Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. [45]-50. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 32-36. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Le CaP est fréquent et demeure une cause principale de mortalité et de morbidité chez l'homme. Il persiste un dilemme clinique concernant la prise en charge optimale des patients atteints de CaP en maladie localisée en raison de l'estimation imparfaite du risque de progression. Ainsi, il importe de développer de nouveaux biomarqueurs pour améliorer la classification du risque de progression après un traitement à visée curative. Le CaP est une maladie hormono-sensible pour laquelle les voies des estrogènes demeurent encore peu étudiées. Certaines études récentes supportent une association entre les niveaux des dérivés de l'estradiol et le risque de CaP. Nous croyons que l'estradiol (E₂) et ses dérivés des voies de la 2-, 4- et 16- hydroxylation, pourraient représenter des marqueurs de progression en raison de leurs propriétés de nature proliférative, angiogénique et apoptotique. La quantification absolue et précise de ces dérivés est désormais possible en raison du développement d'une méthode robuste de spectrométrie de masse en tandem avec chromatographie liquide par notre équipe de recherche. Notre étude portait sur l'évaluation de l'association entre les niveaux urinaires des dérivés de l'estradiol et les issues oncologiques défavorables, soient la récidive biochimique, la survenue de métastases et le décès. Des hommes atteints d'un CaP en stade de maladie localisée ont été sélectionnés dans la cohorte prospective et multi-institutionnelle PROCURE pour les étapes de découverte (n=259) et de validation (n=253). Notre étude a montré que la voie de la 16-hydroxylation semble favorable (rapport de risque (HR) entre 0.74-0.75; p<0.006) mettant en évidence un risque plus faible de récidive biochimique. À l'inverse, la voie de la 2-hydroxylation semble défavorable avec un risque accru de développer une maladie métastatique et de décès de près de 1.6 fois (p=0.028). Le potentiel prédictif de ces dérivés de l'estradiol est supporté par la plausibilité biologique. Ces composés stéroïdiens semblent pertinents à étudier plus en détail comme marqueurs pronostiques potentiels en CaP. / Prostate cancer (PCa) is a main and persisting cause of mortality and morbidity in men. A clinical equipoise remains concerning the optimal management of localized PCa. Indeed, the estimation of the risk of progression still needs to be perfected. Hence, the development or improvement of biomarkers to improve the estimation of the risk of progression after curative-aimed treatment is needed. PCa is a hormone-sensible disease in which estrogenic hormones have not been studied extensively. There were recent studies that supported an association between E₂ derivates and PCa risk. We believe that the E₂ derivates of the 2-, 4- and 16-hydroxylation could represent markers of progression risk through their proliferative, angiogenic and apoptotic related properties. The absolute and comprehensive quantification of these derivates was recently made possible with the development, by our research team, of a robust tandem mass spectrometry with liquid chromatography method. Our study aimed to estimate the associations between urinary levels of E₂ derivates and unfavorable oncologic outcomes, namely biochemical recurrence, metastasis, and death. Men with localized PCa were selected in the prospective and multi-institutional PROCURE cohort for the discovery cohort (n=259) and validation cohort (n=253). Our study has demonstrated that the 16-hydroxylation pathway seemed favorable and associated with a decreased risk of biochemical recurrence (hazard ratio between 0.74-0.75; p<0.006). On the contrary, the 2-hydroxylation pathway seemed unfavorable and associated with an increased risk of metastasis or death by close to 1.6-fold (p=0.028). The potential of E₂ derivates as biomarkers of progression is supported by biological plausibility and clinical evidence. Hence, these steroid compounds are most relevant targets that must be further studied as potential prognostic biomarkers of PCa.

L’œstradiol (E2) représente une cible thérapeutique potentielle contre le déclin de la mémoire associé au vieillissement. En effet, l’E2 favorise des mécanismes de plasticité synaptique, altérés par le vieillissement, censés sous-tendre la rétention mnésique. Cependant, la littérature révèle un tableau plus complexe, qui invite à reconsidérer les relations entre E2 et mémoire. Dans ce contexte, le but de cette thèse était d’améliorer notre compréhension des effets mnésiques d’une supplémentation chronique en E2 chez la souris mâle, jeune et âgée. Chez les animaux âgés, l’E2 réduit les déficits de la mémoire à long-terme dite « déclarative » en améliorant la capacité à relier des évènements séparés dans le temps en améliorant le fonctionnement du CA1 de l’hippocampe. En revanche, cette supplémentation reste sans effet sur le déficit observé dans une tâche de mémoire à court-terme sollicitant la gestion des interférences.Chez les animaux jeunes, l’E2 peut avoir des effets délétères sur la fonction mnésique normale. En effet, un prolongement de la rétention mnésique s’avère paradoxalement dommageable sur la mémoire à court-terme en aggravant les effets d’interférence. Cet effet s’accompagne d’une altération fonctionnelle centrée sur le gyrus denté hippocampique.Nos résultats comportementaux montrent que l’E2 prolonge la rétention mnésique mais que selon l’âge du sujet et la forme de mémoire mise en jeu par la tâche, cet effet « promnésiant » ne se traduit pas forcément par une amélioration de la performance.Ce travail invite aussi à considérer davantage les conséquences d’une exposition croissante aux composés œstrogénique de l’environnement sur la santé publique. / Estradiol (E2) is a potential therapeutic target against age-related memory decline. Indeed, E2 promotes synaptic plasticity processes impaired in aging and thought to underlie mnemonic retention. However, the literature reveals a much more complex picture, leading to reconsider the relationships between E2 and memory. The aim of my PhD work was to improve our understanding of the mnemonic effects of a chronic supplementation of E2 in young and aged male mice. In aged animals, E2 supplementation reduces hippocampal-dependent memory deficits called declarative memory, by improving the capacity to link temporally distant event which depends on CA1 functionality. However, the supplementation had no effect on the severe deficits of short-term/working memory which solicits not only retention but also the organization of learned information and forgetting to avoid interference. In young animals, E2 can induce deleterious effects on regular mnemonic function. Indeed, the prolongation of mnemonic retention can paradoxically imapir working memory by aggravating interference effects. This effect was associated with a functional alteration centered on dentate gyrus. Our behavioral results show that E2 prolongs mnemonic retention but, in accordance with our hypotheses, but depending on the age of the subject and the type of memory involved in the task, this promnesic effect does not necessarily induce an improved performance.Our work confirms the therapeutic interest of E2 in the context of mnemonic aging and allows pinpointing its limits. This work also invites to carefully consider the consequences of a growing exposition to environmental estrogenic compounds on public health.

La famille des 17β-hydroxystéroïdes déshydrogénases (17β-HSDs) est responsable de l'inter-conversion entre les stéroïdes estrogéniques ou androgéniques peu actifs (cétone) et très actifs (alcool). Plus précisément, les iso formes 1, 7 et 12 catalysent principalement la réduction de l'estrone (El) en estradiol (E2) soit l'hormone la plus estrogénique. Les estrogènes et les androgènes actifs sont impliqués dans le développement de plusieurs maladies hormono-dépendantes, tel que le cancer du sein et le cancer de la prostate, respectivement. Puisque les 17β-HSDs contrôlent la synthèse des estrogènes et des androgènes actifs en catalysant la dernière étape de leur biosynthèse, l'inhibition de ces enzymes constitue une approche intéressante d'un point de vue thérapeutique, puisqu'elle permettrait de réduire la concentration des hormones actives dans la circulation et par conséquent, pourrait empêcher la prolifération des cellules cancéreuses sensibles aux estrogènes et androgènes. Dans le but d'améliorer l'activité des inhibiteurs de la 17β-HSD1, trois nouvelles familles (époxydes, lactones et furanes) de dérivés de l'estradiol en positions 16 et 17 Ont été préparées. Des expériences d'amarrage moléculaire (docking) ont été réalisées en utilisant comme point de départ la structure tridimensionnelle de l'inhibiteur EM-1745, un hybride estradiol/adenosine complexé avec la 17β-HSD1. Parmi les nombreux composés synthétisés, les composés furaniques se sont révélés les meilleurs inhibiteurs. Les réactions de méthathèse de Grubbs et d'hydrogénation catalytique sont des étapes clefs dans la synthèse de ces composés. Dans le but d'obtenir des inhibiteurs de la 17β-HSD12, deux séries de 17a-amidodésoxyestradiol ayant deux niveaux de diversité moléculaire ont été préparées à l'aide de la chimie en solution. La première série a été obtenue à l'aide de la chimie en parallèle alors que les composés de la deuxième série ont été obtenus par réaction de carbonylation directe en utilisant les micro-ondes. La chimie en parallèle en solution ou sur support solide a été choisie comme une méthode rapide pour préparer plusieurs produits, accélérant ainsi la découverte de nouveaux agents thérapeutiques. Finalement, le "linker triazene" a été adapté à la chimie des stéroïdes afin d'obtenir des librairies de dérivés stéroïdiens déshydroxylés (sans OH) en position 3, ces produits étant connus pour avoir une bonne affinité avec la 17β-HSD12.

Il est bien démontré que la glande mammaire humaine est activement impliquée dans la formation locale des estrogènes, qui sont impliquées dans le développement des carcinomes mammaires. Afin de déterminer le ou les site(s) d'action des enzymes impliqués dans la synthèses et le métabolisme de l'estradiol (E2), l'estrogène le plus actif, nous avons étudié dans des seins normaux l'expression au niveau cellulaire des enzymes suivantes : les 3fi-hydroxystéroide déhydrogénases (3P-HSD), les 17ji-hydroxystéroide dehydrogenase de type 1, 2, 5, 7 et 12 (17p-HSD), Varomatase, la prostate short-chain dehydrogenase reductase 1 (PSDRl), les 5a-réductases de type 1 et 2, la stéroide sulfatase (STS) et Yestrogène sulfotransférase (EST)lEl. Nous avons employé une méthode de coloration immunohistochimique ainsi qu'une méthode d'hybridation in situ pour localiser ces enzymes dans des tissus mammaires de femmes pré-ménopausées (20- 40 ans). Pour les colorations immunohistochimiques, nous avons utilisé des anticorps développés chez le lapin par notre laboratoire. Nous avons effectué les hybridations in situ en utilisant des sondes de cRNA marquées au S35. Les 5a-réductases, la 3/3-HSD et la PSDR 1 ont été localisées seulement par immunohistochimie. L'utilisation de l'une ou l'autre des techniques a mené à des résultats similaires. Toutes les enzymes impliquées dans la conversion de la déhydroépiandrostérone (DHEA) en E2 (3/3-HSD, 17/3-HSD 1, 5, 7, 12 ; aromatase) ainsi que la STS qui transforme l'E2-S en E2 ont été localisées dans les cellules épithéliales des acini et/ou des canaux ainsi que dans les cellules stromales. La 17P-HSD de type 2 ainsi que l'ESTlEl, deux enzymes qui inactivent l'E2, ont été retrouvées dans les mêmes types de cellules. Fait intéressant, la détection des enzymes STS, ESTIEI, aromatase, 17pHSD de type 5 et un grand pourcentage de la 17PHSD de type 12 semblent être exprimés de façon prédominante dans la couche externe de cellules épithéliales des acini. Nous avons fait cette observation autant par immunohistochimie que par hybridation in situ. Nous pouvons donc fortement suggérer que les cellules basales et les cellules luminales sont inpliquées dans la synthèse d' E2. Ces résultats nous permettent également de conclure que les enzymes qui jouent un rôle dans la synthèse et le métabolisme de l'E2 ainsi que de la dihydrotestosterone sont exprimés dans les mêmes types cellulaires de la glande mammaire humaine. / It is well demonstrated that human breast is actively involved in the local formation of estrogens, which play a role of the development of breast carcinoma. To determine the site(s) of action of enzymes involved in synthesis and metabolism of the most potent estrogen estradiol (E2), we have studied the expression of the following enzymes: 3phydroxysteroid dehydrogenase (3p- HSD), 17|3-hydroxysteroid dehydrogenase (17|3- HSD) type 1, 2, 5, 7 and 12, aromatase, prostate short-chain dehydrogenase reductase 1 (PSDR1), 5a-reductase type 1 and type 2, steroid sulfatase (STS) and estrogen sulfotransferase (EST) 1E1 at the cellular level in normal breast. Both in situ hybridization and immunocytochemistry were used for enzyme localization in breast tissue from female patients (20-40 years of age). For inmmunocytochemistry, we used rabbit antibodies developed in our laboratory, while in situ hybridization studies were performed using [35S]-labeled cRNA probes. For 5a-reductase, 3P-HSD and PSDR1 was only localized by immunocytochemistry. Similar results were obtained with both in situ hybridization and immunocytochemistry, ail the enzymes (3P-HSD; 17P-HSD type 1, 5, 7 and 12; aromatase) involved in the conversion of circulating dehydroepiandrosterone (DHEA) to E2 as well as STS which converts estradiol sulfate (E2-S) to E2 have been found to be expressed in both epithelial of acini and/or ducts as well the stroma cells. Moreover, 17P-HSD type 2 and ESTIEI, two enzymes which inactivate E2, have been also localized in the same cell types. 5cc-reductase, 3P-HSD and 17P-HSD type 5 acts to in situ dihydrotestosterone (DHT) production through competition with aromatase from estrogen production in hormone-dependent breast carcinoma, while those three enzymes reveal weakly localization at epithelial cells of acini and ducts, but 3P-HSD expressed higher staining at stromal cells. A most interesting detection was that the enzymes steroid sulfatase, sulfotransferase, aromatase, 17p-HSD type 5, and large percentage of 17P-HSD type 12 are predominantly expressed in the outer layer of acini by immunocytochemistry and a similar finding has also been observed using in situ hybridization to localize those enzymes. It strongly suggests that basal cells and luminal cells are involved in E2 synthesis. The present results indicate that the enzymes which play a role in the synthesis and metabolism of E2 and also DHT are exerting their respective role in the same cells in human breast.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008 . / Bibliogr.: f. 102-132. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 154-182. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

La 17β-HSD1 catalyse l’activation de l’oestrogène le plus actif, l’estradiol, ainsi que la désactivation de la dihydrotestosterone, l’androgène le plus puissant. Cette enzyme est considé ré e comme une cible prometteuse pour le traitement des maladies dépendantes des oestrogènes. Malgré des décennies de recherches, aucun inhibiteur ciblant la 17β-HSD1 n’a encore atteint le stade clinique. De plus, le mécanisme de l’inhibition du substrat de la 17β-HSD1, qui peut être utilisé pour faciliter la conception d’inhibiteur, n’est toujours pas bien dé montré de maniè re structurelle. Ici, nous avons Co-cristallisé trois inhibiteurs de différence, à savoir l’EM- 139, le 2-MeO-CC-156 et le PBRM, avec la 17β-HSD1 et avons résolu ces structures cristallines. L’inhibiteur ré versible EM-139 s’est révélé moins stable dans le site de liaison aux stéroïdes, avec seulement la fraction du noyau stéroïdien de l’inhibiteur présentant une densité d’électron définissable. La fraction volumineuse de 7α-alkyle de l’inhibiteur, qui limite son activité anti-oestrogénique, n’est pas dé finie dans la densité électronique, peut compromettre l’effet inhibiteur de l’inhibiteur sur l’enzyme. Quant à l’inhibiteur réversible, le 2-MeO-CC-156, il interagit de maniè re similaire que le CC-156 avec l’enzyme. Cependant, avec la présence du groupe 2-MeO, le pouvoir inhibiteur de la 17β-HSD1 est nettement infé rieur à celui du CC-156. L’analyse du complexe ternaire PBRM avec la 17β-HSD1 montre clairement la formation d’une liaison covalente entre l’His221 et la chaîne laté rale bromoethyl de l’inhibiteur, donnant un aperç u des interactions molé culaires bé né fiques qui favorisent la liaison et l’avè nement de N-alkylation ulté rieur dans le site catalytique de l’enzyme. En outre, le groupe bromoethyl en position C-3 du PBRM justifie son profil non oestrogénique, ralentit son mé tabolisme et assure son action spé cifique de la 17β-HSD1 par la formation d’une liaison covalente avec Nε du ré sidu His221. Nous avons aussi Co-cristallisé la 17β-HSD1 avec l’oestrone ainsi qu’avec l’analogue de l’oestrone et du cofacteur NADP+, la structure a révélé un mode de liaison inversé de l’oestrone dans l’enzyme, jamais trouvé dans les complexes d’estradiol. L’analyse structurale a démontré que His221 est le résidu clé responsable de la réorganisation et de la stabilisation de l’oestrone liée de manière inversée, conduisant à la formation d’un complexe sans issue. Ainsi, sur la base du mécanisme d’inhibition du substrat et de l’analyse computationnelle, une novelle entité chimique (SX7) est proposé e qui peut inhiber la 17β-HSD1 et former un complexe sans issue. De plus, avec un grand nombre d’échantillons cliniques, nous avons dé montré la modulation et la corrélation d’expression significative de plusieurs enzymes clés de conversion des sté roïdes, supportant les 17β-HSD1 et 17β-HSD7 ré ductrices comme cibles prometteuses et la nouvelle thé rapie combiné e ciblant les 11β-HSD2 et 17β- HSD7 / Human 17β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (17β-HSD1) catalyzes the activation of the most potent estrogen estradiol as well as the deactivation of the most active androgen dihydrotestosterone, and is considered as a promising target for the treatment of estrogen-dependent diseases such as endometriosis, breast cancer, endometrial cancer and ovarian cancer. Despite decades of research, no inhibitor targeting 17β-HSD1 has yet reached the stage of clinical trials. Moreover, the structure-biological function of the substrate inhibition of 17β-HSD1, which can be used to facilitate the inhibitor design, is still not well demonstrated. Here we co-crystallized three different inhibitors, namely EM-139, 2-MeO-CC-156 and PBRM, with 17β-HSD1 and solved the structures of these complexes. The reversible inhibitor EM-139 showed high mobility in the steroid binding site with only its steroid core moiety could be defined in the electron density. The bulky 7α-alkyl moiety of the inhibitor, which guarantees its anti-estrogenic activity but unable to be defined in the electron density, may compromise the inhibitory effect of the inhibitor on the enzyme. As for the reversible inhibitor 2-MeO-CC-156, it interacts similarly to CC-156 with the enzyme. However, in the presence of the 2- MeO group, it shows much less inhibitory potency to 17β-HSD1 as compared to the CC-156. The analysis of the PBRM ternary complex with 17β-HSD1 clearly shows an unambiguous continuity of electron density from the side chain of His221 to the bound PBRM, demonstrating the formation of a covalent bond between the Nε of His221 and the C-31 (BrCH2) of the inhibitor. This result provides insight into beneficial molecular interactions that favor the binding and subsequent N-alkylation event in the enzyme catalytic site. Also, the bromoethyl group at position C-3 of the PBRM warrants its non-estrogenic profile, slows down its metabolism, and secures the specific action of 17β-HSD1 through the formation of a covalent bond with Nε of residue His221. Meanwhile, we co-crystallized 17β-HSD1 with estrone as well as with estrone and cofactor analog NADP+, revealed a reversely orientated binding mode of estrone in the enzyme, never found in reported estradiol complexes. Structural analysis demonstrated that His221 is the key residue responsible for the reorganization and stabilization of the reversely bound estrone, leading to the formation of a dead-end complex. Thus, based on the substrate inhibition mechanism and computational analysis, a chemical entity (SX7) is proposed that may inhibit 17β-HSD1 and form a dead-end complex. Furthermore, with large number clinical samples, we demonstrated the significant expression modulation and expression correlation of several key steroidconverting enzymes, supporting the reductive 17β-HSD1 and 17β-HSD7 as promising targets and the new combined therapy targeting 11β-HSD2 and 17β-HSD7.