206 - Organismes vivants

Dans l’Océan Arctique, le retrait de la glace provoque des perturbations à toutes les échelles du réseau alimentaire, des mammifères jusqu’aux organismes unicellulaires.  Ce réseau contient un composant clé, mais souvent négligé : les nanoflagellés hétérotrophes (HNF). Ce sont des petits organismes non-pigmentés inférieurs à 20 microns de diamètre, qui constituent le maillon central entre les bactéries, sur lesquelles ils se nourrissent, et les plus grands brouteurs qui les mangent. Pour complexifier ce problème, les différentes espèces de HNF sont souvent impossibles à distinguer visuellement. De plus, elles peuvent réagir très différemment aux changements environnementaux. Nous avons utilisé les techniques qui ciblaient l’ADN et l’ARN de ces organismes, comme le séquençage à haut débit et les sondes fluorescentes (voir image), pour identifier les sous-groupes et étudier leur dynamique à travers une gamme de conditions environnementales dans l’Arctique. Nous avons trouvé que certains groupes s’associent aux récentes eaux de fonte, tandis que d’autres étaient plus abondants dans les eaux sans influence de glace. De nos jours, l’Arctique est en voie vers un régime saisonnier sans glace. Nous prédisons que ces changements vont affecter la communauté de HNF qui se répercutera sur les niveaux supérieurs et inférieurs du réseau alimentaire. 

La morue arctique (Boreogadus saida) est une espèce clé de l'écosystème marin arctique. Elle représente une forte biomasse dans toutes les mers arctiques et une source majeure de nourriture pour de nombreuses espèces d'oiseaux et de mammifères marins tels le phoque annelé (Pusa hispida) et le béluga (Delphinapterus leuca). Comprendre les facteurs déterminant la survie larvaire de la morue arctique est essentiel pour prédire la réponse de l'espèce aux changements climatiques. Des études menées au cours des deux dernières décennies dans différentes mers arctiques ont permis de documenter l'effet de plusieurs facteurs physiques et biologiques sur la survie larvaire de l'espèce. La quantité de lumière, la densité de proies, la température, la dynamique de la glace de mer ainsi que l'apport d'eau douce par les fleuves ont été reconnus comme facteurs importants pour la croissance, le succès d'alimentation et la survie des jeunes stades de morue arctique. Dans les régions où ces caractéristiques environnementales se combinent de façon appropriée, certaines larves survivent à une éclosion hâtive, connaissent une longue saison de croissance et atteignent de grandes tailles préhivernales, un attribut important pour contrer la mortalité hivernale. L'augmentation des températures, la diminution du couvert de glace et l’intensification du débit des fleuves pourraient augmenter la survie de ces larves et le succès reproducteur de l'espèce à court terme.

La communauté zooplanctonique de la zone de transition estuarienne du fleuve Saint-Laurent est dominée par le complexe d’espèces cryptique d’Eurytemora affinis. Deux clades (atlantique (A) et nord-atlantique (NA)), morphologiquement similaires mais génétiquement distinct, montrent des différences dans leurs modes de distributions le long des gradients environnementaux en dépit de la présence de forts courants de marée. Afin d’expliquer ces modes de distributions différents, nous émettons l'hypothèse que la ségrégation spatiale entre ces deux clades est due à leurs performances écophysiologiques respectives. Pour tester cette hypothèse, nous avons réalisé des expériences de transplantations réciproques pour quantifier la réponse écophysiologique de chacun des deux clades face à un changement environnemental. Les résultats de cette étude sont basées sur l’analyse d’indicateurs physiologiques tel que la composition des profils d'acides gras, le ratio ARN:ADN, le taux de mortalité et la présence de femelles ovigères. Les premiers résultats montrent que le taux de survie du clade A est plus élevé que pour le clade NA lors d’un changement de leurs conditions environnementales. En effet, le clade NA a montré une mortalité plus élevée dans l'habitat du clade A, ce qui laisse suggèrer que le clade A peut être considéré comme généraliste alors que les individus du clade NA seront plutôt des spécialistes.



Les comparaisons entre les forêts industrielles et les forêts actuelles du Bas-Saint-Laurent démontrent une augmentation non négligeable de l’érable à sucre. Soit, près de 15 % de plus de peuplements dominés par l’érable à sucre se retrouvent aujourd’hui sur le territoire. Dans ce contexte, nous tentons de savoir si cet enfeuillement est toujours en cours et quels sont les facteurs environnementaux qui l’influencent. À l’aide d’une zone de 4km² située au sud de Rimouski et inventoriée systématiquement au 200m, nous avons observés la présence de plusieurs peuplements susceptibles de voir une augmentation d’érable à sucre dans le couvert, à moyen ou long terme. Ces peuplements sont identifiés par une proportion d’érable à sucre dans la banque de semis largement supérieure à celle mesurée dans la canopée. Aucun facteur environnemental mesuré n’est significativement corrélé à ces peuplements à l’exception de l’altitude. Les proportions d’érable à sucre dans la banque de semis et dans le couvert sont plus élevées en sommets, tel qu’attendu à la limite nord de son aire de répartition. Les perturbations survenues depuis les années 1970, telles que les coupes et les épidémies de tordeuse de bourgeon de l’épinette, ne semblent pas avoir eu d’effet sur l’emplacement ou le nombre de ces peuplements.

Selon la théorie de la sélection naturelle, il existe une proportion égale des sexes. Cependant, cette règle n’est pas toujours un cas idéal, car une proportion plus élevée d’un sexe peut entrainer certains bénéfices tels qu’assurer la fertilisation, encourager la dispersion  et contrôler la population. Les épidémies causées par les ravageurs forestiers mettent les arbres en péril, rendant ainsi les ressources moins disponibles. La rareté des ressources affecte le fitness des femelles en raison des coûts métaboliques et reproductifs plus élevés. L’objectif de ce travail est de déterminer s’il existe une distorsion du sexe ratio en conditions de stress chez la tordeuse des bourgeons de l’épinette; un des ravageurs les plus problématiques au Canada. Une colonie de tordeuse des bourgeons de l’épinette a été élevée pendant trois générations sur deux types de diètes artificielles : une diète témoin et une avec un stress sucre : azote. Les variables considérées sont la mortalité différentielle au stade chrysalide et au stade papillon. Les résultats indiquent qu’il y a effectivement une distorsion causée par un débalancement nutritionnel. Le fitness chez les femelles est fortement affecté, ce qui se traduit par une proportion plus élevée de mâles. Lors d’une épidémie, un nombre plus faible de femelles entraine une plus forte compétition entre les mâles, stimule la dispersion dans des lieux où les ressources sont plus disponibles et contrôle la taille de la population.

Le puceron du soja est un insecte ravageur originaire d’Asie, arrivé au Québec en 2001. Des infestations importantes ont causé des pertes de rendement et les producteurs n’ont actuellement comme solution que l’utilisation d’insecticides chimiques qui, bien qu’efficace, est toxique pour la faune auxiliaire, l’environnement, et la santé humaine. Pour pallier cette situation, des moyens de lutte biologique pourraient être mis en place, comme la conservation des structures du paysage les moins favorables aux pucerons et les plus favorables à leurs ennemis naturels. Une étude américaine récente a observé un meilleur contrôle biologique du puceron du soja au sein de paysages diversifiés mais aucune étude québécoise ne s’est attardée sur cette problématique. L’objectif de ce projet est donc de déterminer quelles structures du paysage du sud du Québec influencent le puceron du soja ainsi que ses ennemis naturels. Pour ce faire, l’étude s’est concentrée sur la région de la Montérégie. Des données d’archives du puceron du soja (2003-2009) et des ennemis naturels (2006-2009) ont été utilisées et complétées par des données terrain (2010-2012). En parallèle, pour chaque année, la structure du paysage a été analysée dans un rayon de 1,5 km autour des sites dépistés. Les résultats montrent que le paysage agricole québécois a un effet significatif sur le puceron du soja et sur ses  ennemis naturels et que les variables impliquées évoluent dans le temps.

Évaluer la densité des grands herbivores est complexe pour les gestionnaires et chercheurs. La populaire analyse IndVal permettant de déterminer des espèces indicatrices a été récemment améliorée pour identifier les indicateurs d’un ensemble de traitements et pour y inclure des combinaisons d’espèces. Nous avons utilisé cette analyse premièrement avec des données d’abondance de plantes, d'insectes  et d’oiseaux pour déterminer des indicateurs de la densité de cerf de Virginie (Odocoileus virginianus) sur l'île d'Anticosti.  Puis, nous avons utilisé les données d’abondance des plantes pour déterminer si les combinaisons d'espèces pouvaient fournir de meilleurs indicateurs que les espèces individuelles. Nous avons donc créé des matrices d’abondance des pairs et trios de plantes présentes simultanément à diverses densités pour les inclure dans une seconde analyse. Nous avons utilisé un dispositif de broutement contrôlé avec des densités 0, 7,5 et 15 cerfs/km² répétés en 3 blocs et comparées à la densité in situ. Les espèces du dispositif ont été échantillonnées après six ans. Des 267 espèces recensées, la première analyse a révélé 22 espèces individuelles indicatrices de la densité (13 plantes, 1 carabidé et 8 papillons). Les combinaisons de plantes ont fourni plus d'indicateurs de densités de cerfs que les espèces prises individuellement. Ainsi, en utilisant les combinaisons, il est possible d’améliorer nos estimations des populations de grands herbivores.

Les fous de Bassan nichant à l’île Bonaventure migrent à l’automne vers trois aires d’hivernage différentes : au nord-est et au sud-est des États-Unis dans l'océan Atlantique, ainsi que dans le golfe du Mexique. Les migrations et le comportement de vol de 66 fous de Bassan ont été étudiés en 2011 et 2012 en utilisant des consignateurs d’intensité lumineuse (CIL). Les CIL ont également permis de déterminer leur aire d’hivernage ainsi que le temps qu’ils y ont passé. Alors que la diminution des stocks de poisson provoquée par le déversement pétrolier de Deepwater Horizon en 2010 laissait prévoir une complication de la quête alimentaire des fous de Bassan qui y hivernent et donc, un temps de vol quotidien supérieur à celui de leurs congénères ayant migré plus au nord, le contraire a plutôt été observé. Le temps passé à voler était significativement moins élevé pour les individus du golfe du Mexique par rapport à ceux de la côte Atlantique. Ces résultats supposent qu’il serait avantageux pour les fous de Bassan de se rendre jusqu’au golfe du Mexique en hiver : il y aurait une plus faible compétition intra-spécifique et/ou les ressources alimentaires y seraient plus abondantes et/ou elles seraient plus faciles à repérer. Par conséquent, arrivés à destination, les fous de Bassan dépenseraient moins d’énergie à se déplacer en volant pour s’alimenter que ceux hivernant dans l’Atlantique.

Aeromonas salmonicida est une bactérie pathogène qui provoque la furonculose chez les poissons. À cause de la résistance aux antibiotiques développée par cette bactérie, il faut trouver des traitements alternatifs pour combattre la furonculose dans les piscicultures en ciblant de nouveaux facteurs de virulence. Il faut aussi faire un meilleur suivi des souches infectieuses. L’analyse des plasmides contenus dans diverses souches de la bactérie représente une approche intéressante pour identifier de nouveaux marqueurs génétiques pour le suivi de la maladie et pour trouver des gènes codant pour de nouveaux facteurs de virulence. Le profil plasmidique de 92 souches d’A. salmonicida a été analysé par électrophorèse. Cela a permis d’identifier 9 souches possédant des plasmides supplémentaires ou différents de ceux normalement retrouvés dans les souches d’A. salmonicida. Des extractions d’ADN plasmidique, des analyses PCR et le clonage de fragments de restriction des nouveaux plasmides ont été faits. La présence d’un petit plasmide nommé pRAS3 qui code pour la résistance à la tétracycline a été confirmée dans quatre souches. De plus, un second plasmide a été caractérisé et consiste en une variante du plasmide pAsal1, mais possédant une séquence d’insertion supplémentaire. Ainsi, ce projet constitue une première étape dans l’identification de nouveaux marqueurs génétiques et de facteurs de virulence pour la bactérie A. salmonicida.



Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida est un pathogène bactérien causant la furonculose chez les salmonidés (saumons, truites, etc.). Lors du séquençage de son génome, il a été avancé, sur la base des nombreux éléments mobiles et pseudogènes retrouvés, que la bactérie était en pleine évolution. Cependant, les données antérieures à l’assemblage du génome et obtenues par des analyses des profils de restrictions laissaient penser que les souches de cette sous-espèce formaient un groupe homogène. Or, cela n’expliquait pas les différences de virulence qui peuvent être observées entre différentes souches. Le séquençage de nouvelle génération peut résoudre ce problème en mettant en lumière des différences non identifiables par les méthodes de génétique classique. Le présent projet a tiré avantage de cette nouvelle technique pour faire l’étude des génomes de deux souches d’A. salmonicida, 01-B526 (Québec) et JF2267 (Suisse). Dans le cas de 01-B526, un nouvel élément nommé phiAS526 a été trouvé lors du séquençage de son génome. Des tests PCR visant à vérifier la circularisation de cet élément, qui contient à la fois des gènes de bactériophages, des facteurs de virulence potentiels et des éléments mobiles, suggèrent sa mobilité. Dans le cas de JF2267, un nouvel élément d’une longueur de 6 kb qui contient trois gènes de la famille tra, impliqués dans la formation du pilus conjugatif, a été trouvé. Cette analyse montre que A. salmonicida présente de la variabilité génomique.

Dictyostelium discoideum est un protozoaire ubiquitaire des sols humides dont l’alimentation se résume principalement à l’ingestion de bactéries. Certains micro-organismes pathogènes peuvent toutefois résister à la dégradation enzymatique des lysosomes de l’amibe pour être enrobés dans des corps multilamellaires (CML) puis excrétés dans l’environnement. L’enrobage bactérien est connu pour procurer une protection pour les pathogènes ainsi enveloppés face à différents stress et est suspecté de contribuer à la propagation bactérienne. L’identification des protéines associées à l’enrobage bactérien a permis d’entreprendre la création de marqueurs fluorescents inductibles nécessaires à la visualisation de ce processus. En clonant les gènes codant pour trois de ces protéines, dont Gp17, en phase avecla GFP dans des plasmides inductibles, il a été possible d’amorcer la caractérisation de ces protéines en microscopie à fluorescence. Le temps optimal d’induction des plasmides a également pu être établi à 9 heures par Western blot. De plus, l’expression de Gp17 stimule la formation de structures intra-lysosomales. Une caractérisation plus poussée des protéines associées aux CML peut maintenant être entreprise à l’aide de divers marquages de la voie phagocytique chez l’amibe. Une meilleure compréhension des processus liés à la formation des CML pourra ultimement permettre d’évaluer le rôle de l’enrobage bactérien dans la transmission des maladies respiratoires.



Les propriétés fonctionnelles des exopolysaccharides (EPS) sont déterminées par leur composition, leur structure et leur masse moléculaire définis lors de leur biosynthèse. En plus, la quantité produite peut varier entre les souches. Lactobacillus rhamnosus RW-9595M et ATCC 9595 possèdent des opérons de biosynthèse des EPS qui sont identiques à 98%, mais produisent des quantités différentes (543 vs 108 mg l^-1). Les souches de L. lactis MG1363 transformées avec les opérons provenant de RW-9595M ou ATCC 9595 produisent des EPS (148 et 153 mg l^-1), mais avec des rendements inférieurs à la production chez la souche RW-9595M. Les protéines codées par les gènes wzd et wze sont respectivement une co-polymérase et une kinase qui participent théoriquement à la détermination de la longueur des chaînes d’EPS. Afin de tester l’effet de la phosphorylation sur leurs interactions, les protéines Wzd et Wze ont été exprimés chez E. coli. Les deux protéines ne s’autophosphorylent pas lorsque elles sont seules, mais ensembles forment un complexe. Wzd est phosphorylé par Wze et Wzd phosphorylée est requise pour permettre la phosphorylation subséquente de Wze. Wze phosphorylée se dissocie de Wzd. La prochaine étape sera d’évaluer l’effet de mutations sur la fonction de Wzd par l’utilisation des cassettes de gènes transformés chez L. lactis. Cette approche peut contribuer à faire progresser notre compréhension de la relation entre les caractères et les fonctions biologiques de ces polymères.

La bactérie Aeromonas salmonicida, un pathogène de poisson, utilise le système de
sécrétion de type trois (SSTT) pour injecter des protéines effectrices à
l’intérieur des cellules de l’hôte lors de l’infection. Ces effecteurs
perturbent les fonctions normales des cellules telles la phagocytose et la
survie cellulaire. L’étude du génome d’A. salmonicida a révélé
l’existence d’Ati2, un potentiel effecteur du SSTT. Ce projet avait pour but
d’étudier la relation structure-fonction d'Ati2 afin de déterminer son rôle
dans la virulence d’A. salmonicida. Des analyses biochimiques ont permis
de démontrer qu’Ati2 sécrété d’une façon dépendante du SSTT. Des analyses en modélisation
moléculaire ont permis de montrer qu’Ati2 est une inositol polyphosphate
5-phosphatase. In vitro, elle hydrolyse les PtdIns(4,5)P2 et les
PtdIns(3,4,5)P3, des phospholipides habituellement présents
dans les membranes cellulaires. Finalement, divers mutants d'Ati2 ont été
produits et clonés dans des vecteurs d'expression chez l'amibe Dictyostelium
discoideum. Les tests d’expression ont démontré qu’Ati2 est toxique pour
l'amibe et que cela est lié à son activité catalytique. Ce projet de recherche
a ainsi permis de démontrer l’existence d’un nouvel effecteur du SSTT et d’en
spécifier la fonction dans la pathogénicité d’A. salmonicida.

Le virus de la vaccine exprime deux enzymes (D9R et D10R) ayant pour rôle de décoiffer l’ARN. Bien qu’importantes pour la prolifération virale, leur rôle précis n’est pas totalement élucidé. Il est établi que D9R est exprimée dans la phase précoce du cycle réplicatif viral alors que D10R est exprimée en phase tardive. Chacune des protéines est exprimée lors du cycle réplicatif viral et ne sont donc pas assemblées dans la capside. La littérature propose dans un premier temps que le virus de la vaccine exprime ces protéines afin de permettre le renouvellement des ARN messagers et ainsi d’évoluer parmi les phases de réplication virale dans un deuxième temps ces enzymes auraient pour rôle de dégrader les ARN messagers cellulaires. De plus, ces deux protéines sont seulement à 25% similaires l’une à l’autre ; elles possèdent le motif conservé Nudix/MutT. Conséquemment leur rôle dans le cycle réplicatif viral pourrait être déterminé par l’entremise de leur spécificité au substrat. Ainsi le but de cette étude est de caractériser la spécificité du substrat pour D9R et D10R. Différents ARN sont synthétisés et coiffés in vitro et l’habileté de D9 et D10 à les hydrolyser à été évalué. Cette étude contribue à connaître le rôle de ces deux enzymes à activité de décoiffage exprimées par ce poxvirus.

L’étape précoce de l’élongation embryonnaire du Caenorhabditis elegans est principalement dirigée par  la contraction des câbles circonférentiels d’actine dans les cellules latérales de l’hypoderme. Cette contraction est contrôlée par deux voies de signalisation parallèles : la voie mel-11/let-502 et la voie pak-1. Ces voies régulent le niveau de phosphorylation des chaînes légères de myosine (MLC) dans les cellules de l’hypoderme.

Ici, nous identifions la GEF pix-1 comme un nouveau composant de la voie pak-1 contrôlant l’élongation précoce. Nous montrons que PIX-1 est exprimé dans toutes les cellules de l’hypoderme et qu’il se localise partiellement au niveau des jonctions adhérentes et du cytosquelette d’actine. Nous montrons que le niveau d’expression de PIX-1 est réduit dans les cellules postérieures dorsales de l’hypoderme, établissant donc un gradient d’expression antéro-postérieur dans l’hypoderme. Nous montrons que cette expression différentielle est requise pour le déroulement normal des évènements morphologiques liés à l’élongation le long de l’axe antéro-postérieur de l’embryon.

Il existe un manque de prothèses vasculaires de faible diamètre (<6mm), notamment pour les pontages coronariens. Les prothèses synthétiques de faible diamètre, n’ayant pas d’endothélium, sont sujettes à la thrombose. Les chirurgiens préfèrent donc utiliser les vaisseaux des patients. Cependant, ces tissus sont en quantité limitée. De nombreux chercheurs ont donc proposés la combinaison de biomatériaux synthétiques et de cellules autologues. Nous avons émis l’hypothèse que nous pourrions remplacer les biomatériaux synthétiques par un produit biologique grâce à la technique d’auto-assemblage développée au LOEX. Brièvement, des fibroblastes dermiques humains sont cultivés en présence d’acide ascorbique pendant 3 semaines afin de former des feuillets cellulaires. Ces feuillets sont par la suite roulés autour d’un mandrin et maturés pendant plusieurs semaines pour la fusion des couches. Les tubes sont ensuite dévitalisés par immersion dans l’eau déionisée et entreposés à 4°C. Nous avons immergé les tubes dévitalisés dans une suspension de cellules musculaires lisses ou de fibroblastes puis les avons cultivés en pétris. Nous avons étudié le phénomène de maturation des tubes dérivés de fibroblastes et avons évalué, grâce à des analyses histologiques et mécaniques, l’épaisseur et la durée optimales. Nous avons ensuite confirmé la recellularisation des tubes.  Ces travaux ouvrent la porte au développement d’une nouvelle génération de prothèses entièrement biologiques.

Dans le cadre de nos recherches sur les techniques de microscopie optique non linéaire, nous avons imagé du tendon de queue de souris, un tissu connectif riche en protéines de collagène de type I, avec une technique de microscopie de seconde harmonique interférométrique (figure 1a). Cette technique, qui n’avait encore jamais été employée pour l’imagerie tissulaire, permet de déterminer l’orientation relative des différentes structures émettrices de seconde harmonique (noncentrosymétriques). Nous avons observé que l’orientation structurale des fibrilles de collagène dans ce tissu peut être maintenue sur des distances de plus de 150 μm le long de leur axe tandis que dans la direction transversale, cette organisation varie sur des distances de 1 à 15 μm. Ces résultats peuvent être expliqués à l’aide d’un modèle dans lequel les fibrilles sont représentées par des nanocylindres distribués de façon hétérogène, tous alignés dans la même direction, mais avec un signe de susceptibilité optique de 2^e ordre aléatoire. Le rapport entre les fibrilles qui pointent dans une direction et celles qui pointent dans le sens contraire varie autour de 1 en fonction de la position dans le tendon ce qui permet d’expliquer la présence de domaines noncentrosymétriques dans celui-ci. Nous concluons également que les structures observées à l’aide de technique de microscopie de seconde harmonique (figure 1b) sont dues aux fluctuations de ce rapport dans le tissu.