L’atteinte musculaire peut être un facteur aggravant du pronostic dans certaines pathologies. Durant cette thèse nous nous sommes intéressés à des médiateurs de l’inflammation, tels que les cytokines, et leurs effets sur la fonction du muscle cardiaque et des muscles striés squelettiques. Dans la première étude, nous avons montré que le TNF-α entraîne une diminution de la force contractile cardiaque, via l’activation des PKC, mais que l’excitabilité membranaire n’est pas altérée. Dans la seconde étude nous montrons que l’IL-13 augmente la force de contraction du coeur, via l’activation de la voie β2 adrénergique - PKA, et permet également d’augmenter l’excitabilité membranaire des cardiomyocytes en augmentant le nombre de canaux sodiques potentiel dépendants. Néanmoins après un sepsis chronique l’IL-13 perd ses effets sur le coeur. Dans la troisième étude, nous démontrons qu’une chimiothérapie, le docétaxel, est capable d’induire une atrophie musculaire associée à la libération de cytokines pro-inflammatoires et de diminuer la force de contraction du muscle strié squelettique. Néanmoins, l’ajout de dantrolène, un inhibiteur de canaux calciques, permet de prévenir ces effets délétères. Enfin dans la dernière étude, nous avons montré que l’inhibition de la voie des TGF-β peut avoir un effet bénéfique sur la dysfonction diaphragmatique lors du sepsis, en restaurant à la fois la masse musculaire et la force de contraction. / Muscular dysfunction is associated with a worsen outcome for different pathologies. During this thesis, we have focused on mediators of the inflammation, such as cytokines, and their effects on heart and striated muscle function. In the first study, we have shown that the TNF-α decreased the heart contractile force by PKC pathway activation, but that the membrane excitability remained unchanged. In the second study, we showed that IL-13 increased the heart contraction, by the activation of β2 adrenergic - PKA pathway, and increased the membrane excitability of cardiomyocytes associated to an increase of the number of channels at the membrane level. Nevertheless, IL-13 lost its effect on septic heart. In the third study, we showed that the chemotherapy, docetaxel, was able to induce muscle atrophy associated to the release of pro-inflammatory cytokines, and a decrease of the contractile force of the skeletal muscle. However, the addition of dantrolene, an inhibitor of calcium channels, can prevent these deleterious effects. For the last study, we showed that the inhibition of TGF-α pathway can have beneficial effects on diaphragm dysfunction during sepsis, by preserving both muscle mass and muscle contractile force.

La voie de signalisation Wnt/β-caténine (Wnt canonique) est impliquée dans une grande variété de fonctions biologiques, entre autres dans l’établissement des axes embryonnaires, l’organogenèse et l’homéostasie de cellules souches adultes. En absence de signaux Wnt, un complexe multiprotéique comprenant le suppresseur de tumeur Adenomatous Polyposis Coli (APC) marque la β-caténine pour la dégradation protéasomique. L’activation de la voie Wnt canonique induit un arrêt de la dégradation de la β-caténine, qui s’accumule dans le noyau, où elle active l’expression de gènes cibles de Wnt. Au cours de la myogenèse embryonnaire, processus pendant lequel le muscle squelettique est formé, une partie des cellules pluripotentes du dermomyotome acquièrt l’identité musculaire, se différencie et forme les myofibres, les unités fonctionnelles du muscle squelettique. La myogenèse n’est pas confinée qu’à la période embryonnaire. En effet, elle peut être réactivée dans le muscle adulte suite à une lésion ou dans certaines conditions pathologiques. Dans ce contexte, les cellules souches du muscle squelettique, appelées cellules satellites, sortent de leur quiescence et génèrent des progéniteurs myogéniques qui prolifèrent et se différencient en formant de nouvelles myofibres pour réparer le tissu. De plus, une partie des progéniteurs myogéniques retournent à l’état quiescent, renouvelant ainsi la population de cellules souches résidentes. Le rôle de la voie de signalisation Wnt/β-caténine dans l’engagement des cellules pluripotentes du dermomyotome vers le destin myogénique demeure méconnu. De même, la fonction de la voie Wnt canonique dans les cellules satellites au cours de la régénération du muscle squelettique adulte reste à l’heure actuelle controversée, car différentes approches sont parvenues à des conclusions contradictoires. Grâce à des modèles génétiques murins, nous avons caractérisé le rôle précis de la voie Wnt canonique au cours de la myogenèse embryonnaire et adulte. Nous montrons in vivo que l’hyperactivation constitutive de la voie de signalisation Wnt/β-caténine induite par l’inactivation conditionnelle d’APC, le principal régulateur négatif de la cascade, se traduit par un défaut majeur de formation et de régénération du muscle squelettique. Nos résultats ex vivo et in vitro démontrent que l’hyperactivation de la voie Wnt canonique altère la progression du cycle cellulaire et entraîne la mort par apoptose. De plus, l’inactivation conditionnelle de la β-caténine n’affecte pas la prolifération des progéniteurs myogéniques mais perturbe leur différenciation. Globalement, nos résultats suggèrent deux rôles différents de la voie de signalisation Wnt/β-caténine dans le muscle squelettique. D’une part, l’inhibition de la voie Wnt canonique est nécessaire au cours de l’initiation de la myogenèse pour permettre l’engagement myogénique des cellules pluripotentes du dermomyotome et l’activation des cellules satellites. D’autre part, la voie de signalisation Wnt/β-caténine est requise à la fois dans les progéniteurs musculaires embryonnaires et adultes pour leur différenciation et la formation des myofibres. / The Wnt/β-catenin signaling pathway, also called canonical Wnt signaling, is implicated in a large variety of biological processes, including embryonic axis determination, organogenesis and adult stem cells homeostasis. Canonical Wnt signaling regulates the stability of β-catenin, a transcriptional co-activator that, in absence of Wnt ligands, is targeted to proteasomal degradation by a multiproteic complex comprising the Adenomatous Polyposis Coli (APC) tumor suppressor. Activation of canonical Wnt signaling blocks β-catenin degradation and results in its accumulation into the nucleus, where it induces the expression of Wnt target genes. During embryonic myogenesis, the process of skeletal muscle formation, a proportion of pluripotent dermomyotomal cells restrict their fate to acquire a myogenic identity and differentiate into contractile myofibers, the functional units of skeletal muscle. Myogenesis can take place also in adult skeletal muscle. Indeed, upon acute injury or in pathological conditions, quiescent muscle-specific stem cells, called satellite cells, become activated and give rise to myogenic progenitors that massively proliferate, differentiate and fuse to form new myofibers and restore tissue functionality. In addition, a proportion of proliferating progenitors returns back to quiescence and replenish the pool of satellite cells in order to maintain the regenerative potential of skeletal muscle. The role of canonical Wnt signaling in the cell fate choice that drives multipotent dermomyotomal cells toward the myogenic lineage remains elusive. Similarly, a possible involvement of the Wnt/β-catenin cascade has been hypothesized in satellite cells during adult skeletal muscle regeneration, but different approaches came to contradictory results. In this study, we use genetic mouse models to investigate the precise role of canonical Wnt signaling in embryonic and adult myogenesis. In vivo constitutive overactivation of Wnt/β-catenin signaling following conditional deletion of APC, the major intracellular negative regulator of the pathway, results in complete abrogation of skeletal muscle formation and regeneration. By combining ex vivo and in vitro approaches, we show that canonical Wnt signaling hyperactivation alters cell cycle progression and results in programmed cell death. Conversely, conditional inactivation of β-catenin does not perturb the proliferative ability of myogenic progenitors but rather affects their differentiation. Collectively, our results demonstrate at least two distinct roles of the Wnt/β-catenin cascade in skeletal muscle. First, during myogenic initiation, canonical Wnt signaling must be inhibited to allow proper activation of myogenesis, in particular to elicit myogenic commitment of dermomyotomal cells and activation of adult satellite cells. Second, in myogenic progression, the Wnt/β-catenin pathway is required in both embryonic and adult muscle progenitors for proper differentiation and myofibers formation.

Drugs used in the pharmaceutical industry often occur as a mixture of several isomers with a different biological activity. In a case that some isomer provides an undesirable side effect, it is important to separate it from the mixture and check the chiral purity of a drug. Capillary zone electrophoresis plays a significant role in chiral separations. A different affinity of isomers to complexation reagent is used for their separation from each other. The extent of their interaction is characterized by the complexation constant. Most commonly the cyclodextrins are used for the chiral separations of β-blockers and they could be in neutral or charged form. They probably interact with them through the creation of inclusion complexes. A successful baseline enantioseparation of all the β-blockers that have been studied, labetalol, pindolol, alprenolol and atenolol, was provided by using the background electrolyte containing charged cyclodextrins. The highest resolution of peaks was observed using sulfated cyclodextrins.

Mycobacterium tuberculosis et Mycobacterium abscessus produisent les β-lactamases BlaC et BlaMab qui contribuent à la résistance intrinsèque de ces bactéries aux β-lactamines. Notre objectif est de caractériser l’inhibition de ces β-lactamases par l’avibactam et le clavulanate pour contribuer au développement de nouveaux traitements. Nous avons déterminé le profil de substrat et d’inhibition de BlaMab ainsi que sa structure cristalline, révélant trois différences majeures avec BlaC. BlaMab a une activité supérieure à celle de BlaC pour toutes les β-lactamines sauf la céfoxitine qui est utilisée pour les infections dues à M. abscessus. BlaC est inhibée irréversiblement par le clavulanate et inefficacement par l’avibactam alors que BlaMab présente le comportement inverse impliquant une hydrolyse du clavulanate et une inhibition très rapide par l’avibactam. La structure de BlaMab diffère de celle de BlaC principalement par le remplacement du motif conservé SDN par SDG. L’introduction de SDG dans BlaMab et de SDN dans BlaC a montré que cette différence détermine le profil d’inhibition des β-lactamases. Une seule mutation peut donc entraîner l’émergence d’une résistance aux combinaisons d’une β-lactamine avec le clavulanate ou l’avibactam mais pas avec les deux inhibiteurs. L’avibactam et le clavulanate offrent donc des alternatives thérapeutiques en cas de résistance à l’un des inhibiteurs. Nous nous sommes également intéressés aux β-lactamines partenaires du clavulanate, pour le traitement de la tuberculose et montrer que la structure des carbapénèmes pouvait être optimisée pour améliorer l’inactivation des cibles et diminuer l’hydrolyse par BlaC. / Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium abscessus produce the β-lactamases BlaC and BlaMab that contribute to the intrinsic resistance of those bacteria to β-lactams. Our objective was to characterize the inhibition of these β-lactamases by avibactam and clavulanate in order to contribute to the development of new treatments. We have determined the inhibition and substrate profiles of BlaMab, as well as its crystal structure, revealing three major differences with BlaC. BlaMab is more active than BlaC with respect to hydrolysis of all β-lactams except cefoxitin, which is used for the treatment of infections due to M. abscessus. BlaC is inhibited irreversibly by clavulanate and inefficiently by avibactam. In contrast, BlaMab shows the opposite behavior involving hydrolysis of clavulanate and a rapid inhibition by avibactam. Structurally BlaC differs from BlaMab mainly by the replacement of the conserved motif SDN by SDG. The introduction of SDG in BlaMab and of SDN in BlaC revealed that this difference determines the inhibition profile of the β-lactamases. A single mutation can therefore lead to the emergence of resistance to the association of β-lactam with clavulanate or avibactam, but not to both associations. Thus, avibactam and clavulanate offer therapeutic alternatives in case of resistance to one of the two inhibitors. We have also investigated the β-lactam partners of clavulanate for the treatment of tuberculosis and showed that the structure of carbapenems could be optimized to enhance the inactivation of the targets and to reduce hydrolysis by BlaC.

Parmi les ressources d'origines agricole et forestière utilisables aujourd'hui en tant que biomasse à destination énergétique, le miscanthus apparait comme l'une des espèces de graminées les plus prometteuses pour la production de bioéthanol de seconde génération grâce à son haut potentiel en biomasse. Ce procédé dit "2G" convertit la cellulose contenue dans ces biomasses lignocellulosiques en bioéthanol et ce via un procédé intégrant prétraitement physico-chimique, hydrolyse enzymatique et fermentation. Le principal objectif de ce projet de thèse visait à étudier l'impact de l'hétérogénéité tissulaire et structurale du miscanthus sur sa saccharification et s'est décliné en différents volets liés à l'étude de l'efficacité des prétraitements et à l'analyse des performances de différents cocktails enzymatiques de Trichoderma reesei. L'hydrolyse enzymatique est essentiellement limitée par la structure et la porosité des complexes pariétaux qui réduisent l'accessibilité de la cellulose aux cellulases. En plus des constituants hémicelluloses et lignines qui recouvrent la cellulose, les parois cellulaires du miscanthus sont riches en acides hydroxycinnamiques (pCA et FA) qui jouent un rôle important dans la cohésion du réseau pariétal complexe. L'application de prétraitements acide et alcalin sur le miscanthus a ainsi révélé une différence de réactivité en fonction des types cellulaires. Les parois secondaires du sclérenchyme sont plus facilement dégradées par les cellulases fongiques après prétraitement acide. L'étude de la distribution des composés phénoliques au niveau cellulaire par micro spectrophotométrie UV a rapporté une nette diminution de l'absorbance UV dans tous les tissus après chaque prétraitement. Ceci n'expliquant pas totalement les différences de réactivité observées, d'autres facteurs physicochimiques seraient donc impliqués. Une approche visant à évaluer la progression des cellulases au sein des parois par immunocytochimie a également été initiée mais elle s'est heurtée à des problématiques techniques liées à la nature des tissus et aux anticorps employés. Les performances en terme de conversion de la cellulose ont été évaluées avec des cocktails enzymatiques de T. reesei comprenant des activités (hemi-)cellulolytiques variables. Une meilleure efficacité du prétraitement par explosion à la vapeur a ainsi pu être montrée par réduction de la quantité d'enzymes mises en œuvre. Comme c'est le cas pour d'autres graminées, ces travaux ont permis de confirmer le rôle crucial de l'enzyme β-glucosidase, permettant de limiter l'inhibition par le cellobiose et améliorant la cinétique initiale de saccharification. L'amélioration du rendement d'hydrolyse par l'utilisation d'un sécrétome comprenant une bonne activité hémicellulolytique a pu être ensuite démontrée. L'utilisation de cocktails enzymatiques reconstitués à partir d'enzymes pures a enfin permis de définir un mélange "optimal" composé des quatre principales cellulases de T. reesei (CBH1, CBH2, EG1 et EG2) associées à une hémicellulase (XYN1). / Among agricultural and forest resources, the grass specie miscanthus has emerged as one of the most promising feedstock candidates for 2G-biofuel production due to its high biomass yield. The biofuels 2G-production process is based on cellulose conversion into bioethanol via physicochemical pretreatment, enzymatic hydrolysis and fermentation. The main objective of this Ph.D. project was to evaluate the effect of tissue and structure heterogeneity of miscanthus on its saccharification by evaluating pretreatment efficiency and analyzing the performance of different Trichoderma reesei cellulolytic cocktails.Enzymatic hydrolysis is mainly hindered by cell wall structure and porosity which limit cellulose accessibility to cellulase. In addition to hemicelluloses and lignin polymers, miscanthus cell walls, contain high amounts of hydroxycinnamic acids (pCA and FA) that play a significant role in cross-linking polymers into cohesive network. Applying acid and alkali pretreatments on miscanthus revealed a distinctive reactivity depending on cell types. Secondary cell walls of sclerenchyma appeared more digested by fungal cellulases after acid pretreatment. Addressing phenolics distribution (lignin and hydroxycinnamic acids) at cell level by UV micro spectrophotometry highlighted a significant decrease in UV absorbance after both pretreatments irrespective to cell type indicating that other physicochemical and structural features are involved in distinct cell wall reactivity. We have also attempted to evaluate cellulase progression into miscanthus cell walls by immunocytochemistry but we have had many technical problems due to the nature of miscanthus tissues and used antibodies. Cellulose conversion ability was then evaluated using enzymatic cocktails of T. reesei which vary in their (hemi-)cellulolytic activities. Higher efficiency of the steam explosion pretreatment was demonstrated by reducing enzymes loading. As reported previously on other grasses, β-glucosidase plays a crucial role by limiting the inhibiting effect of cellobiose and improving the initial saccharification step. We furthermore showed that the use of hemicellulases-improved cocktails allowed significant increase in saccharification yields. We finally identified an optimal reconstituted enzyme mixture composed of four major cellulases of T. reesei (CBH1, CBH2, EG1 and EG2) and the hemicellulase XYN-1.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-12T15:08:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação_Luana Prado_digital.pdf: 1685713 bytes, checksum: e1e056c8dd45056eda6306999941d592 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-12T15:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação_Luana Prado_digital.pdf: 1685713 bytes, checksum: e1e056c8dd45056eda6306999941d592 (MD5) Previous issue date: 2016-03-15 / CAPES / As úlceras maleolares (UMs) são manifestações cutâneas frequentes na anemia falciforme (AF). Cursam com alta taxa de recorrência, retardo na cicatrização e maior probabilidade de tornarem-se crônicas. Os mecanismos desencadeantes envolvem episódios hemolíticos e vaso-oclusivos, e mais recentemente, foram apontados polimorfismos em genes regulatórios da via do TGF-β como contribuintes deste processo. Polimorfismos nos genes que regulam esta via mostram-se alvos moleculares promissores na elucidação da fisiopatologia das UMs. Com isso, nosso objetivo foi investigar a relação de polimorfismos nos genes SMAD7 e SMURF1 na ocorrência de UMs em pacientes com AF. O estudo foi realizado em duas coortes independentes, composta por 331 pacientes de Pernambuco (131 com UM e 200 sem UM) e 197 pacientes do estado do Rio de Janeiro (108 com UM e 89 sem UM). As genotipagens dos polimorfismos SMAD7 C>T (rs736839) e SMURF1 C>G) (rs219825) foram realizadas por PCR em tempo real. Empregando o modelo de análise recessivo, foi encontrada associação entre os homozigotos variantes (TT; GG) e a maior ocorrência de UM nos pacientes das duas coortes avaliadas, para SMAD7 e SMURF1 em Pernambuco (P=0.001 e P=0.050) e Rio de Janeiro (P=0.029 e P=0.006). Ademais, avaliando a coorte de Pernambuco os pacientes com genótipo TT apresentaram uma maior taxa de desenvolvimento das UMs (70%) em relação aos com genótipos CC + CT (45%) (P<0,0001) para a SMAD7, e os pacientes com genótipo GG para SMURF1 apresentaram uma maior taxa de desenvolvimento das UMs (65%) em relação aos genótipos CC+CG (46%) (P=0.009). Sumariamente, nossos resultados mostram que os polimorfismos estudados estão envolvidos na ocorrência das UMs nas coortes de pacientes com anemia falciforme, mostrando-se como potenciais moduladores fenotípicos na doença falciforme. / Leg ulcers are one of the most common clinical manifestations of sickle cell anemia (SCA). They present a high rate of reoccurrence, delayed wound healing and a higher probability of becoming chronical. The triggering mechanisms involve hemolytic and vaso-occlusive episodes, and polymorphisms in regulatory genes of the TGF-β pathway were identified recently as contributors of this process. Polymorphisms in genes that regulate this pathway are considered as promising molecular targets in the elucidation of the pathophysiology of leg ulcers. Therefore, our aim was to investigate the relationship of the polymorphisms in SMAD7 and SMURF1 genes with the occurrence of leg ulcers in patients with SCA. The study was conducted in two independent cohorts consisting of 331 patients from Pernambuco (131 with leg ulcer and 200 without leg ulcer) and 197 patients from Rio de Janeiro (108 with leg ulcer and 89 without leg ulcer). The genotyping of SMAD7 C>T (rs736839) and SMURF1 C> G (rs219825) were performed by real time PCR. Using the recessive model of analysis, we found an association between homozygous variants (CC; GG) and the higher incidence of leg ulcers in patients from the two evaluated cohorts for SMAD7 and SMURF1 in Pernambuco (P = 0.001 and P = 0.050) and Rio de Janeiro (P = 0.029 and P = 0.006). Moreover, assessing the cohort of Pernambuco, patients with CC genotype had a higher rate of leg ulcers development (70%), compared to those with CC + CT genotypes (45%) (P <0.0001) for SMAD7, and patients with GG genotype for SMURF1 showed a higher rate of development of leg ulcers (65%) compared to CC + CG genotype (46%) (P = 0.009). In summary, our results demonstrated that the studied polymorphisms are involved in the occurrence of leg ulcers in cohorts of patients with sickle cell anemia, showing up as potential phenotypic modulators of sickle cell disease.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-28T13:28:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Thiers Tese versão digital.pdf: 2738186 bytes, checksum: 9403cdd3615d510302f8e562a4b2df09 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-28T13:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Thiers Tese versão digital.pdf: 2738186 bytes, checksum: 9403cdd3615d510302f8e562a4b2df09 (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / CNPQ / O 17-N-alil-amino-17-demetoxigeldanamicina (17-AAG) é um inibidor da proteína chaperona Hsp90 e tem sido estudado extensivamente como um agente anticancerígeno. O seu uso terapêutico ainda é limitado devido a sua baixa hidrofilicidade e toxicidade. Diante disso, o estudo tem como objetivo principal desenvolver um nanossistema contendo 17-AAG e verificar a sua ação antiproliferativa com efeitos tóxicos reduzidos. Primeiro, foram desenvolvidos lipossomas catiônicos contendo 17-AAG avaliando sua ação através de análises in vitro (viabilidade celular para linhagem de células Hela, MCF-7, J774 e Sarcoma 180) e in vivo (atividade antintumoral utilizando o tumor de Ehrlich). No segundo momento, foram preparados complexos de inclusão (17-AAG:HPβCD) obtidos por liofilização e caracterizados físicoquimicamente. Por último, os lipossomas contendo complexo de inclusão do 17-AAG foram preparados pelo método de hidratação do filme lipídico e submetidos a análise de citotoxicidade frente as células Hela e MCF-7. Os lipossomas catiônicos desenvolvidos apresentaram monodispersos e com tamanho inferior a 200 nm. O 17-AAG na bicamada dos lipossomas influenciou apenas na diminuição do potencial zeta passando de +21,13 para +11, 43 mV. O tratamento nas três células de câncer com estes lipossomas contendo o 17AAG e nas diferentes concentrações estudadas, demonstraram percentuais maiores de inibição em relação ao composto livre. Já os lipossomas branco não foram tóxicos frente as células sadias como macrófagos (J774). Nos estudos in vivo foi verificado que não houve diferença estatística quanto ao volume do tumoral, peso dos animais, peso do tumor, peso dos órgãos e índice mitótico. No entanto, alterações foram visíveis na histomorfologia do baço, fígado e rins. Os complexos de inclusão obtidos demonstraram a integridade do 17-AAG identificado através do teor (99 ± 0.79%).O diagrama de solubilidade de fases de 17-AAG:HPβCD apresentou uma curva do tipo AL, com K1:1 = 5,3 CAMPOS, T.A., (2016) Desenvolvimento de um nanosistema contendo 17-AAG ... 11 M-1. Na presença de 1000 mM de HPβCD, a solubilidade do 17-AAG aumentou 39 vezes. O complexo de inclusão 17-AAG:HPβCD apresentou modificações no IV, difração de raios-X, microscopia e DSC e TG, sugerindo a formação do complexo de inclusão. A citotoxicidade frente a células sadias (J774) evidenciaram que o complexo de inclusão apresentou efeitos inibitórios similares ao composto livre em concentrações <10 µM. Após o processo de preparação, os lipossomas contendo complexo de inclusão apresentaram diâmetro médio variando iando entre 142 e 157 nm, e o índice de polidispersão não superior a 0,37. As formulações mantiveram-se estáveis após 30 dias quando armazenadas a 4ºC. Os resultados apresentaram, que não há diferença significativa nas formas de encapsular o 17-AAG nos lipossomas, revelando uma EE% de 99% para ambos tipos. Os lipossomas desenvolvidos neste estudo, obtiveram uma carga positiva e sua morfologia microscópica confirma o tamanho e o tipo de lipossomas preparados. Nos estudos de citotoxicidade a ação inibitória do LP-17-AAG e o LP-17-AAG:HPβCD demonstraram-se mais eficientes comparado ao fármaco livre. Estes resultados demonstram que a complexação do 17-AAG a ciclodextrina, e sua incorporação em lipossomas, proporcionou uma melhoria na estabilidade e hidrossolubilidade do composto, viabilizando, portanto, seu uso terapêutico. / The 17-N-allylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-AAG) is an inhibitor of Hsp90 chaperone protein and has been extensively studied as an anticancer agent. The therapeutic use is still limited due to its low hydrophilicity and hepatotoxicity. Thus, the study aims to develop a nanossistema containing 17AAG and check their antiproliferative action with reduced toxicity. First, cationic liposomes containing 17-AAG were developed evaluating their action through in vitro tests (cell viability for line of Hela cells, MCF-7, J774 and Sarcoma 180) and in vivo (antintumoral activity using the Ehrlich tumor). In the second phase, they were prepared inclusion complexes (17-AAG: HPβCD) obtained by lyophilization and physico-chemically characterized. Finally, liposomes containing the inclusion complex of 17-AAG were prepared by lipid film hydration method and subjected forward cytotoxicity assay Hela and MCF-7 cells. Developed cationic liposomes showed monodisperse and smaller than 200 nm. The 17-AAG in the bilayer of the liposomes only influenced the decrease in zeta potential of passing +21.13 +11 to 43 mV. The treatment in all three cancer cells with these liposomes containing 17-AAG and different concentrations studied showed greater percentage inhibition compared to the free compound. Already the white liposomes were no toxicity in healthy cells such as macrophages (J774). In vivo studies it was found that there was no statistical difference in the volume of tumor, animal weight, tumor weight, organ weight and mitotic index. However, changes were visible on histomorphology of spleen, liver and kidneys. The solubility phase diagram of 17-AAG: HPβCD showed a curved-type LA, K1: 1 = 5.3 m-1. In the presence of HPβCD 1000 mm, the solubility of 17-AAG increased 39 times. The inclusion complex of 17-AAG: HPβCD presented modifications IR, X-ray diffraction, microscopy and DSC and TG, suggesting the formation of the inclusion complex. After the manufacturing process, liposome proved to be homogeneous with a mean diameter ranging between 142 and 157 nm and a polydispersity not exceeding 0.37.The front cytotoxic to healthy cells (J774) showed that the inclusion complex showed similar inhibitory effects to the free compound in concentrations of <10 µM. After the process of preparation of the inclusion complex containing liposomes had an average diameter between 142 and 157 nm and the polydispersion index not greater than 0.37. The formulations were stable after 30 days when stored at 4 ° C. The results showed that there is no significant difference in the ways of encapsulating 17-AAG in liposomes, revealing an EE% 99% for both types. The Liposomes developed in this study obtained a positive charge and their microscopic morphology confirms the size and type of liposomes. In cytotoxicity studies the inhibitory action of the LP-17-AAG and the LP-17-AAG: HPβCD proved to be more efficient compared to the free drug.These results demonstrate that the complexation of cyclodextrin 17-AAG, and their incorporation into liposome gave an improvement in stability and water solubility of the compound, allowing therefore their therapeutic use.

L’AMP cyclique (AMPc) et le GMP cyclique (GMPc) sont des seconds messagers essentiels pour la régulation de la fonction cardiaque. La concentration de l’AMPc intracellulaire est régulée par les activités d'au moins deux familles d'enzymes: les cyclases et guanylyl cyclases, responsable de la synthèse de l'AMPc et du GMPc, et les phosphodiestérases (PDE) qui interviennent dans l’hydrolyse de l'AMPc et du GMPc.Parmi la superfamille des PDEs, la PDE2 est une enzyme à double substrat qui hydrolyse à la fois l'AMPc et le GMPc et a la propriété unique d'être stimulée par le GMPc. Il a été récemment montré que la PDE2 du myocarde est augmentée dans l'insuffisance cardiaque humaine et expérimentale (IC), tandis que d'autres (par exemple PDE3 et PDE4) sont réduites. Cependant, les conséquences physiopathologiques de l'activité PDE2 renforcée dans le cœur sont inconnues.Dans ce contexte, nous avons généré des souris transgénique (TG) avec une surexpression spécifique cardiaque de l’isoforme PDE2A3 (souris PDE2 TG).Grace à l’utilisation de Western blot et de dosage radioenzymatique nous avons montré que l'AMPc cardiaque et l'activité PDE cGMP et l'activité spécifique de PDE2 sont fortement augmentées dans les PDE2 TG par rapport à des souris de type sauvage (WT).Le raccourcissement cellulaire, les transitoires calciques et le courant calcique de type L (ICa, L) ont été enregistrés dans les myocytes ventriculaires adultes de souris WT et PDE2 TG et l'isoprénaline (ISO) a été utilisée pour examiner et comparer la réponse β-adrénergique (β-AR) de ces paramètres. Nous avons montré que lors de la stimulation β-AR, la contractilité cellulaire, la transitoire Ca2+ et l’amplitude du courant ICa,L sont fortement diminués. En conséquence, la surexpression de la PDE2 dans les cardiomyocytes a réduit les taux d'AMPc et abolit l'effet inotrope après une stimulation β-AR aiguë. L'ECG mesuré par télémétrie chez la souris PDE2 TG a montré une réduction marquée de la fréquence cardiaque au repos ainsi que de la fréquence cardiaque maximale, tandis que le débit cardiaque a est entièrement préservé en raison d'une contractilité plus forte. Fait important, les souris TG PDE2 sont résistantes à des arythmies ventriculaires déclenchées et à des arythmies induites par isoprénaline.En conclusion, ce travail montre que PDE2 joue un rôle essentiel dans la régulation du couplage excitation-contraction cardiaque. La surexpression de PDE2 semble protéger les cardiomyocytes contre une stimulation excessive β-AR et réduit le risque d'arythmie lors de l'activation sympathique.L’activation de la PDE2 peut donc représenter une nouvelle stratégie thérapeutique anti-adrénergique et anti-arythmique subcellulaire dans l’insuffisance cardiaque. / Cyclic AMP (cAMP) and cyclic GMP (cGMP) are critical second messengers for the regulation of cardiac function. Intracellular cAMP concentration is regulated by the activities of at least two families of enzymes: adenylyl and guanylyl cyclases, responsible for cAMP and cGMP synthesis and cyclic nucleotide phosphodiesterases (PDEs) that mediate cAMP and cGMP hydrolysis.Among the PDE superfamily, PDE2 is a dual substrate enzyme that hydrolyzes both cAMP and cGMP and has the unique property to be stimulated by cGMP. It was recently showed that myocardial PDE2 is increased in human and experimental heart failure (HF), while other PDEs (e.g. PDE3 and PDE4) are reduced. However, the pathophysiological consequences of enhanced PDE2 activity in the heart are unknown.In this context, we generated a transgenic (TG) mouse with a heart specific overexpression of the PDE2A3 isoform (PDE2 TG mouse). Using immunoblotting and radioenzymatic assay we showed that total cardiac cAMP and cGMP PDE activity and specific PDE2 activity was strongly increased in PDE2 TG compared to wild type (WT) mice. Sarcomere shortening, Ca2+ transients and the whole L-type Ca2+ current (ICa,L) were recorded in adult ventricular myocytes from WT and PDE2 TG mice and isoprenaline (ISO) was used to examine and compare the β-adrenergic (β-AR) response of these parameters. We showed that upon β-AR stimulation, cell contractility, Ca2+ transient and ICa,L were severely blunted. Accordingly, PDE2 overexpression in cardiomyocytes reduced the cAMP levels and abolished the inotropic effect following acute β-AR stimulation. ECG telemetry in PDE2 TG mice showed a marked reduction in resting as well as in maximal heart rate, while cardiac output was completely preserved due to greater contractility. Importantly, PDE2 TG mice were resistant to triggered ventricular arrhythmias and to isoprenaline-induced arrhythmias.In conclusion, this work demonstrates that PDE2 plays a critical role in the regulation of cardiac excitation-contraction coupling. PDE2 overexpression appears to protect the cardiomyocytes against excessive β-AR drive and reduces the risk of arrhythmias during sympathetic activation. PDE2 activation may thus represent a new subcellular anti-adrenergic and anti-arrhythmic therapeutic strategy in HF.

Dans le cœur, l’activation aiguë de la voie AMPc/PKA via la stimulation des récepteurs β-adrénergiques (β-ARs) permet de réguler la contraction cardiaque alors que l’activation chronique de cette voie est délétère, car elle est source de survenue d’arythmies cardiaques et de remodelage hypertrophique du cœur. Au niveau des cardiomyocytes, Il existe principalement deux sous-types de récepteurs β-ARs ; β1- et β2-ARs, qui exercent des effets différents sur la fonction cardiaque.Dans une première partie de ma thèse, je me suis intéressé à l’étude du rôle des récepteurs β1- et β2-ARs dans la régulation différentielle de l’activité PKA cytoplasmique et nucléaire. J’ai ainsi pu montrer que contrairement aux récepteurs β1-ARs qui ont la capacité d’activer la PKA au niveau du cytoplasme et aux noyaux, les récepteurs β2-ARs activent la PKA uniquement au niveau du cytoplasme, et ce indépendamment de la capacité des récepteurs β2-ARs à induire une augmentation des niveaux d’AMPc dans les noyaux. En accord avec ces résultats, les récepteurs β1- mais pas β2-ARs activent le facteur pro-apoptotique régulé par la PKA, ICER.Dans une seconde partie de ma thèse, je me suis intéressé aux différents mécanismes responsables de l’incapacité des récepteurs β2-ARs à activer la PKA au niveau des noyaux. Mes résultats soulignent le rôle de la localisation des récepteurs β2-ARs au niveau des cavéoles, leurs couplage aux protéines Gi, leurs désensibilisation par la GRK2 ainsi que la dégradation de l’AMPc généré par ces récepteurs par la PDE3 et 4 dans la régulation de la signalisation PKA cytoplasmique et pointent vers la PDE4 comme un régulateur central permettant de limiter l’activation de la PKA holoenzyme responsable des réponses PKA nucléaires. Mes résultats montrent également que la mAKAP est un élément clé dans la transduction de la signalisation PKA nucléaire induite par les récepteurs β2-ARs et à un moindre degré, les récepteurs β1-ARs. Dans la dernière partie de ma thèse, j’ai étudié le remodelage de la signalisation PKA nucléaire induite par les récepteurs β1- et β2-ARs au cours de l’insuffisance cardiaque. J’ai ainsi pu montrer qu’en plus de la diminution de la signalisation PKA nucléaire induite par les récepteurs β1-ARs, il existe une signalisation PKA nucléaire de novo induite par les récepteurs β2-ARs dans les cardiomyocytes de rat adulte insuffisants.En conclusion, ce travail a mis à jour une nouvelle différence entre les récepteurs β1- et β2-ARs dans la signalisation PKA au niveau des noyaux des cardiomyocytes de rat adultes, et souligne le rôle important de la PDE4 et de la mAKAP dans la régulation de la signalisation PKA nucléaire induite par les récepteurs β2-ARs. / In the heart, acute activation of the cAMP/PKA pathway upon stimulation of β-adrenoceptors (β-ARs), plays a fundamental role in the regulation of cardiac function, whereas chronic activation of this pathway is deleterious, as it is responsible for cardiac arrhythmias and hypertrophic remodeling of the heart. In cardiac myocytes, there are mainly two subtypes of β-ARs: β1- and β2-ARs, which exert different effects on cardiac function.In the first part of my thesis, my work was focused on understanding the role of β1- and β2-ARs in the differential regulation of cytoplasmic and nuclear PKA activity. Hence, I have showed that unlike β1-ARs which have the capacity to induce the activation of PKA in the cytoplasm and the nucleus, β2-ARs induce the activation of PKA only in the cytoplasmic compartment, regardless of their ability to induce an increase in cAMP in the nuclei. Consistently, β1- but not β2-ARs were able to induce the activation of the pro-apoptotic factor regulated by PKA, ICER.The second aim of my thesis was to decipher the different mechanisms involved in the inability of β2-ARs to activate PKA in the nucleus. I concentrated my efforts on investigating the role of the localization of β2-ARs in caveolae, their coupling to Gi proteins, their desensitization by GRK2 as well as the hydrolysis of cAMP by PDE3 and 4 in the regulation of β2-AR-induced cytoplasmic PKA activity. My results point to PDE4 as a central regulator which limits the activation of the PKA holoenzyme pool involved in the nuclear PKA responses. My results also show that mAKAP is a key component of nuclear PKA signaling induced by β2-ARs and to a lesser extent by β1-ARs. In the last part of my thesis, I have studied the remodeling of nuclear PKA signaling induced by β1- and β2-ARs that occurs during heart failure. I showed that, besides a decrease in β1-AR-induced nuclear PKA signaling, there is a de novo β2-AR-induced nuclear PKA signaling in cardiomyocytes from rat with heart failure.In conclusion, this work uncovers a new difference in PKA signaling between β1- and β2-ARs at the nuclear compartment of adult rat cardiomyocytes and underlines the importance of PDE4 and mAKAP in the regulation of β2-AR-induced nuclear PKA signaling.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第22505号 / 農博第2409号 / 新制||農||1077(附属図書館) / 学位論文||R2||N5285(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科食品生物科学専攻 / (主査)教授 保川 清, 教授 宮川 恒, 教授 入江 一浩 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DGAM