Faculté de médecine – Thèses et mémoires

URI permanent de cette collectionhttps://hdl.handle.net/1866/2591

Cette collection présente les thèses et mémoires des étudiant.e.s de la Faculté de médecine de l'Université de Montréal. Depuis l'automne 2018, les thèses et mémoires du Département de Kinésiologie de l'Université de Montréal sont maintenant, conformément au nouveau rattachement de cette unité à la Faculté de médecine, disponible dans cette collection.

1990 - : Couverture exhaustive (quelques titres manquants)
avant 1990 : Période non couverte ou couverture partielle

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Optimisation de l'imagerie TEP myocardique dynamique par l'IA : réduction du temps d'acquisition et modélisation prédictive
Mokri, Mersede; Carrier, Jean-François; Juneau, Daniel (2025-07)
La tomographie par émission de positrons (TEP) myocardique dynamique est une modalité d'imagerie essentielle pour l'évaluation de la perfusion myocardique et le diagnostic des maladies cardiovasculaires. Cependant, son adoption clinique est limitée par des temps d'acquisition prolongés, augmentant l'inconfort des patients, les artéfacts de mouvement et la charge de travail hospitalière. Cette recherche explore des solutions basées sur l'apprentissage profond pour améliorer l'efficacité de l'imagerie sans compromettre la précision diagnostique. La première étude vise à réduire le temps d'acquisition en prédisant les images TEP myocardiques dynamiques à l'aide de l'apprentissage profond. Nous avons mis en œuvre une architecture U-Net pour prédire les images tardives à partir des images initiales, en l'améliorant avec des couches d'auto-attention et un apprentissage résiduel pour développer un modèle avancé Attention ResNet. L'évaluation de trois architectures, U-Net, U-Net avec auto-attention et Attention ResNet sur 350 patients ayant subi des examens TEP au 13N-ammoniac a montré que les modèles basés sur l'attention surpassent les approches conventionnelles en maintenant la fidélité des images tout en réduisant considérablement le temps d'acquisition. Sur cette base, la deuxième étude introduit un cadre basé sur les transformeurs pour l'imagerie TEP-TDM myocardique dynamique ultra-rapide. Les modèles CNN ont démontré leur faisabilité, mais leurs performances sont limitées dans la capture des dépendances spatiales et temporelles à long terme. Nous avons implémenté SwinUNETR, une architecture de transformeurs optimisée pour l'imagerie volumétrique, permettant de prédire les huit dernières minutes des images dynamiques en utilisant seulement les quatre premières minutes. L'extension de la méthodologie à l'imagerie 3D a amélioré l'analyse de la perfusion myocardique. Les évaluations cliniques ont confirmé la supériorité des modèles basés sur les transformeurs par rapport aux CNN, avec une forte concordance avec les évaluations d'experts. La troisième étude va au-delà de la réduction du temps d'acquisition en tentant de supprimer certaines phases de l’acquisition. L'imagerie de perfusion myocardique (IPM) conventionnelle avec TEP au 13N-ammoniac suit un protocole en deux phases (stress-repos), entraînant un temps d'examen prolongé et une exposition accrue aux radiations. Nous avons développé un cadre d'apprentissage profond ensembliste capable de prédire directement les scores de perfusion au repos (SRS) à partir des images obtenues en phase de stress, supprimant ainsi le besoin d'une imagerie de repos. En intégrant les architectures ResNet-50, ResNet-101, VGG19 et VGG11 bn, ainsi que le score de stress (SSS) comme caractéristique auxiliaire, notre modèle améliore la précision de l'estimation du SRS. La validation clinique a démontré sa capacité à rationaliser les protocoles d'imagerie tout en maintenant l'intégrité diagnostique. Ensemble, ces études illustrent le potentiel de l'apprentissage profond pour transformer l'imagerie TEP myocardique dynamique, en passant de la prédiction d'images avec des CNN à l'analyse volumétrique basée sur les transformeurs et à l'élimination des phases d'imagerie via l'apprentissage ensembliste. Cette recherche ouvre la voie à des solutions d'imagerie cardiaque plus efficaces, confortables pour les patients et précises sur le plan diagnostique.
Embargo
Le métabolisme du fer joue un rôle essentiel dans la sensibilité des cellules sénescentes cancéreuses pancréatiques à la ferroptose
Langlois, Audrey; Ferbeyre, Gerardo (2024-12)
Le cancer du pancréas occupe le troisième rang des décès associés au cancer au Canada. Il peut être asymptomatique, ce qui rend sa détection tardive et malheureusement résulte en un diagnostic de stade avancé. Des traitements, comme la chimiothérapie, peuvent être proposés aux patients, mais l’effet thérapeutique est faible ou de courte durée. Dans ce mémoire, nous proposons une stratégie contre le cancer du pancréas qui pourrait nettement améliorer les thérapies actuelles. Nous suggérons l’approche du one-two punch dans le cancer du pancréas. Cette stratégie repose sur l’induction de la sénescence de cellules humaines d’adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC), suivi de leur élimination spécifique grâce à des sénolytiques. Pour déceler les vulnérabilités des cellules PDAC sénescentes et ainsi pouvoir les exploiter en thérapie, nous avons effectué un criblage CRISPR-Cas9 à l’échelle du génome. L’enzyme GPX4 est ressortie comme une cible importante suggérant que la ferroptose représente une fragilité pour les cellules PDAC sénescentes. Au chapitre 2, nous démontrons que l’induction de la sénescence dans des cellules PDAC, puis l’utilisation d’inhibiteur de GPX4, promeut une sénolyse médiée par la ferroptose. Le one-two punch proposé permettra d’enrichir les connaissances sur les thérapies anticancéreuses du pancréas, et espérons, le développement de nouveaux remèdes plus efficaces.
Embargo
On the contribution of Protein-protein interaction free energies of binding to intergenic epistasis
Castellanos-Girouard, Xavier; Michnick, Stephen; Serohijos, Adrian (2025-05)
Comprendre comment le phénotype est déterminé par le génotype chez les individus constitue un défi central en génétique, avec des implications majeures pour la médecine. Un obstacle important à cet objectif est l’épistasie, un phénomène où l’effet d’une mutation dépend de la présence d’autres mutations. Bien que les mécanismes moléculaires menant à l’épistasie soient étudiés depuis un certain temps, on ne sait pas encore comment les réseaux d’interactions protéine-protéine (PPI) influencent l’épistasie intergénique dans les réseaux d’interactions génétiques (GI). Dans cette dissertation, nous explorons comment les caractéristiques quantitatives et topologiques des PPI façonnent l’épistasie dans les réseaux GI. Tout d’abord, nous passons en revue les connaissances actuelles du domaine, en soulignant comment les réseaux PPI et GI sont construits, quantifiés et comparés. Ensuite, nous présentons de nouveaux résultats qui démontrent que les énergies libres des PPI sont corrélées à l’intensité de l’épistasie dans les réseaux GI. Nous constatons que ces résultats sont pertinents pour l’évolution moléculaire (plus spécifiquement la duplication de gènes) et la biologie des réseaux. Enfin, nous discutons comment nos résultats pourraient contribuer à des modèles d’épistasie à l’échelle du protéome, fournissant ainsi une compréhension mécanistique plus approfondie de la relation génotype-phénotype.
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Évaluation des résultats cliniques à long terme de la chirurgie pour l'épilepsie pédiatrique réfractaire : contrôle des crises et avenues thérapeutiques
Brunette-Clément, Tristan; Weil, Alexander Gregory; Fallah, Aria; Mâsse, Benoît (2025-07)
La chirurgie est une option thérapeutique pour le tiers des patients pédiatriques dont l’épilepsie s’avérera réfractaire. Chez les patients sélectionnés par une évaluation multidisciplinaire, une chirurgie de résection est potentiellement curative. Pourtant, une réticence persiste chez les patients et leur famille, car les résultats à long terme, si importants pour de jeunes patients, sont sous-étudiés. Les objectifs de ce mémoire sont d’évaluer le contrôle des crises post-opératoires à long terme pour l’épilepsie pédiatrique réfractaire, en identifier les facteurs d’influence et proposer une technique pour en optimiser les résultats. Pour ce faire, le sujet de la chirurgie d’épilepsie pédiatrique a d’abord été révisé en détails. Ensuite, une revue systématique avec méta-analyses a été réalisée, s’intéressant au contrôle des crises ≥ 10 ans après la chirurgie. Enfin, chez 2 patients identifiés à risque de récidive, la tonométrie corticale intra-opératoire a été étudiée pour en évaluer la faisabilité et l’utilité. Près des deux tiers des patients opérés étaient sans crise à 2 ans et le demeuraient plus de 10 ans après la chirurgie. La lobectomie était associée à un risque accru de récidive des crises à long terme. La tonométrie corticale intra-opératoire est faisable, sécuritaire et identifie adéquatement le tissu pathologique, notamment chez un cas de dysplasie corticale focale occulte à l’imagerie. La chirurgie de résection a un potentiel curatif à long terme chez les enfants atteints d’épilepsie réfractaire. Un suivi post-opératoire minimal de 2 ans est recommandé pour assurer la pérennité du contrôle des crises. La tonométrie corticale intra-opératoire pourrait optimiser la résection et le contrôle des crises, tout en protégeant le cortex éloquent. D’autres études prospectives à grande échelle demeurent nécessaires.
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L’adhésine polaire de Rhodobacter capsulatus requière des homologues du système d’export d’exopolysaccharides dépendant d’un transporteur ABC
Napolitano, Elise; Brun, Yves (2025-07)
Chez les bactéries, l’adhésion aux surfaces est fréquemment observée, leur conférant de nombreux avantages comme une meilleure accessibilité aux nutriments et une résistance accrue à de multiples contraintes environnementales. Une telle communauté bactérienne, attachée à une surface est connue sous le nom de « biofilm ». Au sein de la classe des Alphaprotéobactéries, l’adhésion aux surfaces s’effectue généralement de façon permanente par le biais d’une adhésine polaire localisée à un pôle de la cellule. Chez la bactérie largement étudiée, Caulobacter crescentus, cette structure est connue sous le nom de « holdfast ». Les gènes responsables de la synthèse de ce « holdfast » sont remarquablement conservés au sein de l’ordre des Caulobacterales. Les membres d’un autre ordre bactérien, celui des Rhizobiales, utilisent une adhésine polaire appelée « unipolar polysaccharide » (UPP). Les gènes impliqués dans la synthèse de l’UPP sont conservés dans cet ordre avec des gènes partageant une similarité de séquence avec ceux du « holdfast » des Caulobacterales. Récemment, le laboratoire d’Yves Brun a observé que la bactérie photosynthétique Rhodobacter capsulatus appartenant à l’ordre des Rhodobacterales, adhère aux surfaces par un pôle. Cependant, les recherches sur l’adhésion au sein de cet ordre demeurent limitées. Par ailleurs, il est important de noter que les gènes de la synthèse du « holdfast » chez les Caulobacterales et de l’UPP chez les Rhizobiales ne sont pas présents dans le génome de R. capsulatus ni même dans l’ordre des Rhodobacterales. Nous supposons donc qu’un autre mécanisme d’adhésion polaire existe chez R. capsulatus et qu’il serait régi par un ensemble de gènes distincts de ceux impliqués dans la biosynthèse du « holdfast » et de l’UPP. Les objectifs de cette maîtrise sont, dans un premier temps, d’élucider la nature de cette adhésion polaire en identifiant les gènes responsables de sa biosynthèse afin de mieux comprendre le mécanisme impliqué, puis d’en caractériser les principaux constituants chimiques afin de mieux appréhender la diversité des adhésines bactériennes. Dans cette étude, nous montrons l’implication d’une nouvelle adhésine polaire dans la formation de biofilm chez R. capsulatus, appelée « rhodoglue » et nous identifions les gènes impliqués dans sa synthèse et sa régulation. L’identification de gènes repose sur le criblage d’une librairie de mutants déficients en adhésion, obtenue par mutagénèse aléatoire par transposon. Puis, ces mutants sont ensuite caractérisés afin d’identifier la position du transposon dans leur génome. Ensuite, les gènes identifiés sont inactivés dans la souche parentale par délétion en phase et réintroduits par complémentation, afin de valider leur implication dans le phénotype d’adhésion déficiente. De plus, des tests d’adhésion sur différentes surfaces révèlent des différences marquées de niveaux de biofilm entre C. crescentus et R. capsulatus. Ces résultats suggèrent des propriétés physico-chimiques significativement différentes de leurs adhésines respectives, le « holdfast » et la « rhodoglue ». Enfin, la coloration par lectines fluorescentes a permis de localiser la « rhodoglue » par microscopie. Cette étude fera une contribution importante à la compréhension des stratégies d’adhésion polaire chez les bactéries. En élucidant un troisième mode d’adhésion polaire, en plus du « holdfast » et de l’UPP, notre recherche permettra de mieux appréhender la diversité des mécanismes d’adhésion, bien plus grande qu’imaginée jusqu’à présent.
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Améliorer les soins aux personnes à risque suicidaire dans les services d'urgence : une analyse qualitative pour éclairer la pratique clinique
Brousseau-Paradis, Camille; Lesage, Alain; Genest, Christine; Rassy, Jessica (2025-07)
Les personnes présentant des idées ou des comportements suicidaires se tournent fréquemment vers les services d’urgence pour obtenir de l’aide. Toutefois, les interventions qui leur sont proposées demeurent limitées et rarement adaptées à la complexité de leurs besoins. Ce mémoire, fondé sur une étude qualitative à devis descriptif interprétatif, vise à approfondir la compréhension de l’expérience de soins vécue par ces patients à l’urgence, ainsi qu’à explorer les conditions favorables à l’intégration du plan de sécurité dans ce contexte. Le premier article présente une analyse des témoignages de patients ayant consulté à l’urgence pour des enjeux de suicidalité. Il met en lumière plusieurs lacunes des soins actuels, notamment un environnement physique inadapté, une organisation inadéquate des soins, un manque d’écoute et de communication, un sentiment d’isolement et une absence d’interventions thérapeutiques. Le deuxième article explore, à travers les perspectives croisées de patients et de cliniciens, les éléments clés à considérer pour une utilisation efficace du plan de sécurité aux urgences. L’étude souligne l’importance de personnaliser son contenu, d’en diversifier les formats, de choisir un moment approprié pour sa réalisation et d’impliquer une diversité d’intervenants dans son application. Les résultats de cette recherche, éclairés par une revue exhaustive de la littérature, permettent de formuler des recommandations cliniques : adopter une approche centrée sur le patient, fournir des informations et des explications claires, adapter l’implication des proches aux besoins du patient, proposer des interventions thérapeutiques brèves, planifier un suivi et assurer le lien avec les services externes. Ce mémoire aspire à contribuer à l’amélioration des soins offerts aux personnes suicidaires dans les services d’urgence, dans une perspective plus humaine, nourrie par les données probantes et fondée sur les besoins exprimés par les patients.
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Induction et manifestations du vieillissement biologique par le knockdown de RSL1D1 : le modèle RickDo
Quesnel, Bryan; Ferbeyre, Gerardo (2025-04)
Le vieillissement est le processus biologique par lequel l’organisme décline dans ses fonctions et sa plasticité. Il s’accompagne d’une plus grande vulnérabilité face aux maladies, associée à un accroissement de la mortalité. Le facteur biologique déterminant de ce processus est la sénescence cellulaire. Cette dernière est complexe et offre des bénéfices ainsi que des inconvénients à l’organisme. Il est communément admis que la sénescence est induite soit par la réplication cellulaire, un facteur de stress ou une mutation potentiellement carcinogène. Cependant, des études récentes ont révélé que le nucléole est capable, via la régulation de la biogenèse des ribosomes, de contrôler le cycle cellulaire. Toutefois, ces observations manquent de modèles opérationnels pour étudier en profondeur ce phénomène. Notre laboratoire a découvert que la diminution de la protéine nucléolaire RSL1D1 provoque une réduction de la biogenèse des ribosomes, également appelée stress nucléolaire. Par l’intermédiaire d’une technologie shARN, nous avons conduit des expériences in vitro et in vivo pour étudier l’induction de la sénescence par le knockdown de la protéine RSL1D1. Les résultats préliminaires sont encourageants : ils démontrent que la réduction de l’expression de cette protéine induit une sénescence par la voie p53–p21, ainsi qu’un vieillissement accéléré chez des souris transgéniques, s’accompagnant d’altérations tissulaires et métaboliques. En conclusion, il est possible d’induire la sénescence en réduisant l’expression de RSL1D1, ce qui constitue un mécanisme potentiel pour étudier le stress nucléolaire.
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Évaluation de la performance de la navigation par résonance magnétique (NRM) par succès de ciblages des billes à élution de médicaments (MDEBs) dans les artères hépatiques
Hadjadj, Amina; Soulez, Gilles; Lessard, Simon (2025-06)
Introduction : Le carcinome hépatocellulaire est la 4ème cause de mortalité par cancer mondialement. Il est généralement diagnostiqué à des stades intermédiaires lorsque la chimioembolisation transartérielle (TACE) sous fluoroscopie constitue l’approche privilégiée. La TACE est invasive et la fluoroscopie limite la visualisation des tumeurs. On propose la navigation par résonance magnétique (NRM) comme alternative non-invasive et plus sélective. Les gradients d’une Imagerie par résonance magnétique (IRM) sont utilisés pour guider des billes magnétiques à élution de médicament (MDEBs) vers les tumeurs. Le but de ce projet est d’évaluer la performance de la NRM au fil de l’augmentation des injections. Méthodes et matériel : La NRM a été faite sur 12 porcs (4 témoins, 5 visés côté gauche, 3 visés côté droit) avec un injecteur de particules pour 100 injections de 20 MDEBs dans chaque foie, maintenant une vitesse de flux sanguin en dessous de 1 mL/s. La segmentation des foies, des arbres hépatiques et des particules a été faite principalement sur le logiciel 3D Slicer. Les agrégats de MDEBs ont été comptés manuellement pour déterminer le nombre réel de particules et pour établir les pourcentages de ciblage dans les lobes et côtés visés ainsi que les artères proximales sujettes au blocage de particules. Le test t pours échantillons appariés et le test des rangs signés de Wilcoxon bilatéral ont été utilisés comme tests statistiques. Résultats : Le succès de ciblage diminue entre 25 et 100 injections indépendamment du coté visé (80.9% ± 10.1% (injection 25), 74.5% ±12.4% (injection 100)) (P = 0.037). Le succès de ciblage rebondit de 74.5% ±12.4% (injection 100) à 81.9% ± 11.2% (injection 100 out) (P =0.012), tel qu’attribué au blocage des particules dans les artères proximales. La même tendance est observée pour les lobes visés. Les expériences démontrent que lorsque la vitesse de flux est supérieure à 0.8 ml/s, aucun blocage n’est observé si ce n’est que pour un cas témoin (Porc #3) et que les vaisseaux de petit diamètre sont plus sujets au blocage à une vitesse de flux basse. Discussion et conclusion : La NRM démontre des résultats prometteurs comme procédure d’embolisation sélective et non invasive. À l’avenir, la détection précoce de blocage de MDEBs dans les artères proximales permettra de retirer le patient rapidement du champ magnétique, réduisant l’embolisation hors cible.
Embargo
Development of lipid nanoparticles-based system to delivery of miR-34a-5p for retinoblastoma treatment
Cataldi Sabino de Araújo, Catarina Maria; Hardy, Pierre (2025-06)
Le rétinoblastome (RB) est le cancer intraoculaire le plus fréquent chez les enfants. Les traitements actuels sont généralement adaptés aux risques et entraînent des effets indésirables importants, d'où la nécessité d'élaborer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Parmi les candidats, les microARN (miRs), en particulier le miR-34a, sont apparus comme des candidats de choix en raison de leur activité antitumorale dans plusieurs cancers, y compris le RB. Malgré son potentiel, l'applicabilité des miR dans le traitement du cancer reste limitée, principalement en raison des difficultés liées à l'efficacité de l'acheminement du matériel génétique. Pour résoudre ce problème, la présente thèse a exploré le potentiel de deux systèmes basés sur des nanoparticules lipidiques (LNP) pour l'administration du miR-34a. La première approche, une LNP recouverte d'hyaluronane couche par couche (HA-LNP), a été mise en œuvre pour le ciblage spécifique des récepteurs CD44 que l'on trouve couramment dans les cancers du système nerveux central (SNC). Contrairement à d'autres tumeurs NSC, notre étude indique une faible expression de CD44 dans les cellules RB (Y79), ce qui rend cette stratégie inadaptée dans les conditions testées. Face à ce défi, nous avons réorienté nos efforts pour optimiser les formulations standard des LNP, en appliquant un criblage diligent à travers différents lipides cationiques ionisables responsables de l'échappement endosomal et de la délivrance intracellulaire. Nos résultats indiquent que le DODMA est le meilleur candidat pour notre modèle in vitro. Après deux générations d'optimisations, y compris des ajustements dans les compositions molaires des LNP et le rapport N/P, nous avons réussi à délivrer le miR-34a-5p, en observant des effets significatifs de suppression des tumeurs. À notre connaissance, c'est la première fois qu'une LNP chargée de miR-34a a été rapportée pour le traitement de la RB in vitro. Cette observation préliminaire incite à poursuivre les recherches afin de déterminer l'applicabilité potentielle de cette approche dans le traitement de la RB.
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Using deep learning and computer vision to quantify dynamic retraction of brain tissue and the manipulation of instruments in cerebrovascular and skull base neurosurgery
Martin, Tristan; Bojanowski, Michel; Shedid, Daniel (2025-06)
Manipulation of the brain, spinal cord, and spinal nerves during neurosurgical procedures can result in neurological complications. Although various technical strategies have been developed to minimize such manipulation, some degree of tissue displacement remains necessary for surgical access. However, there is currently no objective method for quantifying the extent of manipulation of neural structures. Such an assessment is crucial not only to evaluate the potential impact of tissue manipulation on patient outcomes but also to provide real-time feedback to the neurosurgeon. This thesis aims to develop a tool capable of quantitatively and objectively assessing the degree of manipulation during neurosurgical interventions. The first paper presents a convolutional neural network (CNN)-based approach for evaluating dynamic retraction and manipulation of neural tissue during surgery. By analyzing video footage of neurosurgical procedures captured by the operative microscope, our method quantifies both the surgeon’s retraction of brain tissue and the movement of surgical instruments. Using U-Net image segmentation, we isolate key biological structures, including cerebral parenchyma, neurovascular structures, and cranial nerves. In addition, an object tracking process based on the Channel and Spatial Reliability Tracker (CSRT) framework was employed to track surgical instruments in real-time. The model achieved a state-of-the-art intersection-over-union (IoU) score of 72.64% for biological tissue segmentation, enabling dynamic evaluation of tissue handling and instrument manipulation. The results demonstrate the potential for this approach to provide real-time, objective feedback during neurosurgery, thereby minimizing the risk of iatrogenic complications. The second paper focuses on extending this model to specifically assess the manipulation of the optic nerve, a vulnerable structure at risk of excessive manipulation during various neurosurgical procedures. Using data from three surgeries, we trained the CNN to recognize and quantify the deformation of the optic nerve. The model achieved an IoU of ∼72%, demonstrating its ability to accurately identify and track the optic nerve during surgical interventions. These results suggest that the model can be extended to other critical neural structures, particularly other cranial nerves, to reduce the incidence of iatrogenic injury and improve patient outcomes. Together, these two studies contribute to the development of a robust tool for objective assessment of neural tissue manipulation in neurosurgery. By providing quantitative metrics of tissue displacement and instrument movement, this tool could play a critical role in enhancing surgical precision, reducing the risk of complications, and ultimately improving patient safety in neurosurgical procedures.
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Identification de facteurs adaptatifs de survie environnementale en présence de doses sous-létales de peptides antimicrobiens chez Vibrio cholerae
Mathieu-Denoncourt, Annabelle; Duperthuy, Marylise (2025-06)
Les polymyxines sont des peptides antimicrobiens (PAM) utilisés pour la prévention d’infections bactériennes à la ferme et en aquaculture, ainsi qu’en dernier recours contre les infections multirésistantes aux antibiotiques conventionnels chez l’humain. Peu absorbées, elles peuvent contaminer les environnements aquatiques par ruissellement. Vibrio cholerae est une bactérie à Gram négatif retrouvée dans l’eau et causant le choléra. Nous posons l’hypothèse que la pollution des milieux par les PAM pourrait modifier les interactions microbiennes d’une communauté et la survie de bactéries pathogènes. L’objectif est de déterminer les effets de concentrations sous-inhibitrices de polymyxine B (PmB) sur les facteurs adaptatifs de survie environnementale de V. cholerae, et de déterminer leurs rôles dans la persistance bactérienne. Des approches de génomique, transcriptomique et protéomique ont été utilisées. Une évolution expérimentale en présence de doses sous-inhibitrices de PmB a mené à l’identification de variants hyper-vésiculateurs sécrétant des vésicules membranaires de grande taille. En titrant la PmB, les vésicules limitent son impact sur l’enveloppe et la motilité de V. cholerae. Une analyse de protéomique globale chez V. cholerae a permis d’identifier les protéines modulées par la présence de concentrations sous-inhibitrices de PmB. Plus de 60 % et 28 % des protéines du sécrétome et du protéome cellulaire non-sécrété avaient une abondance relative modifiée, respectivement. Parmi celles-ci, Hcp, une composante majeure du système de sécrétion de type VI (SST6) a été identifiée. Mes résultats ont démontré que la PmB augmente l’expression et la sécrétion de Hcp par le SST6, via le système à deux composantes VxrAB. L’activité accrue du SST6 mène à une compétition inter-bactérienne plus efficace et à une meilleure résistance à la prédation, tel que démontré par des tests de compétition sur milieu solide avec Escherichia coli et de cytotoxicité envers Dictyostelium discoideum. De plus, une analyse du transcriptome a permis d’identifier un nouvel acteur de la résistance aux PAM, la protéine de membrane externe OmpV, dont l’expression est augmentée par la PmB. En étudiant le contexte génomique de OmpV, j’ai identifié l’opéron ompV-virK-carRS spécialisé dans la résistance aux PAM chez V. cholerae, dont les produits des gènes permettent de détecter et d’activer plusieurs mécanismes de résistance. Des analyses structurelles de OmpV et d’amarrage avec la PmB suggèrent que cette protéine pourrait agir comme senseur, induire une signalisation intracellulaire et activer la transcription d’une pompe à efflux en réponse à la PmB. Collectivement, mes résultats révèlent la complexité de la résistance aux PAM, qui peuvent, à l'inverse du rôle antimicrobien qui leur est décerné, favoriser la survie de bactéries pathogènes en activant des mécanismes de résistance et de compétition microbienne. Ces résultats soulignent donc l’impact potentiel de la pollution aquatique par les PAM sur la survie des pathogènes et les interactions microbiennes. Ils renforcent également l'importance d'une utilisation judicieuse des PAM comme alternatives aux antibiotiques et pourraient aiguiller l'industrie pharmaceutique dans le design de PAM moins favorables au développement de résistance.
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Regulation of inward rectifier potassium (KIR) and hyperpolarization-activated cyclic-nucleotide gated (HCN) channels by membrane lipids
Mayar, Sultan; D’Avanzo, Nazzareno (2025-06)
Les lipides, entités amphiphiles et messagers secondaires essentiels, modulent toute une série de processus physiologiques. Les protéines membranaires, insérées dans la bicouche lipidique, sont sensibles à leur environnement et aux altérations des propriétés lipidiques. L'objectif général de cette thèse est d'étudier deux classes de lipides et leur impact sur la modulation de la fonction des canaux ioniques. Plus précisément, nous avons examiné l'influence des endocannabinoïdes sur les canaux potassiques à rectification entrante (KIR2.1 (KCNJ2), KIR4.1 (KCNJ10) et KIR7.1 (KCNJ13)), ainsi que celle des phosphoinositides (PIP) sur les canaux HCN activés par l'hyperpolarisation. Pour examiner cette influence, nous avons utilisé les ovocytes de Xénope comme système d'expression, associés à des enregistrements par double électrode en « voltage-clamp » afin de mesurer les courants ioniques. Dans un premier projet, nous avons exploré la modulation du canal rectificateur fort KIR2.1 par les endocannabinoïdes en comparaison avec les rectificateurs intermédiaires (KIR4.1) et faibles (KIR7.1). Les canaux KIR2.1 jouent un rôle fondamental dans la stabilisation du potentiel de repos des cellules excitables et sont connus pour leur sensibilité à divers lipides, notamment le PI(4,5)P2, les lipides anioniques secondaires et le cholestérol. Les endocannabinoïdes, des lipides membranaires, sont naturellement synthétisés dans les cellules neuronales et cardiaques. Il a été démontré que les endocannabinoïdes et les molécules apparentées aux cannabinoïdes sont capables de moduler plusieurs types de canaux ioniques via des voies canoniques et non canoniques, indépendamment des récepteurs aux cannabinoïdes (CBR). Dans cette étude, nous avons cherché à déterminer si les canaux KIR2.1 sensibles aux lipides sont également modulés par les endocannabinoïdes. Nous avons démontré que plusieurs endocannabinoïdes augmentent la conductance des canaux KIR2.1, indépendamment des CBR. En, par un mécanisme impliquant des modifications des propriétés membranaires plutôt que des interactions directes protéine-lipide. De plus, nous avons observé que l'effet des endocannabinoïdes n'est pas conservé chez les autres isoformes KIR, KIR4.1 et KIR7.1. Nos données issues de ce premier projet suggèrent ainsi que les endocannabinoïdes pourraient améliorer la fonction des canaux KIR dans des contextes pathologiques associés à leur dysrégulation. Dans un second projet, nous avons étudié les effets des endocannabinoïdes sur les propriétés biophysiques membranaires chez les ovocytes de Xénope. Pour cela, nous avons utilisé les canaux de gramicidine (gA) indicateur de changements des propriétés physicochimiques de la membrane (élasticité/rigidité), afin de les évaluer dans diverses conditions. Deux grandes classes d'endocannabinoïdes, les éthanolamides d'acides gras (EAG) et les 2-monoacylglycérols (2-MG), affectent les courants macroscopiques des canaux gramicidine (gA). Bien que, l'AEA et le 2- n’aient pas modifié la rigidité ni l’élasticité de la membrane, d’autres endocannabinoïdes se sont montrés capables d’influencer ces deux propriétés mécaniques. Les déterminants structurels de ces molécules ont été corrélés aux changements observés dans les courants macroscopiques des canaux gramicidine. Nous avons observé que les endocannabinoïdes dotés de chaînes carbonées plus longues et moins saturées — particulièrement lorsque ces caractéristiques sont éloignées du groupe de tête — tendent à accroître la rigidité membranaire, réduisant ainsi son élasticité. Nos résultats permettent de comprendre la manière dont les endocannabinoïdes peuvent moduler la dynamique membranaire et, par conséquent, altérer la fonction des canaux ioniques. Ainsi, cette régulation dépendante des lipides s'étend au-delà des canaux KIR, ce qui suggère des implications fonctionnelles plus larges pour la modulation des protéines membranaires. Enfin, dans un troisième projet, nous avons approfondi nos connaissances sur la façon dont les PIPs modulent les canaux HCN. Il est connu que les PIP interagissent directement avec les canaux HCN, mais les sites précis de liaison restaient à mieux caractériser. De plus, des études antérieures de notre équipe de recherche ont révélé que deux groupes de résidus chargés positivement peuvent être responsables de la liaison des PIPs aux canaux HCN. Ces poches de liaison comprennent des résidus chargés positivement situés dans le domaine HCN (HCND) et dans la partie inférieure de la région S2-S3 ; d’un point de vue tridimensionnelle, ces 2 régions se situent à proximité l’une de l’autre. Dans ce projet, nous avons utilisé l’électrophysiologie sur les ovocytes de Xénope pour caractériser l’effet de la neutralisation de certains résidus sur la sensibilité des canaux HCN1 à l’épuisement des PIP induit par la wortmannine. Nos résultats démontrent que la neutralisation des résidus Arg85, Lys200, Lys203 et Lys208 en Glu (Q) a conduit à une réduction de la sensibilité des canaux HCN1 au traitement à la wortmannine. En particulier, les mutants Lys117Glu et Arg184Glu ont complètement aboli la sensibilité à la wortmannine. Collectivement, ces résultats démontrent les entités structurelles des canaux HCN, qui sont responsables de la liaison au PIP, et valident les prédictions issues de modélisations computationnelles antérieures.
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Évaluation du potentiel de transformation néoplasique des cellules dérivées d’iPSC et de leur immunogénicité après induction de la sénescence
Goyer, Marie-Lyn; Beauséjour, Christian (2025-06)
Les cellules dérivées de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) représentent une avenue prometteuse pour la thérapie cellulaire. Toutefois, la reprogrammation des iPSC inactive temporairement les gènes suppresseurs de tumeurs TP53 et CDKN2A, augmentant ainsi les risques de transformation cellulaire. Si des études antérieures divergent quant à la présence de mutations dans ces gènes, aucune n’a évalué l’intégrité fonctionnelle de ces points de contrôle du cycle cellulaire ni le potentiel de transformation des cellules dérivées d’iPSC comparées à leurs homologues parentaux. À partir de fibroblastes humains dérivés d’iPSC (i-HF) et de leurs équivalents issus d’une biopsie de peau (HF), nous avons comparé leur capacité de réparation de l’ADN et d’arrêt du cycle cellulaire suivants des dommages induits par irradiation (IR) ou par surexpression de l’oncogène RAS. Grâce à une analyse approfondie des gènes exprimés et à une série de tests fonctionnels, nous avons démontré que cette capacité chez les i-HF n'était pas compromise. Au contraire, les i-HF se distinguent par une activité métabolique accrue et une expression plus élevée des gènes effecteurs liés à p53. Bien que ces cellules ne présentent pas de risque accru de transformation, leur sensibilité exacerbée à divers stress pourrait limiter leur utilisation en thérapie cellulaire. Les cellules dérivées d’iPSC nous permettent également de modéliser les interactions entre les cellules sénescentes et le système immunitaire autologue humain. En effet, les cellules sénescentes s’accumulent avec l’âge et après exposition à divers stress, contribuant au développement de maladies chroniques et de cancers, des effets largement dus au phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP). Bien que ce dernier ait pour but de contribuer au recrutement des cellules immunitaires, diverses études montrent une immunogénicité variable des cellules sénescentes. La contribution spécifique du type cellulaire et de l’inducteur de sénescence demeure incertaine. En utilisant des cellules dérivées d’iPSC et des cellules immunitaires autologues, nous avons évalué l’immunogénicité de fibroblastes cutanés (HDF), ainsi que de myoblastes (i-MB), cellules endothéliales (i-EC) et progéniteurs pulmonaires (i-LPC) sénescents, induits par IR ou par surexpression de l’oncogène RAS. Nos résultats indiquent que chaque type cellulaire présente un SASP distinct et exprime une variété de ligands immunitaires inhibiteurs. Notamment, les HDF sénescents présentent un immunopeptidome unique mais ne parviennent pas à susciter de réponses immunitaires spécifiques des cellules T CD8+ ou NK. De même, les i-EC et i-LPC sénescents présentent une immunogénicité limitée. En revanche, les myoblastes sénescents induits par RAS ont démontré une immunogénicité, caractérisée par l'activation des cellules T, la cytotoxicité médiée par les cellules NK et le recrutement de cellules immunitaires dans un modèle de souris humanisée orthotopique. Ces résultats soulignent l'influence du type cellulaire et de l'inducteur de sénescence sur l'immunogénicité et suggèrent des approches ciblées pour contrer les effets délétères de l’accumulation de cellules sénescentes spécifiques.
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Quality management and documentation practices in academic wet labs
Caron, Andree; Paganelli, Massimiliano; Raggi, Claudia (2025-06)
Rationnel : Les problèmes de reproductibilité des résultats expérimentaux retardent le développement de traitements fonctionnels. La qualité et la reproductibilité de la recherche biomédicale universitaire sont remise en question sous plusieurs facettes. L’adoption de méthodologies de contrôle de qualité standardisées, éprouvées en industrie est une solution potentielle. Cependant, aucun besoin ni avantage n’ont été identifiés à ce sujet au Québec, contribuant ainsi à l’idée que ces pratiques n’y sont pas nécessaires. Ainsi, une meilleure identification et compréhension des besoins est nécessaire afin que les avantages deviennent évidents pour les parties prenantes. Bien que plusieurs études et groupes de discussion internationaux existent dans la littérature, ces investigations sont axées sur les opinions des dénommées « parties prenantes principales », soit les directeurs d’institutions de recherche et leurs chercheurs. Par contre, c’est le personnel du laboratoire qui travaille quotidiennement avec les protocoles et serait ainsi ciblé par des mesures de standardisation. Ils ne détiennent peut-être pas le pouvoir décisionnel final, mais ils constituent un obstacle potentiel à la mise en œuvre harmonieuse des pratiques de qualité. Hypothèse : Le milieu de la recherche académique en laboratoire humide ne ressent pas le besoin d’utiliser des méthodologies standardisées du contrôle de la qualité et il s’opposera à leur implémentation potentielle. Objectifs : Démontrer l’impact de l’utilisation de méthodes du contrôle et de l’assurance qualité en s’appuyant sur les expériences et protocoles exécutés par la candidate. Y soutirer des thèmes et construire un questionnaire pour une étude pilote afin de sonder une population d’un centre de recherche en milieu académique, soit le personnel du Centre de recherche du CHU Sainte-Justine. Valider le questionnaire et déterminer la taille de l’échantillon nécessaire pour une étude primaire future. Résultats : Le contrôle et l’assurance qualité permettent de capter d’importantes erreurs pouvant affecter l’interprétation des données expérimentales. L’étude pilote a permis de valider la majorité du questionnaire et d’estimer un échantillon minimal pour une étude primaire future.
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Développement d’un produit cellulaire encapsulé et pharmaco-optimisé pour le traitement des maladies ischémiques
Touani Kameni, Francesco; Lerouge, Sophie (2025-06)
Les maladies ischémiques représentent un problème de santé publique majeur en raison de leurs taux élevés de prévalence et mortalité. L’utilisation des cellules stromales mésenchymateuses (CSM) dans une approche thérapeutique est considérée comme une option très prometteuse ouvrant la voie à des thérapies innovantes capables de stimuler à la fois la reperfusion et la régénération des tissus endommagés ainsi qu’améliorer le pronostic vital des patients atteints des maladies ischémiques chroniques. Cependant, leur efficacité clinique doit être encore améliorée, car de nombreuses études observent une mortalité massive des cellules, une faible rétention ainsi qu’une grande variabilité de l’efficacité thérapeutique des cellules. De plus, les défis liés à la standardisation des protocoles et aux coûts élevés des thérapies autologues nécessitent de trouver d’autres stratégies accessibles pour maximiser leur efficacité et diminuer les coûts de production de traitement. L’objectif de cette thèse était de concevoir une version optimisée d’un produit cellulaire composé de microbilles injectables et cryopréservables chargées de CSM préconditionnées, prêtes à être utilisées pour des thérapies allogéniques des maladies ischémiques. Dans le développement de ce produit cellulaire, nous avons combiné deux technologies prometteuses à savoir l’encapsulation cellulaire et le préconditionnement pharmacologique avec le célastrol, un antioxydant naturel. Ces travaux ont été réalisés en trois phases. D’abord, nous avons évalué l’efficacité du préconditionnement pharmacologique du célastrol sur des CSM de rat et humaines encapsulées dans un hydrogel volumique de chitosane, in vitro et dans un modèle animal sain à la suite d’une injection sous-cutanée. Les résultats confirment que le préconditionnement avec 1 μM améliore significativement la viabilité et l’activité proangiogénique des CSM, ce qui se traduit par la formation de vaisseaux dans la zone d’implantation après 7 jours in vivo. Nous avons ensuite examiné l’influence de la composition des hydrogels (chitosane, chitosane-gélatine et alginate), du préconditionnement (1 et 0,1 μM) et de la conservation sur l’injectabilité, les propriétés mécaniques et l’activité proangiogénique des CSM encapsulées dans des microbilles obtenues par la méthode d’émulsification. Les cellules encapsulées dans des microbilles à base de chitosane iv ont considérablement amélioré la viabilité et la libération de VEGF par rapport aux microbilles d’alginate. Les CSM prétraitées (0,1 μM) et encapsulées dans des microbilles de chitosane-gélatine forment un produit cellulaire injectable à travers une aiguille 23 G. Ce produit cellulaire résiste à une compression pouvant atteindre 80 % et conserve leurs propriétés proangiogéniques des cellules après congélation. En poursuivant nos recherches, nous avons développé une méthode de fabrication des microbilles sans huile fonctionnant avec un système coaxial à flux d’air. Cette méthode a permis de fabriquer des microbilles d’alginate-gélatine stériles et injectables, présentant une distribution de taille étroite et une excellente viabilité. Les CSM encapsulées dans les microbilles d’alginate-gélatine ont montré une meilleure fonction paracrine en stimulant la prolifération et la migration des cellules endothéliales dans un modèle de coculture in vitro par rapport aux microbilles d’alginate. Après cryopréservation, ces microbilles peuvent être injectées avec une aiguille 21G. Elles résistent à une compression allant jusqu’à 50 % tout en conservant leurs fonctions paracrines, qui sont proches des cellules fraîches. En conclusion, cette thèse présente une solution innovante et prometteuse permettant d’améliorer l’activité proangiogénique des CSMs, ce qui est essentiel pour le traitement des maladies ischémiques. Ces recherches s’inscrivent dans une démarche visant à transformer la thérapie cellulaire en une solution accessible, standardisée, ouvrant ainsi la voie à des thérapies cellulaires plus efficaces et conformes aux exigences des traitements allogéniques.
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Étude cadavérique du système suspenseur du foie : vers la conception d’un modèle tridimensionnel numérique
Décarie, Pascale; Gaudreault, Nathaly; Venne, Gabriel (2025-06)
Introduction. L'anatomie est la discipline qui étudie la structure et la morphologie des êtres vivants. Historiquement fondée sur les dissections post-mortem, elle repose aujourd’hui sur des techniques modernes telles que la modélisation numérique. La biomécanique, quant à elle, s’intéresse aux modifications que subissent ces structures sous l'effet des forces, ainsi qu'aux interactions entre ces structures lors des mouvements. L’idée de ce mémoire émerge de ces relations théoriques entre la biomécanique du système musculosquelettique (SMSQ) et celle des tissus conjonctifs qui suspendent les viscères, nommées dans ce travail le système suspenseur des viscères (SSV). Il est établi que ce système s’est développé sous l’influence des forces auxquelles il a été soumis pendant l’évolution de la locomotion et qu’il continue de subir des forces variables d’un individu à l’autre. Dès lors, plusieurs questions émergent : y a-t-il une variation dans la morphologie des structures du SSV ? Le poids des organes a-t-il des effets sur les SSV? L'objectif principal de cette étude descriptive est de décrire la morphométrie du système suspenseur du foie (SSF), en mesurant la longueur et l'épaisseur des ligaments qui relient le foie au diaphragme ainsi que la circonférence de leur area nuda. L’objectif secondaire consiste à vérifier la présence d’une corrélation entre le poids du foie et les paramètres morphométriques du SSF. Enfin, un troisième objectif exploratoire consiste à développer des modèles numériques tridimensionnels du SSF. Méthode. Les données relatives à l’âge, à l'indice de masse corporelle (IMC) et à la cause du décès des 30 corps de donneurs (embaumés) ont été collectées. Le foie et les SSF ont été isolés par dissection. La longueur et l’épaisseur des ligaments ont été mesurées à l’aide de pieds à coulisse. La circonférence de l'area nuda des foies a été déterminée à l’aide d’une ficelle qui était ensuite mesurée avec le pied à coulisse, et le poids des foies a également été collecté. Des analyses descriptives non paramétriques ont été réalisées, comprenant le calcul des médianes (Md), des écarts interquartiles (EI), des coefficients de dispersion (CD), ainsi que des tests de corrélation de Spearman. Les foies et les SSF de 5 donneurs ont été numérisés à l'aide du numériseur Artec Spider (Artec Group, Palo Alto, CA), et la modélisation des images numérisées a été réalisée avec le logiciel Artec Studio 9.2. Résultats. Les longueurs des ligaments (Md (EI) variaient de 25,19 mm (±11,63) à 153,92 mm (±37,56), avec des CD compris entre 52,76% et 115,13%. En ce qui concerne les épaisseurs, les Md (EI) variaient de 0,18 mm (±0,23) à 0,26 mm (±0,31), les CD allant de 42,86% à 85,71%. Une corrélation statistiquement significative entre la circonférence de l’area nuda et le poids du foie (p=0,049, Rho=0,37) a été observée. Conclusion. L'étude a mis en évidence une importante variabilité morphométrique au sein des SSF. Une association positive entre la circonférence de l’area nuda et le poids du foie a été observé, suggérant une synergie mécanique potentielle de ces deux structures dans la suspension du foie au diaphragme. Ces résultats ouvrent la voie à la simulation de l'impact des variations morphométriques et anatomiques sur la position et l'orientation du foie, permettant ainsi d'inférer son comportement biomécanique.
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Navigating the interface of biosynthetic implants and treatment modalities for Herpes Simplex Virus type 1 infections
Callai da Silva, Natalia; Griffith, May; Talbot, Sébastien (2025-06)
Le virus de l'herpès simplex de sérotype 1 (HSV-1) est la cause la plus fréquente de cécité infectieuse dans les pays développés. On dispose de peu d'informations sur les événements précoces des infections oculaires à HSV-1. Bien que les thérapies antivirales éliminent le virus, elles ne parviennent pas à prévenir la latence ou la réactivation, qui sont les principales causes de lésions cornéennes. Nous souhaitons donc approfondir nos connaissances actuelles sur les infections à HSV-1 en testant la faisabilité de deux approches thérapeutiques potentielles pour traiter les infections cornéennes à HSV-1: 1) bloquer l'entrée du virus dans les cellules et 2) bloquer l'activité virale en empêchant la réactivation des virus latents, car ces derniers sont asymptomatiques. Après inoculation dans la cornée centrale, les virus HSV-1 ont été principalement localisés dans le limbe, soit la zone entourant la cornée où se trouvent les cellules souches, ce qui suggère une infection préférentielle de celles-ci. Les nerfs cornéens proviennent des ganglions trijumeaux (TG) et innervent la cornée via le plexus nerveux cornéen situé dans la région limbique de la cornée. C'est dans les ganglions trijumeaux que les virus sont transportés par voie rétrograde après l'infection initiale de la cornée et qu'ils entrent en latence jusqu'à leur réactivation. Nous émettons d’abord l'hypothèse que les peptides de défense innée de l'homme peuvent bloquer l'entrée du virus, et ensuite que la réduction au silence des gènes qui favorisent l'activation virale à l'aide d'un petit ARN interférent (siRNA) empêchera la réactivation virale. Des travaux antérieurs ont montré que le LL37, une cathélicidine humaine et un peptide de défense innée de l'hôte, possède des propriétés antivirales. Le GF19, un fragment bioactif modifié du LL37, a réduit les charges virales in vitro et dans les cornées ex vivo. L'efficacité antivirale du GF19 a été confirmée dans des cultures épithéliales et neuronales, où le peptide a permis de bloquer l'entrée du virus dans les cellules, mais s’est révélé inefficace pour bloquer l'activité virale une fois l'infection établie. Des données in vitro suggèrent également que le GF19 pourrait interagir avec le canal TRPV1 dans les neurones. Un essai de docking in silico a démontré la possibilité d'une liaison non compétitive du GF19 au canal, favorisant les changements de conformation associés à l'ouverture de son pore. Le blocage de la réactivation virale du HSV-1 a été testé à l'aide de siRNA ciblant ICP0, une protéine induite par le virus et nécessaire à l'activation virale. Les TG de souris infectées par le HSV-1 et traitées avec un siRNA ciblant ICP0, délivré par des liposomes couplés à un peptide neurotrope (NTP), présentaient des niveaux d'ICP0 et de HSV-1 inférieurs à ceux des témoins. Cela suggère que le couplage avec le NTP pourrait contribuer à promouvoir le neurotropisme des liposomes vers le limbe, près du plexus nerveux cornéen, et vers le TG. De plus, les souris ayant reçu un siRNA couplé au NTP présentaient des symptômes cliniques moins graves, et beaucoup moins de virus ont été trouvés dans le limbe. Dans l'ensemble, les liposomes siHSV-NTP inhibent l'expression de la protéine de réplication précoce ICP0 et réduisent les quantités de HSV-1 dans la cornée et le plexus nerveux cornéen des animaux infectés. En conclusion, le GF19 et le siRNA contre l'ICP0 présentent tous deux une activité antivirale par des voies différentes. Par conséquent, la prochaine étape prometteuse consiste à étudier les effets synergiques possibles des deux thérapies proposées contre le HSV-1 dans le traitement de l'infection à HSV-1.
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Characterization of SRD5A3 congenital disorder of glycosylation and glycogen storage disease type III in Caenorhabditis elegans patient specific models
Daghar, Hiba; Parker, Alex (2024-12)
Les maladies neurométaboliques rares posent des défis importants en raison de leur physiopathologie complexe et de la rareté des options thérapeutiques spécifiques aux patients. Cette thèse utilise le nématode Caenorhabditis elegans (C. elegans) comme modèle pour caractériser des conditions spécifiques aux patients telles que du trouble congénital de la glycosylation SRD5A3 (SRD5A3-CDG) et la maladie de stockage du glycogène de type III (GSDIII), faisant progresser notre compréhension de ces maladies et explorant de nouvelles avenues thérapeutiques. Dans le premier projet, nous avons développé le premier modèle viable de SRD5A3-CDG, élucidant les phénotypes liés à la maladie tels que le retard de développement, les anomalies neuronales et les changements métaboliques dans la voie du mévalonate. Grâce à un criblage de médicaments à haut débit, nous avons identifié l'atorvastatine comme une piste thérapeutique potentielle, dont la validation translationnelle est en cours dans un essai clinique en cours chez un patient américain atteint de CDG. Les travaux futurs visent à disséquer les mécanismes dépendants et indépendants du cholestérol de l'atorvastatine en utilisant d'autres modèles in vivo, tels que le poisson zèbre. Le second projet s'est concentré sur l'élucidation des mécanismes de la GSDIII. Le modèle C. elegans a révélé une accumulation de glycogène analogue à la pathologie humaine, ainsi qu'une altération de la motilité, de la durée de vie et de la progéniture. En intégrant le criblage pharmacologique à l'interférence ARN et aux approches de séquençage, CHK1 a été identifié comme un modificateur génétique potentiel de l'accumulation de glycogène. Une validation plus poussée dans des modèles de mammifères est cruciale pour faire progresser ces résultats vers une application thérapeutique. Des recherches supplémentaires sont proposées pour explorer l'activité catalytique différentielle des enzymes de débranchement du glycogène et leurs implications dans les sous-types de GSDIII. Cette thèse souligne le potentiel du nématode C. elegans en tant que modèle translationnel pour les maladies rares, comblant les besoins entre la recherche fondamentale et la médecine personnalisée. Nos résultats démontrent comment les modèles de nématodes spécifiques aux patients peuvent informer la médecine de précision, en favorisant les collaborations pour développer des thérapies innovantes pour les maladies métaboliques rares. Ce travail contribue au domaine plus large des soins de santé personnalisés en abordant les défis multiples des maladies rares par le biais d'approches interdisciplinaires.
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From natural language and graph processing to novel biomarker discoveries : cross-domain application of type 2 diabetes meta-genetic and multi-omics mining
Li, Shiying; Rutter, Guy; Ibberson, Mark (2024-12)
L'imbrication des mécanismes génétiques, moléculaires, du mode de vie et des facteurs environnementaux contribue à la complexité de maladies telles que le diabète de type 2 (DT2). De nombreuses approches ont été utilisées pour démêler cette complexité et identifier de nouveaux marqueurs associés à la maladie. En outre, avec les progrès rapides des technologies de séquençage à haut débit et des algorithmes d'apprentissage automatique au cours des dernières années, une nouvelle frontière de possibilités est apparue pour les chercheurs. Dans ce projet, nous présentons deux méthodes basées sur l'apprentissage automatique qui visent à découvrir de nouveaux marqueurs génétiques et multi-omiques associés au DT2. L'épistasie est le phénomène par lequel une variante génétique empêche une autre variante provenant d'un locus différent de manifester ses effets. L'étude de la structure et de l'évolution des maladies complexes montre que l'épistasie et les interactions génétiques sont un résultat inévitable du processus d'évolution, quelle que soit la manière dont on l'appréhende. Toutefois, la question de savoir comment combiner au mieux la représentation de la structure des gènes et la modélisation des interactions dans un modèle de bout en bout pour la recherche d'épistasie reste ouverte. Nous proposons ici une nouvelle méthode de détection des épistasmes, le transformateur hiérarchique HB-LT (Haplotype Block Long Short-Term Memory Hierarchical Transformer). Le HB-LT utilise des blocs d'haplotypes pré-parés comme entrée et emploie deux couches de mécanismes d'attention multi-têtes pour modéliser efficacement les signaux d'interaction associés au phénotype à la fois dans et entre les blocs d'haplotypes. Il démontre des améliorations substantielles par rapport aux méthodes traditionnelles de recherche exhaustive et aux réseaux neuronaux évolutifs entièrement connectés. Le regroupement des SNP en blocs d'haplotypes réduit la dimensionnalité et l'espace de recherche des signaux d'épistasie. En outre, en capturant les effets combinés des SNP voisins plutôt qu'en traitant chaque SNP individuellement, la méthode HB-LT est plus susceptible d'expliquer une plus grande variance phénotypique. Les informations génétiques germinales fournissent des données stables à long terme qui ne sont pas affectées par des facteurs externes. En revanche, les données omiques telles que la lipidomique, la métabolomique et la protéomique sont plus dynamiques et fluctuent en fonction des changements physiologiques à court et à moyen terme, des stimuli externes et des influences environnementales. Chaque couche omique peut être analysée individuellement pour identifier les biomarqueurs associés aux maladies. En revanche, le profilage multi-omique, qui implique la mesure, l'intégration et l'analyse complètes d'ensembles de données moléculaires à travers plusieurs couches omiques dans un ensemble d'échantillons, est devenu un autre fortin de premier plan pour de nombreux chercheurs. En capturant des signaux provenant de couches omiques complémentaires, le profilage multi-omique permet d'explorer l'interaction complexe entre plusieurs couches de molécules biologiques et d'identifier des biomarqueurs au niveau du système. Ici, 180 lipides plasmatiques circulants et 1 195 protéines plasmatiques circulantes provenant de 1 134 individus de deux cohortes T2D indépendantes, Hoorn Diabetes Care System (DCS) et Genetics of Diabetes Audit and Research in Tayside Scotland (GoDARTS), ont été soumis à une méthode de profilage multi-omique, Similarity Network Fusion (SNF). Dans les deux cohortes, on peut observer deux sous-groupes de DT2 distincts sur le plan moléculaire. Ces deux sous-groupes présentent des différences en termes de détérioration de la glycémie, de sensibilité à l'insuline et de sécrétion. Les signatures moléculaires clés qui distinguent les sous-groupes comprennent les triacylglycérols, la sphingomyéline, le testican-1 et le récepteur de l'interleukine-18. Ces signatures, qui couvrent plusieurs couches omiques, pourraient permettre de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents du DT2 et s'avérer prometteuses en tant que nouveaux marqueurs pronostiques de la maladie.
Embargo
Réponse immunitaire des lymphocytes T suite à l’infection par le SARS-CoV-2 et à la vaccination chez diverses populations
Nantel, Sabryna; Decaluwe, Hélène (2025-06)
La pandémie de COVID-19 causée par le SARS-CoV-2 aura donné lieu à des événements sans précédent. Une situation d’urgence sanitaire déclarée par l’organisation mondiale de la santé au printemps 2020 avait menée à la mise en place de nombreuses mesures de confinement afin de restreindre la propagation ainsi que les effets néfastes de ce virus sur les populations. Malgré tout, plus de sept millions de décès sont attribués mondialement à la COVID-19 par l’organisation mondiale de la santé en date de l’automne 2024. Considérant l’urgence de cette situation et le besoin de mobiliser un maximum de ressources afin de répondre aux questions et inquiétudes se présentant au début de la pandémie, nous avons changé ma thématique de recherche. Le but de ma thèse visait donc à caractériser les réponses cellulaires T induites suite à l’infection par le SARS-CoV-2 et éventuellement, avec l’arrivée des vaccins contre la COVID-19 vers la fin de l’année 2020, à décrire l’effet de la vaccination sur les réponses cellulaires T. Dans un premier temps, mes travaux, en collaboration avec les équipes du Dre. Caroline Quach, Dre. Mariana Baz et Dr. Guy Boivin, ont permis de mieux informer les recommandations des autorités de santé publique au niveau national et provincial. Effectivement, nos travaux ont permis de démontrer que les individus ayant été infectés de façon asymptomatique présentaient de plus faibles réponses mémoires et nécessitaient ainsi une seconde dose de vaccin afin de développer une immunité plus efficace face au SARS-CoV-2 (Nantel et al., Frontiers in Immunology, 2023).1 Dans un deuxième temps, une collaboration au sein du CoVaRR-Net (Réseau de Réponse Rapide aux Variants du Coronavirus de l’anglais Coronavirus Variants Rapid Response Network) avec les Dre. Jennifer Gommerman et Dre. Anne-Claude Gingras, avait permis d’établir qu’une infection par le variant Omicron BA.1 était aussi, sinon plus efficace, qu’une dose de rappel de vaccin monovalent administré par voie intramusculaire. L’amélioration considérable des niveaux d’anticorps détectés dans la salive ainsi que de la capacité de neutralisation de nombreux variants du SARS-CoV-2 suite à l’infection permet également de mettre en évidence la nécessité de développer des stratégies vaccinales plus localisées tel que les vaccins intranasaux (Nantel, Sheikh-Mohamed et al., Mucosal Immunology, 2024).2 Dans un troisième temps, nous avons effectué une étude sur la réponse vaccinale au SARS-CoV-2 chez des enfants atteints de déficit immunitaire humoral. Nous avons ainsi démontré que ces enfants parvenaient à développer une réponse mémoire T efficace, mais que leurs niveaux d’anticorps et leur capacité à neutraliser le virus étaient considérablement réduits comparativement aux enfants sains. De façon intéressante, la plupart de ces enfants ont été infectés sans rapporter de symptômes, ce qui pourrait indiquer que la protection conférée par les lymphocytes T serait suffisante afin de limiter les effets néfastes de l’infection par le SARS-CoV-2 (Nantel et al., en préparation, 2025). Dans un dernier temps, considérant le fait que de moins en moins d’enfants sont vaccinés contre la COVID-19, nous nous sommes interrogés quant à la réponse mémoire développée suite à l’infection chez les enfants comparativement aux adultes. Dans le cadre d’une collaboration avec Dre. Anne Pham-Huy et Dr. Marc-André Langlois, nous avons pu mettre en évidence que bien que les enfants et les adultes présentent des réponses humorales similaires, la réponse cellulaire T face au SARS-CoV-2 est nettement plus élevée chez les adultes. J’ai investigué afin de tenter d’expliquer ce résultat en évaluant les réponses cellulaires T face à des coronavirus communs tel que HCoV-OC43 et HCoV-HKU1. Nous avons pu constater que les enfants présentaient des réponses d’intensité comparable aux coronavirus communs ainsi qu’au SARS-CoV-2, alors que la fréquence de cellules sécrétant de l’IFN-gamma en réponse au SARS-CoV-2 était démesurément élevée chez les adultes comparativement à leur réponse aux coronavirus communs (Nantel et al., Pediatric Research, 2025). Ce résultat est particulièrement pertinent considérant que les manifestations cliniques de la COVID-19 sont souvent similaires à un rhume chez l’enfant et que les complications de l’infection par le SARS-CoV-2 sont généralement plus fréquentes chez les adultes. Sommairement, mes travaux de doctorat ont permis de mieux comprendre les réponses cellulaires T développées dans différents contextes d’immunisation ainsi que chez des populations variées. Grâce aux nombreuses collaborations mises en place, il m’a également été possible d’en apprendre davantage sur la réponse humorale en ayant accès à des résultats provenant de techniques effectuées dans des équipes spécialisées en anticorps liants et neutralisants. J’ai ainsi pu présenter un portrait relativement complet de la réponse immunitaire adaptative spécifique au SARS-CoV-2 dans chacun de mes articles, dont les résultats ont permis d’orienter les recommandations vaccinales de la santé publique à plusieurs reprises au cours de la pandémie.

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