Les protéines hnRNP A1 sont impliquées dans l'épissage alternatif. Un mode d'action proposé implique la formation d'homodimères entre molécules hnRNP A1 causant un réarrangement dans la structure de l'ARN pré-messager. Cette modulation de l'ARN permettrait le rapprochement de sites d'épissage 5' et 3' d'exons situés de par et d'autres d'un exon alternatif. Le domaine riche en résidus glycines est responsable, en grande partie, de l'interaction entre les deux protéines hnRNP A1. Comme la protéine hnRNP H contient aussi un domaine riche en résidus glycines, nous avons postulé que cette dernière pouvait moduler l'épissage alternatif de la même manière que hnRNP A1. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons utilisé un ARN pré-messager constitué de deux sites d'épissage 5' (distal et proximal) en compétition pour un seul site d'épissage 3'. En présence de sites de liaison pour hnRNP H, nous observons que le choix du site d'épissage 5' est déplacé vers le site distal. Nous avons confirmé le rôle des protéines hnRNP H dans la sélection des sites d'épissage 5' in vitro et avons déterminé que le domaine riche en résidus glycines (GRD) est important pour l'activité d'épissage de ce régulateur. Nous avons ensuite exploré la possibilité que des combinaisons de sites de liaison pour hnRNP H et hnRNP A1 puissent activer l'utilisation du site d'épissage 5' distal. Nous avons observé que des combinaisons hétérotypiques peuvent reproduire cette activité d'épissage. Finalement, nous avons utilisé la technologie BRET ("bioluminescence resonance energy transfer") pour démontrer que des interactions homotypiques entre protéines hnRNP H et hétérotypiques entre molécules hnRNP A1 et hnRNP H peuvent se former dans les cellules vivantes. Notre étude suggère que les protéines hnRNP H et hnRNP A1 peuvent changer la conformation de l'ARN pré-messager et affecter le choix du site d'épissage.

La maturation des ARN pré-messagers est le fruit d'un ensemble de processus nucléaires interconnectés qui sont soumis à de nombreuses régulations. L'épissage alternatif des exons 3' terminaux joue un rôle majeur dans l'expression des gènes car il permet de réguler qualitativement et quantitativement leur expression. Nous étudions les déterminants de la régulation tissulaire de l'épissage et de la polyadénylation en utilisant comme modèle le gène de la tropomyosine α de xénope. Ce gène contient, dans sa région 3' terminale, un exon composite interne/3' terminal nommé 9A9' qui est utilisé comme exon 3' terminal dans les somites et est sauté dans les tissus non musculaires dans l'embryon de xénope. L'utilisation de minigènes contenant une portion de la région 3' terminale du gène de la tropomyosine α placée sous le contrôle de promoteurs tissuspécifiques a permis d'identifier deux éléments introniques régulant l'utilisation de l'exon 9A9'. L'un nommé 150PY est répresseur, l'autre appelé UTE est activateur. L'élément 150PY réprime l'utilisation de l'exon 9A9' dans les cellules non musculaires. Des approches biochimiques et in vivo ont montré que la protéine PTB se fixe sur cet élément et inhibe les réactions d'épissage et de clivage/polyadénylation de l'exon 9A9'. Afin de caractériser la fonction de l'élément activateur UTE, nous avons bloqué son accessibilité dans les embryons à l'aide d'oligonucléotides morpholinos antisens. Nos résultats montrent que l'UTE active l'utilisation de l'exon 9A9' en tant qu'exon 3' terminal en favorisant la reconnaissance du site 3' d'épissage, du signal de polyadénylation et du point de branchement. Ces résultats suggèrent que l'UTE favorise la fixation de la snRNPU2 sur le point de branchement qui à son tour stabilise la liaison du complexe de clivage/polyadénylation sur le signal de polyadénylation permettant ainsi la définition de l'exon 9A9' en tant qu'exon terminal. La PTB prévient l'utilisation de l'UTE dans les cellules non musculaires à l'inverse de certaines protéines SR qui favorisent la sélection de l'exon 9A9' de manière dépendante de cette séquence. Pour caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans la fonction de l'UTE nous avons recherché les facteurs recrutés sur cette séquence. Ces expériences montrent que la protéine ESRP2 est spécifiquement recrutée sur un ARN contenant l'UTE en présence de PTB. ESRP2 est exprimée uniquement dans les cellules épithéliales et pourrait participer avec la PTB à la spécificité tissulaire de la répression de l'exon 9A9'. L'ensemble de ces résultats suggèrent que la régulation tissulaire de l'exon 9A9' est basée sur une compétition de fixation entre des facteurs activateurs et inhibiteurs sur la séquence régulatrice UTE.

L'apoptose est un processus primordial pour le développement et le maintien des organismes eucaryotes. Elle est régulée à différents niveaux de l’expression génique. En fonction des stimuli intra- et extra-cellulaires, les facteurs de transcription régulent l'expression des protéines pro-survies et pro-apoptotiques. Ces facteurs de transcription facilitent la formation du complexe de pré-initiation (CPI) de la transcription pour activer la transcription. Le CPI est composé de l’ARN polymérase II et des facteurs généraux de transcription dont le facteur de reconnaissance du promoteur, TFIID. TFIID est un complexe multi-protéique composé de la protéine de liaison de la boîte TATA (TBP) et de 14 facteurs associés à TBP (TAFs) tel que TAF6 qui nous intéresse. TAF6 est exprimé sous 5 isoformes d'épissage alternatif (?, ?, ?, ð, ? ). TAF6? et TAF6ð sont deux entités antagonistes. Ils sont issus de l’épissage alternatif du deuxième exon de TAF6. Contrairement au variant majoritaire TAF6? qui a une activité oncogénique et antiapoptotique, le variant minoritaire TAF6ð est pro-apoptotique. À l’opposé de TAF6?, l’excision de la partie alternative du deuxième exon empêche la dimérisation de TAF6ð avec TAF9 dans TFIID (TFIID?). Les analyses de puce à ADN ont montré que l'impact sur le transcriptome de la perte de TAF6? est fortement distinct de l'impact causé par l'induction de l’isoforme pro-mort TAF6ð par des oligonucléotides antisens qui bascule l’épissage (SSO pour Splice site Switching Oligonucleotids). En outre, la déplétion du variant d'épissage majeur TAF6? aboutit à la perte de la viabilité des cellules. L'importance de l'induction de TAF6ð dans la mort cellulaire programmée et nos résultats précédents montrant que TAFð induit l’apoptose indépendamment de p53 dans de nombreux types de cellules cancéreuses, nous ont incités à entreprendre une dissection des éléments cis d'ARN qui contrôlent l'épissage du variant TAF6ð. Nous avons développé un système de minigène pour étudier les éléments cis d'ARN qui contrôlent l'expression de TAF6ð. Le minigène inclut la séquence génomique de TAF6 (exon 2 à exon 3) qui est dirigé par le promoteur CMV et il mime le patron d’épissage alternatif de TAF6? et TAF6ð endogène. Nous avons entrepris une analyse mutationnelle pour identifier les éléments cis de TARN pré-messager de TAF6. Nos données ont mis en évidence un site activateur d'épissage dans l’exon 2 constitutif. Dans l’intron, deux motifs polyC et polyG pourraient réguler l’épissage alternatif de TAF6ð. Ces motifs représentent des sites potentiels de liaison pour les protéines de liaison à l’ADN, hnRNP K et H respectivement. Nous avons donc testé l’effet de la surexpression de hnRNP K et H sur l’épissage alternatif de TAF6 et nous n'avons eu aucuns changement sur l’expression de TAF6ð endogène. De plus, nous avons constaté que la mutation d'un seul nucléotide qui semble perturber la structure secondaire d'ARN au site d’épissage proximal, renverse complètement le patron d’épissage. Cette mutation favorise le choix du site d’épissage distal (un site faible) à la place du site d’épissage proximal (TAF6?). Nos résultats suggèrent aussi qu’un élément régulateur d’épissage qui favorise TAF6? est présent dans l’exon 2 alternatif. Pour permettre l’identification des facteurs d’épissage influençant le choix du site d’épissage, nous avons créé un nouveau système d’épissage rapporteur. Notre nouveau vecteur contient la séquence génomique de TAF6 (exon 2 à exon 4) modifiée par l’introduction d’un codon stop prématuré (CSP) dans l’exon 2 alternatif et fusionné à la protéine EYFP. La combinaison des essais de transfections transitoires avec les SSOs ont été utilisés pour valider ce système contrôlé par cytométrie de flux. Dans le futur, ce système pourrait être utilisé pour produire une lignée stable afin d'identifier les facteurs d’épissage impliqués dans la régulation de l’épissage alternatif par un criblage d’inhibition (siRNA) ou de surexpression (ADNc). Donc, mon projet présente la première identification des éléments cis qui contrôlent l’épissage du facteur aussi bien que le développement d’un système d'épissage rapporteur créé pour permettre l’identification des protéines d'épissage qui régulent l’expression de TAF6ð. [symboles non conformes]

TDP-43 est une protéine nucléaire de type hnRNP impliquée dans la pathogénèse de plusieurs maladies neurodégénératives telles la sclérose latérale amyotrophique et la dégénérescence lobaire fronto-temporale. Cette protéine hautement conservée est impliquée dans une gamme de processus cellulaires allant de la transcription à la traduction. Dans les cellules neuronales de patients atteints dé maladies neurodégénératives, TDP-43 est délocalisée sous forme d'agrégats cytoplasmiques, suggérant une perte de fonctions nucléaires. Une meilleure compréhension des fonctions nucléaires de TDP-43 pourrait permettre de mieux adresser cette possibilité. L'activité nucléaire de TDP-43 la mieux caractérisée est son rôle dans la régulation de l'épissage alternatif comme répresseur de sites d' épissage 3'. La régulation de sites d'épissage 5' demeure moins bien comprise, bien que TDP-43 puisse agir comme enhancer ou répresseur pour ce site. Dans cette étude, nous avons montré l'impact de la présence de sites de haute affinité à TDP-43 sur l'épissage in vivo. Afin de mieux comprendre les bases moléculaires de cette modulation, nous avons utilisé une approche in vitro à l'aide de transcrits possédant des sites d' épissage 5' et des sites de haute affinité pour TDP-43. Nous avons ainsi pu démontrer que la présence d'un site de liaison pour TDP-43 près d'un site d' épissage 5' peut stimuler la liaison du snRNP U1 à ce site. Nos résultats suggèrent cependant que la présence de plusieurs sites de liaison pour TDP-43 peut possiblement par des interactions entre ces protéines, provoquer un changement structural modulant la sélection des sites sans changer la liaison de U1. Nous avons utilisé lá capacité stimulatrice de TDP-43 pour améliorer l'inclusion de l'exon 7 du gène SMN2. Ainsi, un oligo bifonctionnel capable de recruter TDP-43 positionné dans l'intron à proximité du site d'épissage 5' stimule son utilisation. Notre étude a donc permis de développer des outils qui pourront éventuellement servir à mieux comprendre l'impact de mutations de TDP-43 associées à diverses maladies et possiblement utiliser TDP-43 comme nouvel outil de reprogrammation de l'épissage.

L’inflammation est un processus normal de défense du corps humain contre les pathogènes. Bien que la réponse immunitaire soit normalement favorable au corps humain, elle peut être aussi très néfaste. En fait, une réponse inflammatoire excessive non contrôlée (ex : inflammation chronique) contribue à la persistance de pathologies chroniques, telles que l’asthme, l’athérosclérose et l’arthrite rhumatoïde. Une enzyme qui joue un rôle important dans ces maladies inflammatoires est la 5 lipoxygénase (5-LO). La 5-LO est responsable de la biosynthèse de puissant médiateurs lipidiques nommés leucotriènes. Le rôle biologique des leucotriènes implique la chimiotaxie, la brochoconstriction ainsi que l’augmentation de la perméabilité vasculaire. Cette thèse cette thèse a pour but de mieux comprendre certains aspects de la régulation physiologique et pharmacologique de la 5-lipoxygénase, soit par l’entremise de molécules endogènes ou de nouveaux composés pharmacologiques. Un aspect intéressant du génome humain est le phénomène de l’épissage alternatif. Il est très impressionnant de constater qu’environ 70-80% de tous les gènes humains peuvent subir de l’épissage alternatif. Nous avons donc évalué si le gène ALOX5, qui code pour la protéine 5-LO, est susceptible à l’épissage alternatif. Nous avons identifié et caractérisé la présence de nouvelles isoformes protéiques de la 5-LO chez les neutrophiles humains ainsi que chez les lignées cellulaires leucocytaires Raji (lymphocytes B), THP-1 (cellules monocytaires), Reh (lymphocytes non B et non T) et TA (lymphocytes B). Dans la seconde partie de mes études, nous avons évalué les propriétés anti-inflammatoires d’un composé actif provenant de la propolis de ruches d’abeille, soit l’ester d’acide caféique phénéthyle (CAPE). Nous avons aussi synthétisé de nouveaux analogues de CAPE dont certains ont démontré une activité anti-inflammatoire. Certains de ces composés, tels que le CAPE et son analogue amide, ont démontré une capacité inhibitrice de la 5-LO équipotente ou supérieur au seul inhibiteur actuellement utilisé en clinique, soit le zileuton. Il est important de continuer la recherche de nouveaux inhibiteurs de la 5-LO, car le zileuton, bien qu’il soit très efficace dans le traitement de l’asthme, peut causer une certaine toxicité au niveau du foie. / Inflammation is a natural process of the human body’s defence against pathogens. Although the immune response is primarily favourable to the human body, it can also be very harmful. In fact, an uncontrolled and excessive inflammatory response (e.g. chronic inflammation) can result in chronic pathologies such as asthma, atherosclerosis and rheumatoid arthritis. One enzyme that plays an important role in certain chronic inflammatory pathologies is the 5-lipoxygenase (5-LO), which is responsible for the biosynthesis of powerful lipid mediators called leukotrienes. The biological role of leukotrienes includes chemotaxis, bronchoconstriction and vascular permeability. The present thesis focuses at better understanding the physiological and pharmacological regulation of 5-LO, either with natural endogenous molecules or with novel anti-inflammatory drugs. One particularly intriguing aspect of the human genome is the alternative splicing phenomenon. Indeed, it is estimated that between 70-80% of all human genes undergo alternative splicing. Therefore, we investigated if the ALOX5 gene, which codes for the 5 LO protein, underwent alternative splicing. We identified novel isoforms of the 5-LO protein in leukocyte Raji (B cells), THP-1 (monocytes), Reh (non B non T) and TA (B cells). In the second part of my studies, we investigated the anti-inflammatory and antioxidant properties of an active component from propolis of honeybee hives, known as caffeic acid phenethyl ester (CAPE). We also synthesized analogues of CAPE, some of which possess anti-inflammatory properties. Some of these compounds such as CAPE and its amid analogue, are novel 5-LO inhibitors that are either equipotent or more potent than the only clinically approved and commercially available 5-LO inhibitor zileuton. Since some adverse effects result from the clinical use of zileuton in some patient (liver toxicity), it is clear that there is room for improvement in regards to current 5-LO inhibitors.

La voie Hippo est une voie conservée impliquée dans la croissance des tissus et la suppression de tumeurs. Des études ont démontré son implication dans le développement des cancers chez l'homme. Cette cascade contrôle l'activité du co-activateur transcriptionnel Yorkie (Yki) chez la drosophile et de la protéine YAP (Yes Associated Protein) chez les mammifères. En raison de l'épissage alternatif de leur transcrits, les protéines Yki et YAP existent sous deux isoformes contenant un domaine WW (Yki1/YAP1) ou deux (Yki2/YAP2). Puisque les domaines WW sont essentiels pour l’interaction avec des partenaires spécifiques, l’inclusion alternative de ce domaine dans la protéine Yki/YAP peut remodeler leur réseau d’interaction et donc leur activité. La régulation et les conséquences fonctionnelles de l’épissage alternatif de yki / YAP in vivo sont inconnues.Dans le cadre de ce doctorat, nous avons constaté que la déplétion du facteur d’épissage B52 chez la drosophile réduit l’inclusion de l’exon alternatif dans l’ARNm de yki et favorise l’expression de l’isoforme Yki1 aux dépens de l’isoforme Yki2. La déplétion en B52 dans l'aile réduit la croissance et l'activité de Yki. Nous montrons que l'isoforme Yki1 est une version atténuée de la protéine Yki qui peut entrer en concurrence avec l'isoforme Yki2 dans le noyau. Pour déterminer le rôle de l’épissage alternatif de yki in vivo et l'importance de l'isoforme courte Yki1, nous avons abrogé cet épissage en utilisant la technologie CRISPR/Cas9 et avons créé des mouches capables d'exprimer uniquement l'isoforme Yki2. Ces mouches yki2only sont viables mais présentent un phénotype aléatoire d’ailes asymétriques. Cette augmentation de l'«asymétrie fluctuante», qui traduit une déviation par rapport au développement normal, suggère que l’épissage alternatif de yki est crucial pour la stabilité développementale. Ces résultats mettent en évidence un nouveau niveau de modulation de la voie Hippo via l’épissage alternatif de yki.L'inclusion alternative du deuxième domaine WW est une caractéristique conservée entre Yki et YAP. Cela conforte l'idée que les isoformes Yki1 et YAP1 ont une fonction importante in vivo et que l'épissage alternatif de yki/YAP est un mécanisme conservé de contrôle de la voie Hippo. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives pour la modulation de la voie Hippo dans les cellules cancéreuses en modifiant l’épissage alternatif de YAP. / The Hippo pathway is a conserved pathway involved in tissue growth and tumor suppression. Studies have demonstrated its significance in the development of human cancers. This cascade controls the activity of the transcription co-activator Yorkie (Yki) in flies and Yes-associated protein (YAP) in mammals. Due to Alternative Splicing (AS), both Yki and YAP proteins exist as two isoforms containing one (Yki1/YAP1) or two (Yki2/YAP2) WW domains. Since WW domains are essential for interaction with specific partners, the alternative inclusion of this domain in Yki/YAP protein may remodel their interaction network and therefore their activity. The regulation and functional consequences of AS of yki/YAP in vivo are unknown.In this Ph.D. project, we identified that depletion of splicing factor B52 in Drosophila lowers inclusion of the alternative exon in yki mRNAs and favors the expression of Yki1 isoform at the expense of the Yki2 isoform. B52 depletion in the wing reduces growth and Yki activity. We demonstrate that Yki1 isoform is an attenuated version of Yki protein that can compete with Yki2 isoform in the nucleus. To ascertain the role of yki AS in vivo and the importance of short isoform Yki1, we abrogated this splicing by using CRISPR/Cas9 technology and created flies that can express Yki2 isoform only. yki2only flies are viable but display a random phenotype of asymmetric wing size. This rise in “fluctuating asymmetry” that is the consequence of subtle deviation from normal development, suggests that AS of yki is crucial for the development robustness. Taking together, these results highlight a new layer of modulation of Hippo pathway via AS of yki.Alternative inclusion of the second WW domain is a conserved feature between Yki and YAP. This further supports the idea that Yki1 and YAP1 isoforms have an important function in vivo and that AS of yki/YAP is a conserved mechanism of control of the Hippo pathway. This study opens up new perspectives for modulation of the Hippo pathway in cancer cells by altering YAP AS.

Au Canada, 5 à 10% des cas de cancer du sein sont des cancers héréditaires provenant de familles à risque élevé de développer la maladie. Cependant, la majorité des cas héréditaires ne sont pas encore caractérisés. L’épissage alternatif est reconnu pour être impliqué dans le développement du cancer. L’analyse de la signature transcriptionnelle d’individus atteints et non-atteints de cancer du sein pourrait révéler des transcrits impliqués dans la susceptibilité ou le développement de ce type de cancer. La technique «RNA sequencing» a été utilisée pour établir le profil transcriptionnel de femmes provenant de familles à risque élevé. L’ARN a été extrait des lignées de lymphocytes immortalisés provenant de 117 femmes de familles dites à risque élevé, c’est-à-dire porteuses d’une mutation délétère dans le gène BRCA1, BRCA2 ou sans mutation BRCA1/2. Une analyse Anova suivie d’un test Bonferroni et d’un test de Scheffé ont été utilisés pour identifier les transcrits significativement et différentiellement exprimés entre les différents groupes. Au total, 95 transcrits correspondant à 85 gènes sont significatifs (p-value < 0.01). Selon les signatures transcriptionnelles, il est possible de séparer les groupes BRCA1/2 du groupe BRCAX. Un enrichissement dans les sentiers métaboliques au niveau de la signalisation comme EIF2, IL-3 et mTOR a été obtenu. De plus, 28 transcrits sont différentiellement exprimés entre les femmes BRCAX atteintes et non atteintes. L’identification de transcrits différentiellement exprimés permettrait d’identifier des individus ayant une susceptibilité plus élevée de développer un cancer du sein. / In Canada, 5 to 10% of breast cancer cases are inherited and come from high-risk families. However, the majority of hereditary breast cancer is not yet characterized. Alternative splicing (AS) is a mechanism known to be involved in cancer development. The analysis of transcriptome in high-risk breast cancer individuals affected with breast cancer or not could reveal transcripts implicated in breast cancer susceptibility and development. RNA-seq technology was used to characterize the transcriptome in French Canadian families with high risk of breast and ovarian cancer. RNA extracted from immortalized lymphoblastoid cell lines of 117 women (affected or unaffected) and issued from BRCA1, BRCA2 or non-BRCA1/2 (BRCAX) families was used. Anova and Bonferroni tests followed by Scheffé test were performed to detect significantly and differentially expressed transcripts within these groups. In total, 95 transcripts corresponding to 85 genes were significant (p-value < 0.01). Hierarchical clustering based on transcriptional data allowed distinctive subgrouping of BRCA1/2 subgroups from BRCAX individuals. Enrichment in signaling pathways such as EIF2, IL-3 and mTOR was obtained. Furthermore, 28 transcripts were differentially expressed between BRCAX affected and unaffected women. The identification of differentially expressed transcripts could allow identifying individuals with a high susceptibility for breast cancer.

Le gène du métabolisme des médicaments UDP-glucuronosyltransférase UGT1A est épissé alternativement entraînant la production d’enzymes actives nommées isoformes 1 ainsi que de protéines régulatrices (i2) plus courtes. Mon objectif principal était de développer un modèle cellulaire permettant de mieux caractériser l’impact des isoformes 2 sur l’activité de conjugaison des médicaments et sur la réponse cellulaire à un traitement pharmacologique, plus particulièrement à l’agent anticancéreux SN-38, un substrat des UGT1A utilisé dans le traitement du cancer colorectal. Par une approche d ’interférence à l’ARN (shRNA), nous avons réprimé significativement les formes endogènes i2 dans la lignée humaine dérivée d’une tumeur de côlon, HT115. La répression des isoformes i2 entraîne une augmentation significative de la formation de SN-38-glucuronide. De plus, la répression des i2 entraîne une augmentation significative de la viabilité cellulaire ainsi qu’une modification significative de l’expression génique de processus cellulaires tels que la prolifération et certains microARN, à la suite d ’une exposition au SN-38. Les résultats obtenus supportent que les isoformes i2 ont le potentiel de moduler la réponse pharmacologique à un médicament dont le métabolisme de phase II est effectué principalement par les enzymes UGT1A.

L’hypertension artérielle affecte 40 % des Canadiens et Canadiennes âgés de 56 à 65 ans et correspond à un facteur de risque important pour le développement de maladies cardiovasculaires. Les causes de l’hypertension artérielle sont multifactorielles et le plus souvent difficiles à circonscrire. Elles incluent des facteurs génétiques, comme le dérèglement de certains systèmes de transport ionique dans le rein, et des facteurs environnementaux, comme l’ingestion excessive de sodium par la diète, l’abus d’alcool, la sédentarité, etc. La réabsorption du sodium filtré par le rein est effectuée par des protéines de transport spécialisées. Parmi celles-ci, le cotransporteur Na-K-Cl de type 2 (NKCC2), exprimé uniquement dans l’anse ascendante large de Henle (AAH) du néphron, assure la réabsorption d’environ 20 % du sodium. Ce transporteur est inhibé par les diurétiques de l’anse qui sont utilisés en clinique pour traiter certaines formes d’hypertension. Un changement de l’activité de cette protéine, soit intrinsèque ou lié à celui de certaines enzymes qui agissent sur NKCC2, a aussi été associé à des désordres de la pression artérielle. NKCC2 existe sous trois variants principaux qui sont produits par l’épissage alternatif de l’exon 4. Ces variants d’épissage, nommés NKCC2A, NKCC2B et NKCC2F, sont identiques les uns aux autres à l’exception du segment transmembranaire deux et de la boucle intracellulaire adjacente. Malgré tout, ils ont des caractéristiques, des localisations et des rôles différents le long de l’AAH. NKCC2 est impliqué dans la régulation du volume cellulaire puisqu’il est activé en condition de stress hypertonique. Cette activation serait médiée (du moins en partie) par certains isoformes des kinases with no lysine (WNK) dont WNK1 et WNK3. Toutefois, l’effet de ces kinases sur chaque isoforme n’est pas connu et les mécanismes provoquant l’activation du cotransporteur en réponse au stress hypertonique sont peu définis. Une meilleure connaissance à ce sujet nous permettrait de mieux comprendre comment NKCC2 est régulé et de savoir de quelle manière il pourrait être modulé pour en contrôler l’activité dans un but thérapeutique éventuel. Les objectifs de cette thèse étaient comme suit : 1) déterminer les mécanismes par lesquels les kinases WNK1 et WNK3 régulent chacun des variants de NKCC2 lors du stress hypertonique (chapitre 1) et 2) identifier les résidus de NKCC2 qui permettent la réponse au stress hypertonique et la régulation différentielle par les kinases WNK (chapitre 2). Le modèle des ovocytes de Xenopus laevis a été utilisé à cette fin. Dans le chapitre 1, nous avons montré que le stress hypertonique produisait son effet en augmentant l’abondance de NKCC2A et NKCC2B à la surface cellulaire et que cet effet était mimé par WNK3, mais pas par WNK1. De plus, nous avons montré que WNK3 augmentait le recyclage à la membrane des transporteurs endocytés alors que le stress hypertonique ne produisait pas cette réponse. Enfin, NKCC2F s’est révélé peu sensible au stress hypertonique et à WNK3, suggérant que des résidus lui étant uniques dans l’exon 4 contribuaient à cette réponse différentielle. Dans le chapitre 2, nous nous sommes intéressés aux rôles des résidus divergents entre les variants pour déterminer si l’exon 4 jouait un rôle dans les réponses observées. Par des études de mutagénèse dirigée, nous avons mis en évidence que les résidus en position 230 et 238 avaient un impact sur le trafic cellulaire de NKCC2. En outre, nous avons constaté que les résidus de NKCC2F à ces positions avaient pour effet de favoriser la rétention du transporteur à la membrane cellulaire. En somme, l’ensemble de ces travaux permettent de mieux comprendre les mécanismes de régulation du cotransporteur NKCC2 par le stress hypertonique et par la voie des kinases WNK. À la partie variable de NKCC2, l’exon 4, nous avons identifié un nouveau rôle qui est de participer à la régulation du trafic cellulaire du transporteur. Grâce à cette connaissance, nous saurons désormais que des stratégies d’intervention pour contrôler l’activité de NKCC2 pourraient miser sur la modification du nombre de transporteurs au site d’expression. / High blood pressure affects 40% of Canadians aged 56 to 65 and is a major risk factor for cardiovascular diseases. The causes of high blood pressure are multifactorial and are often difficult to circumscribe. They include genetic factors, such as abnormalities in the function of renal ion transporters, and environmental factors, such as excessive dietary sodium intake, alcohol abuse, sedentary lifestyle, etc. In the kidney, the ultrafiltered NaCl load is reabsorbed by specialized ion transport systems. Of these systems, the Na-K-Cl cotransporter type 2 (NKCC2), is confined to the thick ascending loop of Henle (TALH) of the nephron where it reabsorbs approximatively 20% of the ultrafiltered NaCl load. This transporter is inhibited by loop diuretics that are used clinically to treat certain types of hypertension. A change in the activity of NKCC2, either intrinsic or secondary to the effect of regulatory enzymes, has also been associated with blood pressure disorders. NKCC2 exists as three main variants that are produced through the alternative splicing of exon 4. These splice variants, named NKCC2A, NKCC2B, and NKCC2F, are identical to each other except for the residue composition of transmembrane segment 2 and the following connecting segment. Yet, they have different characteristics and roles along the TALH. NKCC2 is involved in cell volume regulation as it is activated by cell shrinkage. This activation is mediated (at least in part) by certain isoforms of the with no lysine (WNK) kinases including WNK1 and WNK3. However, the effect of these kinases on each of the splice variants is not known and the mechanisms that underlie the response to cell shrinkage are poorly defined. A better knowledge in these regards would allow us to better understand how NKCC2 is regulated and how it could be acted upon optimally towards maximal clinical benefits. The objectives of this thesis were as follows: 1) to determine the mechanisms by which WNK1 and WNK3 regulate each of the NKCC2 variant under hypertonic stress (Chapter 1) and 2) to identify residues in NKCC2 that sustain the response to cell shrinkage and differential regulation by the WNK kinases (chapter 2). The oocyte model of Xenopus laevis was used for this purpose. In Chapter 1, we showed that cell shrinkage produced its effect by increasing the abundance of NKCC2A and NKCC2B at the cell surface and that this effect was mimicked by WNK3, but not by WNK1. In addition, we showed that WNK3 increased membrane recycling of endocytosed transporters while cell shrinkage failed to produce such a response. Finally, NKCC2F was found to be insensitive to cell shrinkage and WNK3, suggesting that specific residues that are unique to this variant in exon 4 contributed to this differential response In Chapter 2, we looked at the roles of divergent residues between the variants to determine whether exon 4 played a role in the observed responses. Using mutagenic studies, we showed that residues at positions 230 and 238 played a major role in NKCC2 trafficking. In addition, we found that the residues of NKCC2F at these positions had the effect of promoting carrier retention at the cell membrane In sum, our findings have allowed us to better understand the mechanisms through which NKCC2 is regulated during cell shrinkage and by the WNK kinase-dependent pathway. Our findings have also allowed us to identify a new role for exon 4 in NKCC2 trafficking. With this gain of knowledge, we have found that strategies aimed at controlling the activity of NKCC2 could be based on altering the number of transporters at the cell surface.

Plus de 25 millions de personnes à travers le monde sont atteintes de différentes formes de démences, la plus répandue étant la maladie d’Alzheimer (MA). Cette maladie neurodégénérative est caractérisée par la présence de plaques de peptides amyloïde-β et d’enchevêtrements neurofibrillaires formés d’agrégats toxiques de la protéine Tau. Ces agrégats sont dus à l’hyperphosphorylation de cette protéine associée aux microtubules, déstabilisant son interaction avec ceux-ci et participant à la dégénérescence neuronale. Pour étudier la protéine Tau, certains laboratoires utilisent des modèles animaux, et les méthodes de préparation des échantillons biologiques prélevés varient d’un laboratoire à l’autre, affectant potentiellement son observation. La MA est la plus connue des Tauopathies, qui est un groupe de maladies exprimant une forme pathologique de la protéine Tau. Il existe aussi des Tauopathies dites secondaires, où la pathologie Tau apparaît dans les stades tardifs de la maladie, comme la maladie de Huntington (MH) où il existe une pathologie Tau qui est cependant mal caractérisée chez l’humain. Dans ce contexte, nos hypothèses sont qu’une meilleure caractérisation immunohistochimique et biochimique de la protéine Tau est nécessaire puisque les méthodes présentement utilisées pour sa caractérisation ne sont pas optimales et que la MH est effectivement une Tauopathie secondaire chez l’humain due à l’hyperphosphorylation de Tau et une déficience de l’épissage alternatif aux stades avancés de la maladie. Nos objectifs étaient d’optimiser les méthodes de préparation pour l’étude de Tau par immunohistochimie dans des modèles murins et d’analyser les niveaux de phosphorylation et l’épissage alternatif de Tau dans les cerveaux post-mortem d’individus atteints de la MH. Les résultats obtenus suggèrent qu’une fixation au Bouin, sans perfusion et à 4°C semble être la meilleure méthode pour l’observation de Tau par immunohistochimie. L’hyperphosphorylation et les défauts d’épissage de Tau observés dans la MH permettent de définir cette pathologie comme une Tauopathie secondaire. / More than 25 million people worldwide are affected by different forms of dementia, the most known being Alzheimer’s disease (AD). This neurodegenerative disorder is characterized by the presence of β-amyloid plaques and neurofibrillary tangles formed by toxic aggregates of Tau protein. These aggregates are due to the hyperphosphorylation of this microtubule-associated protein, which destabilize its interaction with them and could participate to neuronal deterioration. To study Tau protein, many laboratories use animal models, and preparation methods of biological samples vary between each laboratory, which could potentially have effects on its observation. AD is the most common Tauopathy, a group of diseases expressing a pathological form of Tau protein. There are also secondary Tauopathies, where Tau pathology appears in late stages of the disease, such as Huntington’s disease (HD), with a Tau pathology that is not well characterized in humans. In this context, our hypotheses are that a better immunohistochemical and biochemical characterization of Tau protein is needed since methods currently used for its characterization are not optimal and that HD is indeed a secondary Tauopathy in human due to hyperphosphorylation of Tau and deficiency of splicing in advanced stage of the disease. Our objectives were to compare different preparation and fixation methods for the study of Tau protein by immunohistochemistry in mice models, and also to analyze phosphorylation and splicing levels of Tau protein in post-mortem brains of individuals with HD. Our results suggest that a fixation with Bouin, without perfusion and at 4°C would be the best method for the observation of Tau protein by immunohistochemistry, and that hyperphosphorylation and splicing impairments observed in individuals with HD allow to define this pathology as a secondary Tauopathy in humans.