Étude du contrôle postural quasi-statique et dynamique en position debout des personnes ayant une lésion médullaire incomplète

L’atteinte sensorimotrice découlant d’une lésion médullaire traumatique affecte la capacité à se tenir debout de façon sécuritaire. Chez les individus ayant une lésion médullaire incomplète, les chutes lors des tâches locomotrices sont fréquentes après la réadaptation, entraînant des blessures qui affectent la participation sociale et la qualité de vie. Une meilleure compréhension du contrôle postural en clinique aiderait à cibler des interventions efficaces à ce niveau. L’objectif général de cette thèse était donc d’étudier le contrôle postural debout lors de tâches variées chez les personnes avec lésion médullaire traumatique en utilisant une approche biomécanique. Les objectifs spécifiques étaient d’étudier divers aspects du contrôle postural en lien avec chacune des tâches et d’identifier les variables prédictives de la stabilité. Vingt-cinq (25) personnes ayant une lésion médullaire traumatique incomplète ont été recrutées. Elles ont été évaluées au laboratoire d’analyse de mouvement lors du maintien de la station debout quasi-statique yeux ouverts et fermés, de l’exécution d’un test des limites de stabilité multidirectionnelles, de la marche naturelle et de l’initiation et l’arrêt de la marche. Des mesures biomécaniques caractérisant le déplacement du centre de pression (COP) ainsi que le modèle du contrôle postural dynamique des forces stabilisantes et déstabilisantes ont été utilisés pour comparer le contrôle postural des patients à celui d’un groupe formé de 33 personnes en santé. Les résultats ont montré une diminution du contrôle postural quasi-statique et dynamique chez les personnes ayant une lésion médullaire comparativement aux personnes en santé. Cette diminution s’accompagnait d’une contribution élevée des informations visuelles à la station debout quasi-statique qui était associée au score du mini BESTest. Le déplacement du COP lors du test des limites de stabilité multidirectionnelle se caractérisait par une difficulté à suivre la direction indiquée. Ce manque de précision causait une augmentation du trajet nécessaire pour atteindre la distance maximale dans chacune des directions. Les résultats au maintien de la station debout quasi-statique et au test des limites de stabilité multidirectionnelle n’étaient pas corrélés. La phase unipodale de la marche des personnes ayant une lésion médullaire différait de celle des personnes en santé par une force stabilisante maximale moindre et une force déstabilisante plus grande alors que l’arrêt de la marche se révélait plus instable que l’initiation de la marche chez les personnes ayant une lésion médullaire. Pour l’ensemble des tâches de marche, la vitesse du COM et la distance entre le COP et la base de support étaient les facteurs explicatifs principaux des forces stabilisantes et déstabilisantes. En somme, les résultats confirment l’impression clinique d’une atteinte générale du contrôle postural debout des personnes ayant une lésion médullaire; ils en précisent les caractéristiques et ciblent les paramètres à considérer dans la rééducation.Sensorimotor impairments resulting from a traumatic spinal cord injury affect the ability to stand safely. Individuals with incomplete spinal cord injury commonly experience falls while performing locomotor tasks after rehabilitation, resulting in injuries that affect social participation and quality of life. A better understanding of postural control in the clinical setting would help to identify effective interventions in this regard. The main objective of this thesis was to investigate standing postural control during various tasks among individuals with traumatic spinal cord injury using biomechanical assessments. The specific objectives were to explore the various aspects of postural control associated with each task and to identify explanatory factors of postural control. Twenty-five (25) people with incomplete traumatic spinal cord injury were recruited and underwent biomechanical assessments in a pathokinesiology laboratory. These assessments examined quasi-static stance with eyes open and closed, comfortable multidirectional limits of stability, natural gait, and gait initiation and termination. Biomechanical measures characterizing the displacement of the center of pressure (COP) as well as the stabilizing/destabilizing force model were used to compare the postural control of individuals with spinal cord injury with 33 able-bodied individuals. The results showed a decrease in quasi-static and dynamic postural control in people with spinal cord injury compared to their healthy counterparts. This decrease was accompanied by excessive reliance on visual information during quasi-static standing and correlated with the scores achieved on the Mini-BESTest. Displacement of the COP during the comfortable multidirectional limits of stability test was characterized by difficulty in following the indicated direction. This lack of precision increased the distance required to reach the maximal position in each direction. Measures of quasi-static stance did not correlate with those of the comfortable multidirectional limits of stability test. The single-support phase of gait among individuals with spinal cord injury was found to have a lower maximal stabilizing force and a greater destabilizing force compared to able-bodied individuals, whereas gait termination was more challenging than gait initiation for individuals with spinal cord injury. For all gait tasks, the COM velocity and the distance between the COP and the base of support were the main explanatory factors of stabilizing and destabilizing forces. To summarize, the results confirm the clinical impression of standing postural control impairment among individuals with spinal cord injury and identify the characteristics and parameters to consider for rehabilitation

Évaluation de l'équilibre chez la population lésée médullaire: validation de l'échelle de Berg et étude des interrelations avec les données cliniques

L'évolution des soins médicaux auprès de la population ayant une lésion médullaire (LM) s'est traduite par une amélioration du profil fonctionnel des personnes atteintes. Ainsi une proportion importante retrouve une capacité à se tenir debout et à marcher qu'il convient d'évaluer adéquatement. Si quelques outils spécifiques à la population lésée médullaire existent pour évaluer leur ambulation, aucune évaluation de l'équilibre debout n'a été validée auprès de cette clientèle. L'échelle de Berg est un outil recommandé auprès de diverses populations, entre autres celles possédant des pathologies d'origine neurologique; et le score obtenu semble lié au niveau d'autonomie à la marche ainsi qu'aux aides techniques utilisées. L'objectif de ce projet de recherche était donc d'établir la validité concomitante de l'échelle de Berg auprès de la population LM et d'explorer les liens entre le score Berg et l'aide technique utilisée. Pour ce faire, trente-deux sujets BM ASIA D ont été recrutés parmi la clientèle hospitalisée de l'Institut de réadaptation Gingras-Lindsay de Montréal. L'évaluation de l'équilibre debout a été réalisée à l'aide de l'échelle de Berg ainsi que des tests statiques, dynamiques et des limites de stabilité du Balance Master. Le Walking Index for Spinal Cord Injury (WISCI), le Spinal Cord Injury Functional Ambulation Inventory (SCI-FAI), la vitesse de marche sur 10m et le Timed up and go ont été utilisés pour évaluer l'ambulation. Des analyses descriptives et corrélatives ont été effectuées sur les données obtenues. Une corrélation forte (0.714<Rs<0.816; p<0.01) a été observée entre l'échelle de Berg et les diverses évaluations de la marche. Des associations adéquates ont également été obtenues entre l'échelle de Berg et le test des limites de stabilité du Balance Master (-0.752<Rs<-0.463; p<0.01). Les épreuves statiques du Balance Master ont révélé de plus faibles corrélations avec les diverses mesures cliniques (-0.444<Rs<-0.414; p<0.01). Finalement, les épreuves dynamiques antéropostérieures et médiolatérales du Balance Master ont indiqué une relation équivoque avec l'échelle de Berg, n'étant reliées significativement qu'avec certaines épreuves en antéropostérieur (3 et 1s; -0.590<Rs<-0.524; p<0.01). Un effet plafond significatif est visible sur l'échelle de Berg, le WISCI et le SCI-FAI limitant leur utilité pour les personnes ayant une récupération supérieure. Les résultats ont aussi montré un profil différent des personnes tétraplégiques quant à la réussite des différentes épreuves du Berg par comparaison aux sujets paraplégiques. Pour les résultats reliés aux aides techniques, l’analyse des données descriptives révèlent que le score Berg permet généralement de faire la distinction entre les personnes indépendantes d'aides techniques, les utilisateurs de marchettes de béquilles ou de cannes, et ce, particulièrement pour les personnes paraplégiques. Cette étude a permis de documenter la validité concomitante de l'échelle de Berg auprès des personnes LM ayant une lésion incomplète (ASIA D) étant donné les relations élevées démontrées entre les paramètres de la marche et les résultats à certains tests du Balance Master. En somme, la présente étude permet de recommander l'utilisation de l'échelle de Berg pour évaluer l'équilibre debout des personnes LM.The evolution of medical practices for people with spinal cord injury (SCI) has changed their functional profile with the result that a significant proportion recovers their ability to stand and walk. Implementing a validated scale to evaluate these aspects is therefore crucial during rehabilitation. Various walking scales have been developed specific to the SCI population, such as the Walking Index for Spinal Cord Injury (WISCI) and the Spinal Cord Injury Functional Ambulation Inventory (SCI-FAI). However, no known balance evaluation has been recommended for this population. The Berg Balance Scale has been developed and validated for various populations presenting neurological disorders. An association has been shown between the Berg score and the level of independence as well as the walking assistive devices used. The purpose of this project was therefore to validate the Berg Balance Scale for the SCI population and to explore the relationship between the Berg score and the walking assistive devices used. Thirty-two subjects were recruited from the SCI population of the Institut de réadaptation Gingras-Lindsay de Montréal. Walking evaluation was performed using the WISCI, the SCI-FAI, the walking speed on 10m and the Timed Up and Go. The balance evaluation was carried out using the Berg Balance Scale (BBS) as well as the static, dynamic and limits-of-stability tests of the Balance Master. Descriptive and correlational analyses were performed on the sample. The results showed a strong correlation between the BBS and all walking evaluations (0.714<Rs<0.816; p<0.01). The BBS was also strongly related to the limits-of-stability test (-0.752<Rs<-0.463; p<0.01). The static tests of the Balance Master were weakly correlated with the various clinical evaluations (-0.444<Rs<-0.414; p<0.01) while the dynamic tests resulted in equivocal associations with BBS, being better for the anteroposterior test (3 and 1s conditions; -0.590<Rs<-0.524; p<0.01). A significant ceiling effect was present ion the BBS, the WISCI and the SCI-FAI scales. The results also showed that paraplegic and tetraplegic subjects differ in their performance in the various items of the BBS. Descriptive analysis reveals that the BBS score can help to discriminate between walker, crutches and cane users and individuals walking independently, especially in the case of people with paraplegia. This study revealed that the BBS is a valid balance evaluation for people with incomplete (ASIA D) spinal cord injury. Its use for evaluating standing balance in the clinical and laboratory setting is therefore recommended

Régulation du transcriptome codant et non-codant chez Schizosaccharomyces pombe: facteurs et mécanismes impliqués dans la maturation 3’ des ARNs et la terminaison de la transcription

La synthèse d’un ARNm eucaryotique dépend d’une suite d’étapes qui inclut notamment l’ajout d’une queue poly(A) à son extrémité 3’. Au noyau, la queue poly(A) des ARNms est liée par PABPN1 (poly(A)-binding protein nuclear 1). PABPN1 fut notamment caractérisée, d’après des études in vitro, pour stimuler la réaction de polyadénylation en plus de contrôler la taille ultime des queues poly(A). Cela dit, la ou les fonction(s) biologique(s) de PABPN1 est/sont cependant largement méconnue(s). Chez Schizosaccharomyces pombe (S. pombe), Pab2 est l’orthologue présumé de PABPN1. Or, mes travaux indiquent que Pab2 est fonctionnellement différente de PABPN1 à l’égard de son rôle sur le processus général de polyadénylation. Ainsi, in vivo, l’absence de Pab2 entraîne l’expression et l’accumulation d’un groupe limité d’ARNs hyperadénylés parmi lesquels se trouvent de nombreux petits ARNs nucléolaires non-codants (snoRNAs) lesquels constituent normalement un groupe abondant d’ARN poly(A)-. Mes résultats supportent ainsi un mécanisme par lequel des snoRNAs immatures poly(A)+, sont convertis en une forme mature poly(A)- par le biais de Pab2 et de l’activité 3’-->5’ exoribonucléase de l’exosome à ARN. Ces observations sont inusitées dans la mesure où elles associent une fonction pour une PABP dans la maturation d'ARNs non-codants, contrairement à la notion que les PABPs travaillent exclusivement au niveau des ARNms, en plus de procurer une nouvelle perspective face au mécanisme de recrutement de l'exosome à ARN à des substrats poly(A)+. La formation de l’extrémité 3’ d’un ARN est un processus étroitement lié à la terminaison de sa transcription. Pour les gènes codants, la terminaison transcriptionnelle est initiée par le clivage endonucléolytique du pré-ARNm. Ce clivage génère une extrémité d’ARN 5’ libre laquelle sera ciblée par une exoribonucléase 5'-->3’ afin de mener à bien l’éviction de l’ARNPII de la matrice d’ADN (terminaison transcriptionnelle de type torpedo). Au contraire, chez Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae), la majorité des gènes non-codants, incluant les snoRNAs, dépendent plutôt du complexe NNS (Nrd1/Nab3/Sen1) pour la terminaison de leur transcription. Cela dit, il est incertain si le complexe NNS est conservé chez d’autres espèces. À cet égard, mes travaux indiquent que S. pombe est dépourvu d’un mécanisme de terminaison de la transcription de type NNS. Seb1, l’orthologue présumé de Nrd1 chez S. pombe, s’associe plutôt à la machinerie de clivage et de polyadénylation et influence la sélection de site de polyadénylation à l’échelle du génome. Mes résultats supportent ainsi l’utilisation de la machinerie de maturation 3’ des ARNms comme principal vecteur de terminaison transcriptionnelle chez S. pombe et identifient Seb1 comme un facteur clé de ce processus. L’évènement transcriptionnel étant hautement complexe, des erreurs peuvent arriver de manière stochastique menant à l’accumulation d’ARNs aberrants potentiellement néfastes pour la cellule. Or, mes travaux ont mis en lumière un mécanisme de surveillance co-transcriptionnel des ARNs impliquant l’exosome à ARN et lié à la terminaison de la transcription. Pour ce faire, l’exosome à ARN promeut la terminaison transcriptionnelle via la dégradation d’une extrémité 3’ libre d’ARN devenue émergente suite au recul de l’ARNPII le long de la matrice d’ADN (phénomène de backtracking). Mes résultats supportent ainsi une terminaison de la transcription de type torpedo inversé (3'-->5’) réévaluant par la même occasion le concept voulant que la terminaison de la transcription s’effectue uniquement selon une orientation 5’-->3’. Somme toute, mes travaux de doctorat auront permis d’identifier et de caractériser plus en détail les facteurs et mécanismes impliqués dans la maturation 3’ et la terminaison de la transcription des gènes codants et non-codants chez l’organisme modèle S. pombe

Exopolysaccharides et puce d’isolement : gluant, mais innovant!

Affiche présentée dans le cadre du Colloque de l'ARC, «Pour que la formation de la relève scientifique soit sur toutes les lèvres», dans le cadre du 87e Congrès de l'Acfas, Université du Québec en Outaouais (UQO), Gatineau, le 28 mai 2019.Les exopolysaccharides (EPS) sont des polymères de sucres sécrétés par les bactéries, régulièrement utilisés dans l’industrie cosmétique et alimentaire en tant qu’agents émulsifiants ou gélifiants. La recherche de producteurs bactériens d’EPS se fait croissante afin de découvrir des biopolymères aux propriétés nouvelles et mieux adaptées à certaines applications. L’objectif de notre projet est de trouver de nouveaux producteurs d’EPS en isolant des bactéries dites non cultivables retrouvées dans des échantillons environnementaux. Pour ce faire, des puces d'isolement ont été employées. Ces dispositifs miniatures contiennent des chambres de culture refermées par des membranes semi-perméables permettant aux microorganismes de croître en étant en contact avec leur environnement. Cette stratégie a pour effet d’augmenter la proportion des microorganismes pouvant s’adapter à la culture sur des milieux synthétiques. À ce jour, plus de 200 bactéries ont été isolées au moyen des puces d’isolement. Certaines semblent prometteuses en raison de leur aspect mucoïde et de leur réponse à un test de criblage. Le séquençage d’une région de leur ADN permettra leur identification, et des analyses visant la description de la composition et des propriétés des EPS seront poursuivies. Il est possible d’envisager que l’utilisation des puces d’isolement conduise à l’identification de producteurs d’EPS aux propriétés inédites pouvant être utilisés pour développer des bioproduits novateurs

The Nrd1-like protein Seb1 coordinates cotranscriptional 3′ end processing and polyadenylation site selection

Termination of RNA polymerase II (RNAPII) transcription is associated with RNA 3 end formation. For coding genes, termination is initiated by the cleavage/polyadenylation machinery. In contrast, a majority of noncoding transcription events in Saccharomyces cerevisiae does not rely on RNA cleavage for termination but instead terminates via a pathway that requires the Nrd1-Nab3-Sen1 (NNS) complex. Here we show that the Schizosaccharomyces pombe ortholog of Nrd1, Seb1, does not function in NNS-like termination but promotes polyadenylation site selection of coding and noncoding genes. We found that Seb1 associates with 3 end processing factors, is enriched at the 3 end of genes, and binds RNA motifs downstream from cleavage sites. Importantly, a deficiency in Seb1 resulted in widespread changes in 3 untranslated region (UTR) length as a consequence of increased alternative polyadenylation. Given that Seb1 levels affected the recruitment of conserved 3 end processing factors, our findings indicate that the conserved RNA-binding protein Seb1 cotranscriptionally controls alternative polyadenylation

Riboswitch structure: an internal residue mimicking the purine ligand

The adenine and guanine riboswitches regulate gene expression in response to their purine ligand. X-ray structures of the aptamer moiety of these riboswitches are characterized by a compact fold in which the ligand forms a Watson–Crick base pair with residue 65. Phylogenetic analyses revealed a strict restriction at position 39 of the aptamer that prevents the G39–C65 and A39–U65 combinations, and mutational studies indicate that aptamers with these sequence combinations are impaired for ligand binding. In order to investigate the rationale for sequence conservation at residue 39, structural characterization of the U65C mutant from Bacillus subtilis pbuE adenine riboswitch aptamer was undertaken. NMR spectroscopy and X-ray crystallography studies demonstrate that the U65C mutant adopts a compact ligand-free structure, in which G39 occupies the ligand-binding site of purine riboswitch aptamers. These studies present a remarkable example of a mutant RNA aptamer that adopts a native-like fold by means of ligand mimicking and explain why this mutant is impaired for ligand binding. Furthermore, this work provides a specific insight into how the natural sequence has evolved through selection of nucleotide identities that contribute to formation of the ligand-bound state, but ensures that the ligand-free state remains in an active conformation

Widespread exon skipping triggers degradation by nuclear RNA surveillance in fission yeast

Exon skipping is considered a principal mechanism by which eukaryotic cells expand their transcriptome and proteome repertoires, creating different splice variants with distinct cellular functions. Here we analyze RNA-seq data from 116 transcriptomes in fission yeast (Schizosaccharomyces pombe), covering multiple physiological conditions as well as transcriptional and RNA processing mutants. We applied brute-force algorithms to detect all possible exon-skipping events, which were widespread but rare compared to normal splicing events. Exon-skipping events increased in cells deficient for the nuclear exosome or the 5'-3' exonuclease Dhp1, and also at late stages of meiotic differentiation when nuclear-exosome transcripts decreased. The pervasive exon-skipping transcripts were stochastic, did not increase in specific physiological conditions, and were mostly present at less than one copy per cell, even in the absence of nuclear RNA surveillance and during late meiosis. These exon-skipping transcripts are therefore unlikely to be functional and may reflect splicing errors that are actively removed by nuclear RNA surveillance. The average splicing rate by exon skipping was ∼ 0.24% in wild type and ∼ 1.75% in nuclear exonuclease mutants. We also detected approximately 250 circular RNAs derived from single or multiple exons. These circular RNAs were rare and stochastic, although a few became stabilized during quiescence and in splicing mutants. Using an exhaustive search algorithm, we also uncovered thousands of previously unknown splice sites, indicating pervasive splicing; yet most of these splicing variants were cryptic and increased in nuclear degradation mutants. This study highlights widespread but low frequency alternative or aberrant splicing events that are targeted by nuclear RNA surveillance

Widespread exon skipping triggers degradation by nuclear RNA surveillance in fission yeast.

Exon skipping is considered a principal mechanism by which eukaryotic cells expand their transcriptome and proteome repertoires, creating different splice variants with distinct cellular functions. Here we analyze RNA-seq data from 116 transcriptomes in fission yeast (Schizosaccharomyces pombe), covering multiple physiological conditions as well as transcriptional and RNA processing mutants. We applied brute-force algorithms to detect all possible exon-skipping events, which were widespread but rare compared to normal splicing events. Exon-skipping events increased in cells deficient for the nuclear exosome or the 5'-3' exonuclease Dhp1, and also at late stages of meiotic differentiation when nuclear-exosome transcripts decreased. The pervasive exon-skipping transcripts were stochastic, did not increase in specific physiological conditions, and were mostly present at less than one copy per cell, even in the absence of nuclear RNA surveillance and during late meiosis. These exon-skipping transcripts are therefore unlikely to be functional and may reflect splicing errors that are actively removed by nuclear RNA surveillance. The average splicing rate by exon skipping was ∼ 0.24% in wild type and ∼ 1.75% in nuclear exonuclease mutants. We also detected approximately 250 circular RNAs derived from single or multiple exons. These circular RNAs were rare and stochastic, although a few became stabilized during quiescence and in splicing mutants. Using an exhaustive search algorithm, we also uncovered thousands of previously unknown splice sites, indicating pervasive splicing; yet most of these splicing variants were cryptic and increased in nuclear degradation mutants. This study highlights widespread but low frequency alternative or aberrant splicing events that are targeted by nuclear RNA surveillance

Cross-validation of ELISA and a portable surface plasmon resonance instrument for IgG antibody serology with SARS-CoV-2 positive individuals.

We report on the development of surface plasmon resonance (SPR) sensors and matching ELISAs for the detection of nucleocapsid and spike antibodies specific to the novel coronavirus 2019 (SARS-CoV-2) in human serum, plasma and dried blood spots (DBS)