ces levures, après identification, ont été inoculées dans des réacteurs CDC contenant des coupons d’acier inoxydable à des taux de 2 et 4 log/CFU/ml et les comptes ont été suivis sur des périodes de 10 jours tant dans les bouillons de jus de chou que sur les coupons et ce avec ou sans ferment. Les résultats démontrent que les levures sont hautement capables de développer des biofilms sur l’acier inoxydable et qu’elles sont peu ou pas influencées par la présence de ferments. De plus, elles ont une préférence spatiale à l’interface air-liquide.  Pour l’industrie, ceci confirme que l’apparition de biofilms doit être contrôlée.

Les aptamères sont des acides nucléiques capables de lier spécifiquement un ligand donné, tel que des petites molécules, des protéines ou même des bactéries, à titre d’exemples. La sélection d’aptamère se fait via la méthode SELEX qui consiste à faire de l’évolution accélérée in-vitro. Bien que cette approche permette théoriquement de sélectionner des aptamères ayant une grande affinité et sélectivité pour le ligand choisi, les conditions de la sélection (tampon, température, séquences constantes…) peuvent parfois causer une dépendance non-désirée de l’aptamère à ces conditions et les rendre impropre à leur utilisation dans des applications diverses. Ainsi, nous avons entrepris de tester plusieurs aptamères connus spécifiques contre différentes espèces de bactéries. Ceux dont l’affinité semblait assez robuste ont ensuite été sélectionné pour être modifié afin de les rendre plus utilisable pour d’autres applications. Nous avons ainsi ajouté des adaptateurs et avons aussi tronqué leurs séquences. Au final, nous avons observé que le changement des conditions utilisées et les modifications d’un aptamère ont une probabilité élevée d’affecter son affinité. 

La symbiose entre la flore microbienne et l’épithélium, est indispensable au maintien de l’homéostasie intestinale. La dérégulation des voies de signalisation participant à cette interaction peut causer des pathologies inflammatoires chroniques telle la maladie de Crohn (Maloy K.J and Powrie F., 2010). Plusieurs gènes de susceptibilité à la maladie de Crohn identifiés, chez l’Homme, sont impliqués dans l’autophagie (Franke et al., 2010). En effet, ce processus est d’une part nécessaire au maintien de l’homéostasie cellulaire en apportant des nutriments et d’autre part, impliqué dans le contrôle du microbiote intestinal en permettant l’élimination de microorganisme et la sécrétion de peptides antimicrobiens (Deretic et al., 2013). Les travaux préliminaires du Pr JEAN (Jean et al., 2012 et Jean et al., 2015) ont montré l’implication de la pseudophosphatase MTMR13 humaine, et son orthologue SBF, dans le triage endosomal nécessaire au processus de l’autophagie.

Le but du projet est de déterminer le rôle du gène SBF/MTMR13 dans l’homéostasie intestinale, ainsi que sa régulation au niveau protéique dans l’autophagie. La cohésion tissulaire de l’intestin de la drosophile sera observée par immunofluorescence, ainsi que la réponse cellulaire associée à la déplétion par ARNi de Sbf. La recherche de modifications post-traductionnelles et des partenaires de MTMR13 sera réalisée par Spectrométrie de masse.

Les cellules épithéliales forment un épithélium en créant des interactions cellule-cellule imperméables. Le maintien de ces interactions leur permet de migrer en groupe. Cette migration collective est impliquée dans le développement embryonnaire et l'invasion des carcinomes. Afin de maintenir la cohésion du groupe, les cellules détectent les tensions mécaniques exercées sur leur membrane et s'adaptent à celles-ci. Ces mécanismes d'adaptation impliquent une réorganisation des jonctions entre les cellules et régule l'efficacité de la migration. La base moléculaire de cette adaptation reste peu connue.

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 RGA-7 et son partenaire fonctionnel TOCA-1/2 régulent la migration collective des cellules de l'épiderme et la formation de jonctions entre ces cellules. Connaissant la propriété mécanosensible de RGA-7 et TOCA-1/2 et le rôle de ce dernier dans le remodelage des jonctions cellule-cellule, ces deux gènes contrôleraient de façon mécanosensible la réorganisation des jonctions entre les cellules de l'épiderme au cours de la fermeture ventrale.

Nos résultats préliminaires suggèrent que TOCA-1/2 régulerait l'accumulation des protéines de jonctions (HMR-1, HMP-1, DLG-1, AJM-1) lors de la formation des jonctions cellule-cellule au niveau de la ligne ventrale de l'embryon.

Au cours des dernières années, l'industrie forestière québécoise a commencé à se transformer et s'adapter à de nouveaux marchés en produisant des produits innovateurs à partir d’extraits de la biomasse forestière. La composition exacte de ces extraits n'est pas toujours connue, il est donc difficile pour ces entreprises de tirer profit des composés bioactifs. Le projet proposé vise à caractériser les composés présents dans l’écorce de neuf extraits végétaux forestiers québécois ayant une activité antioxydante, telle que les alcaloïdes et les polyphénols. Pour ce faire, une méthode d'extraction liquide-liquide spécifique et de purification des neuf extraits à ces composés a été développée, afin d’étudier leur activité antioxydante ainsi que de caractériser et quantifier les composés bioactifs présents. On observe une différence d’activité antioxydante dans les diverses espèces d’arbres étudiés qui a été mesuré par deux techniques de quantification (spectrophotométrie et bioautographie). Au final, ce projet permettrait une avancée dans le domaine, puisque la présence d’alcaloïdes dans les arbres québécois a peu été étudiée jusqu’à maintenant. De plus, l’extraction de ses composés naturels bioactifs est très pertinente dans le domaine pharmaceutique.

Actuellement au Québec, les industries forestières se trouvent en situation précaire et tentent, par différent moyen, d’offrir une valeur ajoutée à leur biomasse. L’une des solutions mises de l’avant est l’intégration des extractibles des résidus d’écorces dans la formulation de produits d’assainissement. Ainsi, ce projet vise le développement d’un procédé permettant d’extraire les composés ayant un pouvoir antimicrobien des résidus d’écorces afin de remplacer l’ammonium quaternaire (CAQ), le composé antimicrobien intégré présentement à la formulation des produits de nettoyage ciblés. En effet, l’exploitation d’extractibles naturels permettra d’obtenir une formulation ainsi qu’un procédé de fabrication moins polluant. Pour ce faire, les différents composés ont d’abord été extraits des écorces en variant différents paramètres d’extraction (T°, pH, solvants) et ceux-ci ont été séparés et caractérisés par chromatographie. Le pouvoir antimicrobien des différentes fractions d’extraction a été évalué par bioautographie et par microdilution en bouillon à partir de différentes souches bactériennes et fongiques. Les résultats montrent une inhibition de la prolifération bactérienne et fongique sur certaines souches. Ainsi, différents potentiels antimicrobiens existent entre les essences d’arbres étudiés. La caractérisation des composés antimicrobiens par spectrométrie de masse puis la purification de ceux-ci sont des étapes envisagées pour atteindre l’objectif final du projet.

Les introns du groupe II sont des ARN catalytiques et des rétroéléments mobiles présents dans certaines organelles eucaryotes, de plus que dans les bactéries et archées. Ces ribozymes s'auto-épissent à partir du pré-ARNm de gènes interrompus et peuvent se réinsèrent dans des séquences d'ADN cibles. Les hypothèses évolutives placent ces éléments retromobiles à l'origine de plus de la moitié du génome humain. Néanmoins, l'évolution et la dissémination des introns du groupe II s'est révélée très difficile à étudier.

Ici, nous avons caractérisé la relation fonctionnelle et évolutive entre l'intron de groupe II modèle de Lactococcus lactis, Ll.LtrB, et Ef.PcfG, un intron nouvellement découvert provenant d'une souche clinique d'Enterococcus faecalis.

Certaines mutations ponctuelles spécifiques entre des deux introns correspondent à des adaptations fonctionnelles qui se sont développées chez L. lactis en réponse à une pression sélective sur l'efficacité de la mobilité, indépendamment de l'épissage. Les séquences de toutes les variantes homologues de pleine longueur de Ll.LtrB chez L. lactis ont été comparées, et démontrent une progression dans l'acquisition de mutations.

Nos résultats offrant un fort soutien expérimental à la théorie selon laquelle les introns bactériens du groupe II, en contraste net avec leurs homologues organellaires, se comportent principalement comme des éléments mobiles.

La microalgue Chlamydomonas reinhardtii est depuis longtemps employée à titre d’organisme modèle en ingénierie génétique. Cependant, l’obtention de hauts niveaux d’expression à partir du génome nucléaire reste problématique pour différentes raisons. De plus,  l’identification des transformants positifs de C. reinhardtii, exprimant de fortes quantités de protéines recombinantes, est entravée par de laborieux et coûteux processus de criblage. Le projet de recherche  propose d’augmenter l’expression transgénique nucléaire en optimisant un vecteur d’expression à partir des plus récentes technologies et de développer une stratégie de criblage rapide. À l’aide d’un gène rapporteur codant pour une enzyme capable de dégrader un substrat coloré, les transformants de C. reinhardtii présentant un haut niveau d’expression seront directement identifiés à partir de la boîte de pétri. Les résultats montrent l’activité extracellulaire de l’enzyme; la xylanase fusionnée à un signal d’excrétion. Elle est capable de dégrader le Xylan (bleu) préalablement inclus dans le milieu de culture formant un halo translucide d’une taille proportionnelle au niveau d’expression autour des colonies transformées. Cette communication permettra de faire connaître les plus récents outils moléculaires associés à l’expression nucléaire ainsi leurs utilités dans le vecteur d’expression. De plus, la stratégie de criblage présentée ici permettra une économie de temps et d’argent.

Étude d'ARN noncodant régulant des gènes impliqués dans la synthèse d’un nucléotide avec modifications multiples.

Aurélie Devinck, Katia Smail, Mohammad Reza Naghdi, Jonathan Perreault¹

1: INRS-Institut Armand-Frappier, Laval, Quebec

Nous avons utilisé différentes approches bioinformatiques afin de trouver des ARN noncodants. Cette étape nous a permis de sélectionner différents candidats qui seront par la suite testés expérimentalement. Pour la recherche bioinformatique nous nous sommes plus particulièrement focalisé sur des gènes avec une fonction proche, et possiblement régulés par les mêmes éléments. Pour cela nous avons utilisé la base de données RiboGap (http://ribogap.iaf.inrs.ca), qui a été développée au sein de notre laboratoire pour extraire les régions non traduites (UnTranslated Regions, UTR) situées en amont des gènes ciblés. Après cette analyse bioinformatique initiale, nous avons choisi d'étudier plus spécifiquement un motif se trouvant en amont de l'opéron gidAB. L’enzyme GidA effectue une modification de l'uridine préalable à la dernière étape de synthèse du nucléotide modifié, une méthylation faite par le gène mnmC. L'enzyme GidB code pour une methyltransferase d'ARNr. Les motifs d’ARN seront validés par une méthode d'analyse in-vitro, le in-line probing, qui se base sur la dégradation naturelle des ARN en fonction de leur structure.

Nous utilisons des approches bio-informatiques pour trouver des ARN noncodants (ARNnc) et des approches expérimentales pour les confirmer et les caractériser. L’utilisation d’outils bio-informatiques nous fournit des indices sur la fonction des nouveaux motifs grâce à leur contexte génétique ainsi qu’à leurs modèles structuraux. Les nouveaux ARNnc trouvés seront ensuite testés au laboratoire. Pour optimiser les recherches, nous nous focalisons sur les gènes ayant des fonctions connexes, car ils sont beaucoup plus susceptibles d'être contrôlés par les mêmes éléments régulateurs. Pour y parvenir efficacement, nous utilisons la base de données Ribogap, développée dans notre laboratoire, pour extraire les séquences inter-géniques en avant des gènes ayant un lien avec la fonction choisie. Dans le cadre de notre projet, nous nous intéressons à la méthylation des ARN car elle représente une bonne cible pour une telle recherche. En effet, les méthylases sont susceptibles de s’autoréguler à travers la méthylation directe de leurs régions inter-géniques. L’approche consiste à compiler plusieurs séquences et à trouver des regroupements conservés en utilisant l’outil GraphClust, qui tient compte de la séquence et de sa structure secondaire. Nous confirmerons par la suite le rôle et le mécanisme des nouveaux ARNnc principalement de deux façons : avec des gènes rapporteurs et par des essais de méthylation in-vitro.

Chez les espèces à soins biparentaux, les partenaires homogames pour leur type comportemental ont un meilleur succès reproducteur que des partenaires dissimilaires. Ceci pourrait s’expliquer par une meilleure coordination entre des partenaires similaires. Il existe deux façons pour être homogames: les partenaires peuvent se choisir initialement sur ce critère ou ils peuvent le devenir en convergeant. Il est crucial de distinguer le mécanisme en jeu car seul le premier implique un rôle de la sélection sexuelle sur l’évolution des types comportementaux. Nous avons étudié cette question chez le cichlidé zébré, un poisson tropical à soins biparentaux, après avoir observé un patron d’homogamie en milieu naturel. Nous n’avons pas observé de préférence sexuelle des poissons envers des partenaires homogames (Laubu et al. Soumis). Pour tester la convergence, nous avons formé des couples avec des partenaires contrastés (un proactif i.e. agressif et explorateur mis en couple avec un réactif, i.e. peu agressif et peu explorateur). Les partenaires sont devenus plus similaires après l’appariement (Laubu et al. 2016). La convergence semble donc la meilleure explication à la similarité comportementale entre les partenaires. Ainsi, la seule observation d’un patron d’homogamie sur le terrain ne suffit pas à invoquer un rôle de la sélection sexuelle sur l’évolution des types comportementaux.

Depuis 2006, plus de 6 millions de chauves-souris ont été décimées par le syndrome du museau blanc (SMB) en Amérique du Nord. Les mécanismes de cette maladie de la peau causée par le champignon Pseudogymnoascus destructans (Pd) ne sont pas parfaitement compris à ce jour. Des assemblages de taxons distincts au sein du microbiome, c’est-à-dire la communauté de microorganismes vivant en association avec un organisme hôte, pourraient expliquer les différences de résistance entre populations de chauves-souris. Dans ce contexte, cette étude est la première à explorer le microbiome cutané de chauves-souris dans des localités testées positives (Québec) et négatives (Manitoba) au SMB. L’étude a été réalisée au cours de l’hiver 2015-2016 sur des populations de petites chauves-souris brunes (Myotis lucifugus). Le microbiome cutané a été analysé par séquençage nouvelle génération de l’ADN ribosomal 16S. Nos résultats montrent que la localisation des populations a une influence prédominante sur la structure du microbiome cutané. Or, les genres Pseudomonas et Rhodococcus dont l’activité fongicide est reconnue étaient significativement plus abondants chez les populations retrouvées dans des zones affectées par le SMB. Nos résultats appuient l’hypothèse que le microbiome cutané des chauves-souris exposées au champignon Pd a été sélectionné afin de permettre une résistance à cette maladie.

Les Escherichia coli pathogènes aviaires (APEC) et multirésistants (MDR) sont une préoccupation en industrie avicole. L’objectif de cette étude était de caractériser les E. coli génériques (99), potentiellement pathogènes extraintestinaux (ExPEC) (93) et présumés producteurs de béta-lactamases à spectre étendu (ESBL)/AmpC (113), isolés de poulets de fermes au Québec. La prévalence des MDR était de 61,61%, 63,44% et 100% pour les collections générique, potentiels ExPEC et présumés ESBL/AmpC respectivement. La résistance aux antimicrobiens très importants en santé humaine comme le ceftriaxone et le ceftiofur a aussi été observée. Le gène bla_CTX-M était présent dans 1,44% et 0% respectivement des isolats génériques et potentiels ExPEC; ces prévalences étaient respectivement de 20,1% et 7,04% pour le gène bla_CMY-2. Dans les isolats présumés ESBL/AmpC, 5,26% et 94,74% étaient positifs pour bla_CTX-M et bla_CMY-2 respectivement. Sur la base des gènes de virulence, 1,44% d’isolats génériques et 11,26% de potentiels ExPEC, appartenant aux phylogroupes A, B2 et D, ont été classés potentiels ExPEC humains. Les sérogroupes O9 (21,27%) suivi de O141et O75 (6,38% chacun) étaient les plus prévalents et parmi les sérogroupes communément associés aux APEC, O78 (6,38%) a été détecté. Par ailleurs, l’électrophorèse en champs pulsé a démontré le caractère polyclonal des isolats. Cette étude a démontré que certains E. coli isolés des poulets au Québec peuvent être dangereux pour les humains.

La dispersion océanique longue distance et la dispersion terrestre sont deux hypothèses évoquées en biogéographie historique pour expliquer la répartition des espèces sur la Terre au cours du temps. Nous avons vérifié ces hypothèses par l’étude de l’évolution des arbres tropicaux du genre Crudia, inclus dans la famille des Légumineuses et localisés en Afrique de l’Ouest, en Amérique du Sud et en Asie du Sud-est. Afin de reconstruire l’histoire biogéographique des 55 espèces du genre Crudia, une phylogénie moléculaire a été reconstruite. Le genre Crudia forme un groupe naturel – toutes les espèces sont étroitement apparentées – et comprend deux lignées distinctes, aisément identifiables, qui ont évoluées à partir de plusieurs lignées africaines : une lignée asiatique et une lignée américaine. Nos analyses suggèrent que l’Afrique est l’aire ancestrale du genre Crudia ; par la suite, une séparation précoce est observée entre toutes les espèces asiatiques et le reste du genre, suivi par un second évènement de dispersion tardif depuis l’Afrique vers l’Amérique durant l’Éocène. Suite à l’étude des caractères environnementaux, morphologiques et géographiques, cette distribution pantropicale s’explique vraisemblablement par la dispersion océanique longue distance à l’aide de graines flottantes, portées par les courants marins de surface, plutôt que par la dispersion terrestre.

Anaphes listronoti, une guêpe parasitoïde des œufs, est actuellement l’ennemi naturel le plus efficace contre le charançon de la carotte (Listronotus oregonensis). Les changements climatiques pourraient cependant altérer le contrôle qu’elle exerce sur les populations de ce dernier, de par l’effet de la température sur sa physiologie et ses comportements. L’accouplement en particulier s’avère crucial pour le maintien des populations de A. listronoti : l’espèce étant haplo-diploïde, une femelle non-accouplée ne donnera naissance qu’à des mâles. L’accouplement d’A. listronoti a été étudié en laboratoire à des températures constantes de 15, 20, 25, 30 et 35^°C. La température lors de l’accouplement n’a pas d’effet significatif sur le « sex-ratio » de la progéniture pondue par la femelle ultérieurement. Elle  affecte cependant les durées de la cour du mâle et de l’accouplement : plus elle est élevée, plus les durées sont courtes. Elle a également un effet significatif sur la proportion de rencontres résultant en un accouplement : moins de couples s’accouplaient aux températures les plus hautes et les plus basses. Si ces températures se maintiennent pour une durée conséquente, le « sex-ratio » au sein de la population de parasitoïde pourrait être déséquilibré vers plus de mâles, ce qui pourrait diminuer le contrôle biologique sur le charançon de la carotte.

La génétique du paysage est un domaine de recherche interdisciplinaire qui s’intéresse à l’effet du paysage et ses changements sur le flux de gènes entre les populations. La connectivité entre les populations permet de maintenir un niveau de diversité génétique favorable à leur évolution La tortue des bois (Glyptemys insculpta) est une espèce en péril sur l’ensemble de son domaine vital. La majorité de ses déplacements terrestres ont lieu à moins de 300 mètres des rivières qu’elle occupe. Aucune des études publiées à ce jour ne met en lien direct le paysage avec la génétique de l’espèce. L’objectif principal de ma recherche est d’établir les composantes du paysage ayant un impact sur la différenciation et la connectivité génétique des populations de tortues de bois. Plus précisément il s’agit d’établir l’impact de certaines variables telles que la distance entre les bassins versants, le réseau hydrique et la présence d’infrastructures humaines sur la structure des populations. Des analyses statistiques basées sur la théorie des réseaux sont utilisées. Les résultats seront appliqués à la conservation de l’espèce. Par exemple, l’identification de population source guidera les efforts de conservation ainsi que la création de corridors de migration, lorsque nécessaire. Le maintien de cette connectivité et les connaissances globales sur la génétique des diverses populations de tortues des bois permettra de mettre en place des actions concrètes pour la protection de l’espèce.

Des initiatives de reboisement sont en cours en Amérique latine pour pallier la perte de biodiversité. Les plantations sylvicoles expérimentales aident à mieux comprendre les impacts du reboisement sur le fonctionnement et sur la biodiversité des écosystèmes. Les insectes herbivores ont un impact négatif sur ceux-ci car ils constituent la majorité des consommateurs primaires et causent des dommages aux végétaux. Les coléoptères, par leur nombre, diversité et spécificité, posent un danger particulier. L’objectif est de mieux comprendre le fonctionnement de cet écosystème, pouvant améliorer les services écosystémiques et l’efficacité du reboisement en Amérique latine. Des données sur les coléoptères ont été collectées dans la plantation de Sardinilla, Panama d’avril à juillet 2016. Les 21 parcelles différaient en diversité et composition d’arbres. Elles furent échantillonnées par parcelle ainsi qu’au niveau individuel des arbres pour déterminer la spécificité des coléoptères. Je décèle une tendance non linéaire entre la diversité moyenne d’arbres et la diversité d’insectes d’un site, ceux d’une diversité intermédiaire d’arbres ayant la plus grande diversité d’herbivores. À travers l’utilisation de la modélisation par équation structurelle et de données sur le cycles (azote, carbone) et processus (productivité, hydrologie) étudiés sur ce site, je quantifie aussi l’impact des communautés de coléoptères herbivores sur le fonctionnement de la plantation de Sardinilla.

Methylobacterium extorquens est une bactérie en mesure de métaboliser le méthanol, une matière première bon marché qui peut être dérivé de déchets. Cette bactérie est donc un organisme modèle pour l’étude du métabolisme des composés à un carbone. Malgré les intérêts grandissants d’utiliser cette bactérie comme un outil biotechnologie pour la production basé sur le méthanol, les ARN noncodants de ce méthanotrophe sont peu connus. Les petits ARN (sARN) jouent un rôle important dans la régulation des gènes, spécialement chez les protéobactéries comme Escherichia coli, ce qui leur permettent de répondre rapidement à des changements environnementaux. Étant donné que M. extorquens est aussi une protéobactérie, on s’attend également à ce que cette bactérie possède de nombreux sRNA, mais ils ont été peu étudiés jusqu’à maintenant. Le but de mon projet est de découvrir de nombreux nouveaux sRNA chez M. extorquens et de les confirmer. Nous avons effectué une étude transcriptomique par RNA-seq, ce qui nous a permis de prédire de nombreux candidats de sRNA chez M. extorquens, que nous avons par la suite confirmés par Nothern blot. L’expression de ces sRNA ont été étudiés dans diverses conditions de croissances en utilisant différentes source de carbone, telle que le méthanol et l’acide succinique. 

Les alcaloïdes synthétisés par les plantes d’Amaryllidacées (AAs) possèdent des effets biologiques multiples ce qui explique leur utilisation en pharmaceutique et agriculture. Malheureusement, les AAs sont produits en petites quantités dans les plantes et le manque d’information sur les gènes biosynthétiques proposés des AAs rend difficile la production de ces alcaloïdes à grande échelle. L’objectif de la recherche présentée est d’augmenter les connaissances sur les gènes biosynthétiques proposés des AAs. Ainsi, des études d’expression génique par RT-qPCR ont été effectuées en utilisant des séquences de transcrits provenant de gènes homologues aux gènes biosynthétiques proposés des AAs pour générer des amorces. Une banque d’ADNc a été créée à partir de 5 tissus différents à divers stades de développement de l’Amaryllidacée Narcissus papyraceus. Nous observons que les gènes précurseurs sont exprimés principalement dans les 4 premiers stades de développement de la plante durant lesquelles la plante grandie et mature. De plus, les gènes spécifiques sont fortement exprimés dans les fleurs qui sont dans les bourgeons, i.e. les fleurs en développement. Les résultats obtenus ont, généralement, une corrélation positive avec le profil d’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.

Les introns de groupe II sont des ribozymes présents dans tous les domaines de la vie : chez les bactéries, les archéobactéries, et les organelles de certains eucaryotes. Chez les bactéries, ils sont très autonomes, codant pour une protéine qui assiste l’intron à s’épisser de manière auto-catalytique de l’ARNm sous forme de lariat. L’intron relâché peut ensuite envahir un nouveau site génomique de manière très spécifique grâce à l’activité réverse-transcriptase de la protéine. Les théories évolutives estiment que les introns de groupe II sont à l’origine de plus de 50% du génome humain. Toutefois, l’évolution de ces ribozymes est difficile d’étudier, et il demeure inconnu si ces rétroéléments versatiles ont une fonction au niveau de la cellule bactérienne hôte.

Nous avons précédemment démontré que Ll.LtrB, l’intron de groupe II model de Lactococcus lactis que nous étudions, s'épisse en lariats et en cercles. Toutefois, l’intron circularisé peut aussi incorporer à sa jonction des fragments d’ARNm cellulaires, lesquels contiennent tous des sites de reconnaissance non-conventionnels. Deux modèles existent pour expliquer ce phénomène, et nos résultats supportent le modèle dans lequel l’intron envahit un site de reconnaissance faible et nécessite l’intervention d’un nucléophile externe pour catalyser la première réaction d’épissage. Nous croyons ainsi que les introns bactériens peuvent coordonner l’épissage en trans d’ARNm bactériens.

Les riboswitchs sont des ARN structurés présents majoritairement dans les régions 5′ non traduite d’ARNm qu’ils régulent, chez les bactéries. Ces structures sont composées d’un domaine de liaison de ligand, soit l’aptamère, et d’un domaine à mécanismes-variables contrôlant l’expression d’un gène, soit la plateforme d’expression. L’aptamère d’un riboswitch adopte deux structures différentes : la structure liée et la structure non-liée au ligand. À ce jour, il n’y a qu’une structure non-liée de riboswitch qui a été résolue par crystallographie, contre des dizaines de structures liées. Suite à la découverte dans notre laboratoire d’une nouvelle variante de riboswitch de type S-adénosylméthionine (SAM) II chez B. thailandensis, on vise à confirmer l’existence de la structure non-liée de l’aptamère. Basé sur la théorie que les deux structures compétitionnent entre elles, une série de mutants, ayant pour but d’affaiblir ou de renforcer la structure non-liée, sont testés pour leur affinité avec SAM, par la technique d’in-line probing. Nos résultats permettent de confirmer l’existence de certaines composantes structurales importantes de la structure non-liée. Par contre, à notre surprise, la structure non-liée ne compétitionne pas avec la structure liée, mais contribue plutôt à la liaison de SAM. Cette caractéristique de la structure de l’aptamère non-lié révèle des indices sur les déterminants structuraux essentiels au mécanisme d’action des riboswitchs.

L’importance des ARN noncodants (ARNnc) dans la régulation des gènes nous a motivé à développer des outils bioinformatiques afin de poursuivre la découverte de novo d’ARNnc. Trouver de nouveaux ARNnc est problématique car cela requiert de trouver des structures conservées à travers les immenses banques de séquences publiques. Premièrement, il est difficile de trouver et d’extraire de nombreuses séquences intergéniques pour des gènes ayant une activité particulière à partir de bases de données génomiques. Deuxièmement, le temps de calcul pour la prédiction de structure secondaire d’ARNnc augmente d’une façon exponentielle à l’échelle génomique. Récemment, plusieurs logiciels de prédiction de structure secondaire conservée d’ARN ont été développés, mais la plupart sont limités au nombre des séquences et par conséquent ces logiciels n’arrivent pas à faire une prédiction de structure secondaire à l’échelle génomique. C’est ainsi que nous présentons un pipeline destiné à aider à trouver et extraire facilement des séquences intergéniques chez les procaryotes et ensuite faire une prédiction secondaire sur ces séquences avec un temps de calcul linaire. Nous allons ensuite montrer comment choisir et analyser les meilleurs candidats prédits pour la structure secondaire d’ARN et finalement comment les valider expérimentalement par la méthode de in-line probing.

La réplication de l’ADN est un processus rigoureusement contrôlé dans tous les organismes. Le génome des eucaryotes, que ce soit chez la levure ou chez l’humain, possède plusieurs centaines origines de réplication, chacune composée d’une séquence nucléotidique unique. Les origines de réplication sont initiées de façon systématique commençant par l’origine la plus près du centromère en se dirigeant vers les télomères. Ceci suggère que la position des origines de réplication régule le démarrage de la réplication. Une autre hypothèse suggère que la séquence même de l’origine détermine le temps de démarrage.

Afin de déterminer le rôle que jouent la séquence et la position d’une origine dans le contrôle de sa réplication, nous avons élaboré un système dans la levure, Saccharomyces cerevisiae. Ceci nous permet de relocaliser une origine de réplication à une différente position du chromosome et de visualiser cette origine dans le noyau par microscopie fluorescente. L’origine centromérique ARS607 du chromosome VI, qui est normalement initiée dans les premières phases, fût relocalisée pour remplacer des origines de réplication qui sont normalement plus tardivement initiées. Ce système permet de mesurer l’effet du déplacement sur l’enclenchement de la réplication.

Nos résultats suggèrent que la séquence ainsi que la relocalisation influencent toutes les deux le démarrage de la réplication d’ADN. Nous évaluons présentement comment ces deux composantes coopèrent pour réguler cet amorçage.