Le mélanome uvéal, qui origine de la transformation anormale des mélanocytes de l’uvée, et représente la tumeur intraoculaire la plus fréquente chez l’adulte. Plus de 40% des patients ne ressentent ni douleur, ni troubles visuels lors du développement de la tumeur oculaire, ce qui explique le dépistage tardif de ce cancer et la présence de métastases au foie lors du diagnostic initial dans près de la moitié des cas. Une méta-analyse a souligné l’inefficacité des thérapies disponibles étant donné le peu d’études cliniques de phase III complétées dans les 30 dernières années pour traiter le mélanome uvéal métastatique. L’objectif général de mon projet de doctorat consistait à caractériser des mécanismes moléculaires à potentiel thérapeutique dans la progression des métastases du mélanome uvéal qui pourraient être ciblés pour traiter les patients ayant reçu un mauvais pronostic. Mon premier objectif consistait à caractériser les effets de la répression pharmacologique du récepteur 2B de la sérotonine (HTR2B) dans les cellules cancéreuses métastatiques du mélanome uvéal. Nous avons démontré que l’antagoniste sélectif PRX-08066 réduit la viabilité des cellules du mélanome uvéal et la population en mitose et altère leur potentiel d’auto-renouvellement et de migration avec une sensibilité variable d’une lignée à l’autre. De plus, nous avons observé une diminution de la phosphorylation de kinases des voies de signalisation classiquement activées par HTR2B, ainsi que des kinases β-caténine, PYK2 et STAT5 dans les cellules traitées. Mon second objectif consistait à caractériser le profil d’hydroxyméthylation (5-hmC) de l’ADN durant la progression du mélanome uvéal. Nous avons montré une réduction du niveau global de 5-hmC dans les lignées cancéreuses du mélanome uvéal comparativement à la choroïde et aux mélanocytes. De plus, nos analyses ont révélé une diminution de l’expression de l’enzyme IDH1 dans les cellules cancéreuses et une seule lignée comportait une mutation dans ce gène. Mon troisième objectif consistait à tester différents taux d’oxygène (3% vs 21%O2) pour la culture in vitro des lignées mélanocytaires. Nous avons démontré que la morphologie des mélanocytes et leur pigmentation sont légèrement changées lorsqu’exposés à 3% O2 comparativement aux cellules cancéreuses. De plus, leur temps de doublage était significativement plus rapide dans ces conditions. Le profilage génique des mélanocytes choroïdiens n’a pas révélé une longue liste de transcrits considérablement dérégulés entre les deux concentrations d’oxygène : seul le transporteur de lactate MCT4 était dérégulé de manière significative à 3% O2 chez tous les donneurs. Mes travaux de doctorat ont donc permis l’avancement des connaissances sur le promoteur de métastases HTR2B de la signature moléculaire pronostique, l’hydroxyméthylation de l’ADN et l’hypoxie dans le mélanome uvéal, ce qui contribuera au développement d’une thérapie adjuvante ou épigénétique pour améliorer la survie des patients. / Uveal melanoma (UM) originates from the abnormal transformation of uveal melanocytes and is the most common intraocular tumor in adults. More than 40% of patients do not experience pain or visual disturbances during the development of their ocular tumor, which explains the late detection of this cancer in nearly half of the cases, and the presence of liver metastases at the initial diagnosis. A meta-analysis highlighted the ineffectiveness of available therapies given the limited number of phase III clinical studies completed in the past 30 years to treat metastatic UM. The general objective of my PhD project was to characterize molecular mechanisms with therapeutic potential in the metastatic progression of UM that could be targeted to treat patients with poor prognosis. My first objective was to characterize the effects of the pharmacological repression of the serotonin 2B receptor (HTR2B) in metastatic UM cells. We demonstrated that the selective antagonist PRX-08066 reduces both the viability of UM cells and the population in mitosis, and alters their potential for self-renewal and migration, with an interindividual variability in sensitivity. In addition, we observed a decrease in the phosphorylation of kinases of the signaling pathways classically activated by HTR2B, as well as new targets such as β-catenin, PYK2 and STAT5 in the treated cells. My second objective was to characterize the DNA hydroxymethylation profile (5-hmC) during UM progression. We have shown a reduction in the overall level of 5-hmC in UM cell lines compared to choroid and uveal melanocytes. Furthermore, our analyzes revealed a decrease in the expression of the IDH1 enzyme in UM cells and only one UM cell line showed a mutation in this gene. My third objective was to test different levels of oxygen (3% vs 21% O2) for the in vitroculture of melanocytic lines. We showed that the morphology of melanocytes and their pigmentation are slightly changed when exposed to 3% O2compared to UM cells. Moreover, their doubling time was significantly faster under these conditions. The gene profiling of choroidal melanocytes did not reveal a long list of significantly deregulated transcripts between both oxygen concentrations : only the lactate transporter MCT4 was significantly deregulated in all donors at 3% O2. My doctoral work enabled the advancement of knowledge on the HTR2B metastasis promoter from the prognostic molecular signature, DNA hydroxymethylation and hypoxia in UM, which will contribute to the development of an adjuvant or epigenetic therapy to improve patient survival.

Dans la rétine, on retrouve deux types de photorécepteurs appelés cônes et bâtonnets. Les bâtonnets, qui sont impliqués dans la vision scotopique, comprennent un segment externe qui s'appose sur une couche de cellules appelée epithelium pigmentaire rétinien (EPR). L'absorption de la lumière dans les disques du segment externe des bâtonnets est possible grâce à la rhodopsine, qui est composée d'une protéine appelée opsine et du 11 -cis rétinal. La lumière entraîne l'isomérisation du 1 l-cis rétinal en tout-trans rétinal qui se dissocie alors de la rhodopsine. L'isomère tout-trans est ensuite traité par un processus appelé "cycle visuel des rétinoïdes" qui permet la reconversion du tout-trans rétinal en 11-c/s-rétinal par une série de réactions enzymatiques qui sert à régénérer la rhodopsine. Parmi les enzymes impliquées dans ce cycle visuel, on retrouve les rétinol déshydrogénases (RDH) qui sont responsables de la formation du rétinol à partir du rétinal et vice versa. Il existe plusieurs isoformes des RDH, dont la RDH11 et la RDH8, qui sont localisées respectivement dans l'EPR et dans le segment externe des photorécepteurs, mais aucune structure n'est connue encore au sein de cette famille de protéines. L'objectif ultime de ce travail de recherche était de détenniner la structure d'un membre de la famille des RDH. Cependant, notre objectif à court terme était d'identifier et de caractériser un type de RDH qui serait suffisamment soluble pour satisfaire les conditions nunimales de cristallisation de ces protéines. Nous avons donc surexprimé et purifié la RDH 11 et la N-del-RDHll et détenriiné leur niveau de solubilité qui était insuffisant pour entreprendre des essais de cristallisation. Nous avons ensuite clone et surexprimé la RDH8 en fusion avec la GST afin de trouver une RDH plus soluble pour cristalliser un membre de cette famille de protéines.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Le récepteur Bj (RBi) des kinines émerge présentement comme une cible thérapeutique de choix pour le traitement de l'inflammation et de la douleur inflammatoire. Bien que les mécanismes régissant l'expression du RBi en conditions pathologiques soient relativement bien documentés au niveau transcriptionnel, peu de données sont disponibles sur sa régulation post-traductionnelle. Les travaux présentés dans cette thèse, principalement basés sur des modèles cellulaires exprimant des RBi recombinants ou naturels, de même que sur des essais de contractilité exploitant des vaisseaux sanguins isolés, visaient à améliorer notre connaissance du RBi et de ses ligands à l'échelle moléculaire. La première partie des études traite des processus enzymatiques qui affectent négativement la puissance de divers ligands peptidiques du RBi dans l'aorte de lapin. L'identification de l'aminopeptidase N exprimée par les cellules musculaires lisses en tant que voie d'inactivation majeure des ligands peptidiques du RBi, a mené à la synthèse de nouveaux antagonistes résistants au métabolisme de cette enzyme. Un prototype d'une nouvelle classe de médicaments inhibant à la fois le RBi et l'aminopeptidase N a aussi été découvert. Le deuxième volet des travaux a démontré que le RBi exprimé à la surface cellulaire est instable et rapidement internalisé en absence de stimulation par l'agoniste. De plus, la démonstration que de nouveaux antagonistes non peptidiques du RBi peuvent agir comme chaperons pharmacologiques en optimisant la maturation du récepteur, a permis de mettre en lumière l'existence d'une forme hautement glycosylée et sensible à l'agoniste du RBi. De façon globale, ces travaux ont mis en évidence l'instabilité moléculaire du RBi et de ses ligands. Les études de pharmacologie moléculaire présentées dans cette Thèse soulèvent aussi plusieurs questions, et ouvrent la voie à de nouvelles investigations sur la régulation du RBi des kinines dans un modèle cellulaire humain.

La méthode d’auto-assemblage développée au Laboratoire d’Organigénèse Expérimentale (LOEX) est très efficace afin de produire des substituts cutanés autologues absents d’agents exogènes. Une adaptation possible de cette méthode permet d’obtenir un substitut cutané présentant un phénotype psoriasique. L’objectif de ce travail a été de poursuivre la validation du modèle de substitut cutané produit par la méthode d’auto-assemblage en évaluant la capacité métabolique des substituts via l’emploi de molécules antipsoriasiques comme le tazarotène. Pour ce faire, des tests de perméabilité cutanée combinés à une détection par chromatographie ultra performante ont été envisagés afin d’évaluer d’une part les structures adéquates des peaux reconstruites et d’autre part d’établir des liens avec ces résultats et les capacités de métabolisation du modèle. Les résultats obtenus démontrent une capacité métabolique chez les substituts cutanés. De plus, des différences au niveau de la perméabilité sont observées entre les différents types de peau utilisés, confirmant que le modèle est de plus en plus représentatif. / The self-assembly method developed at the LOEX is very effective to produce autologous skin substitutes free of exogenous agents. A possible adaptation of this method allows the reconstruction of a skin substitute having many features of a psoriatic phenotype. The objective of this work was to follow the validation of the skin substitutes produced by the self-assembly method by the evaluation of the skin substitutes metabolism using antipsoriatic molecules like tazarotene. Percutaneous absorption combined with an ultra performance liquid chromatography has been selected in order to evaluate on one hand the appropriate structures of the reconstructed skins and on the other hand, to establish some links with these results and their capacity of metabolism. Results obtained from shown that metabolization has been detected in skin substitutes. Moreover, permeability differences have been observed of each kind of skin used on this study. This confirms that our skin model is more and more representative.

Le mélanome uvéal (MU) est le cancer intraoculaire primaire le plus fréquent chez l'adulte et représente 5% des mélanomes. La moitié des patients développent des métastases et 90% de celles-ci sont localisées dans le foie. Le MU métastatique est résistant aux traitements anticancéreux incluant l'immunothérapie. Le foie est un organe où l'immunité est finement régulée grâce à l'activité immunosuppressive de cellules immunitaires et des cellules stellaires hépatiques (CSH). Ces cellules peuvent favoriser une immunosuppression locale par le biais de l'expression de protéines immuno-régulatrices. Mon projet visait à mieux comprendre les mécanismes cellulaires/moléculaires qui mènent à une immunosuppression dans le MU métastatique et comportait deux objectifs spécifiques : 1) l'analyse du microenvironnement tumoral dans des métastases hépatiques de patients à l'aide de marquages immunohistochimiques et 2) l'optimisation d'un modèle in vitro de cocultures avec des cellules cancéreuses du MU (CCMU), des CSH et des cellules immunitaires pour étudier les mécanismes immunosuppressifs dans la niche hépatique. D'abord, des coupes histologiques de métastases hépatiques prélevées sur 11 patients ont été analysées par des méthodes bio-informatiques à la suite de marquages immunohistochimiques pour quantifier les lymphocytes, macrophages, cellules endothéliales et CSH activées. Deux sous-groupes de métastases ont pu être identifiés selon que l'infiltrat immunitaire intra-tumoral était fort ou faible. Les métastases présentant un faible infiltrat immunitaire étaient caractérisées par une forte densité de cellules immunitaires dans la marge. Une haute densité en CSH activées était retrouvée dans la métastase et dans la marge, suggérant une implication des CSH dans l'exclusion des cellules immunitaires de la métastase. Ensuite, un modèle in vitro impliquant la stimulation de cellules immunitaires par des CSH préalablement activées par le milieu conditionné de CCMU a été optimisé. Des analyses de cytométrie en flux du phénotype immunosuppressif des CSH ont révélé une expression élevée de PD-L1 sur ces cellules. Ces expériences ont permis le développement de méthodes d'analyses bioinformatiques de marquages immunohistochimiques de métastases de patients, ainsi que l'optimisation de méthodes de cocultures et d'analyses par cytométrie en flux de différents types cellulaires impliqués dans la formation de métastases hépatiques du MU. / Uveal melanoma (UM) is the most frequent primary intraocular cancer in adults and represents 5% of all melanomas. Half of patients develop metastatic disease, and 90% of them are in the liver. Metastatic UM is remarkably resistant to any treatment currently available, including immunotherapy. The liver is an organ in which immunity is finely regulated thanks to the immunosuppressive activity of immune cells and hepatic stellate cells (HSteCs). These cells could induce immunosuppression through the production of immunoregulatory proteins. My project aimed to get a better understanding of the cell/molecular mechanisms leading to immunosuppression in metastatic UM, and included two specific objectives: 1) the analysis of the tumoral microenvironment in hepatic metastases from patients using immunohistochemical staining and 2) the optimization of an in vitro model of cocultures with UM cells, HSteCs and immune cells to study the immunosuppressive mechanisms in the hepatic niche. First, histological sections of hepatic metastases from 11 UM patients were analyzed using computational methods following immunohistochemical staining to quantify lymphocytes, macrophages, endothelial cells and activated HSteCs. Two subsets of metastases were identified based on whether the intra-tumoral immune infiltrate was strong or weak. Metastases with weak immune infiltrate had a high density of immune cells in the margin. A high density of activated HSteCs was found within the metastasis and the margin, suggesting the involvement of activated HSteCs in the exclusion of immune cells from the metastasis. Next, an in vitro model involving the stimulation of immune cells by HSteCs activated beforehand by the conditioned medium of UM cells was optimized. Flow cytometry analyses characterizing the immunosuppressive phenotype of activated HSteCs revealed a high expression of PD-L1 on these cells. These experiments enabled the development of bioinformatics analysis methods for immunohistochemical stainings of patients' metastases, as well as the optimization of coculture methods and flow cytometry analyses of different cell types involved in UM metastasis formation.

Les spermatozoïdes complètent l'acquisition de leur pouvoir fécondant lors d'un processus de maturation post-éjaculatoire nommé la capacitation. Ce processus nécessite un ensemble de modifications membranaires et intracellulaires, dont l'augmentation de la phosphorylation en tyrosine des protéines. Différentes enzymes à activité tyrosine kinase participent à cette augmentation mais aucune n'a été trouvée responsable de la totalité des événements de phosphorylation en tyrosine associés à la capacitation. L'expression de la Janus kinase (JAK) 1 fut récemment démontrée dans les spermatozoïdes. Toutefois, sa contribution à l'augmentation du contenu en phosphotyrosine des protéines n'est pas déterminée. Dans les cellules somatiques, les substrats des JAKs sont des facteurs de transcription de la famille des signal transducer and activator of transcription (STAT). Cette cascade de signalisation intervient dans une multitude de processus biologiques et est activée en réponse à la liaison des cytokines et des facteurs de croissance. Bien que l'expression du récepteur de l'interleukine-6 (IL-6) et de certains membres de la famille des STATs a préalablement été rapportée dans les spermatozoïdes, leur rôle lors du processus de capacitation n'est pas encore déterminé. Le but de ce projet de doctorat consistait donc à caractériser les intermédiaires de la voie JAK/STAT présents dans les spermatozoïdes humains. J'ai d'abord confirmé la présence du récepteur de 1TL-6 à la surface membranaire des spermatozoïdes sans qu'il soit possible, toutefois, de démontrer son activation et d'identifier des substrats potentiels de JAK1. De façon surprenante, les facteurs de transcription STAT1, 3, 4, 5 et 6 sont tous détectés dans les spermatozoïdes. À l'exception de STAT4, présent au niveau de la thèque périnucléaire, tous ces intermédiaires sont associés aux structures cytosquelettiques du flagelle. La localisation cellulaire des STATs ajoutée à l'absence d'activité de transcription dans les spermatozoïdes suggèrent fortement que ces protéines jouent un rôle moins classique dans les gamètes mâles matures. L'inhibition de STAT3 lors du processus de capacitation produit une baisse de la motilité et une altération de la fonction mitochondriale. Les résultats de cette étude sont en accord avec un rôle de STAT3 dans des activités indépendantes de son activité de facteur de transcription et reliées à la survie des spermatozoïdes lors des événements précédents la fécondation. Enfin, j'ai tenté d'explorer l'implication de STAT3 dans la voie dépendante de l'AMPc. Cette dernière étude suggère qu'une voie de signalisation commune mène à l'activation de la protéine kinase dépendante de l'AMPc et a permis d'identifier un nouveau substrat potentiel de cette enzyme dans les spermatozoïdes, soit la triosephosphate isomérase.

La polykystose rénale et le cancer colorectal sont caractérisés par la perte de la polarité apico-basale des cellules épithéliales. La polarité épithéliale est régulée, entre autres, par un complexe protéique articulé autour de la protéine CRB3. Cette dernière est également essentielle pour la ciliogenèse et la croissance du domaine apical. La taille du domaine apical définie les dimensions des tubules épithéliaux qui constituent l’unité fonctionnelle des reins. La dimension des tubules épithéliaux définit la mécanique des fluides corporels. Finalement, CRB3 réprime des voies de signalisation soutenant la croissance tumorale. Ce travail visait à définir le rôle de CRB3 dans la morphogenèse des tubules rénaux, étant donné que le contrôle de la taille du domaine apical, la formation du cil et la répression de la voie Hippo sont des fonctions essentielles de CRB3, et que leurs altérations mènent à des pathologies rénales. D’un autre coté, CRB3 agit comme suppresseur de tumeurs chez la souris et que CRB3 réprime la prolifération de lignées épithéliales cancéreuses humaines, nous pensons que CRB3 soit un suppresseur de tumeurs chez l’humain. Afin de valider ces hypothèses, nous avons généré des souris surexprimant CRB3 ou exprimant une forme tronquée de CRB3 dans les reins pour répondre au premier objectif. En ce qui concerne le deuxième objectif, nous avons analysé l’expression de CRB3 par immunohistochimie dans des échantillons de cancer du côlon. La surexpression de CRB3 résulte en une accumulation lipidique dans les cellules proximales du rein. Cette fonction n’est pas spécifique aux cellules rénales, puisque une surabondance de CRB3 provoque un phénotype similaire dans des cellules épithéliales de différentes origines en culture. L’expression de la forme tronquée amène une diminution du nombre de cils. Finalement, la perte de CRB3 est tardive dans le processus tumoral et coïncide avec la transition épithélio-mésenchymateuse. En conclusion, ce travail montre un nouveau rôle de CRB3 dans le métabolisme lipidique. De plus, nos travaux montrent que la perte de CRB3 corrèle avec un phénotype agressif dans le cancer du côlon.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / L'arthrite rhumatoïde (AR) est une maladie incurable affectant 1% de la population mondiale et ayant comme origine une auto-immunité systémique. Les mécanismes moléculaires derrière la pathogenèse de l'AR sont mal définis, mais il s'avère que plusieurs facteurs environnementaux et génétiques sont impliqués. Basé sur des évidences récentes que la lectine myéloïde inhibitrice MICL puisse être impliqué dans la pathogenèse de l'AR, nous avons réalisé une étude génétique suggérant que le gène codant pour MICL pourrait être associé avec l'AR. De plus, des analyses d'expression au niveau protéique de MICL ont permis d'observer son expression dans le synovium et dans le liquide synovial d'articulations atteintes d'AR. Finalement, nos résultats suggèrent que MICL se situe dans le même complexe protéique que la vimentine. Cette étude a le potentiel de mener à une meilleure compréhension de la pathogenèse de l'AR et au développement d'un nouveau biomarqueur pronostique ou thérapeutique pour la maladie.

Les travaux de maîtrise présentés dans ce mémoire ont permis d’évaluer les propriétés électrophorétiques des particules LDL chez des patients atteints d’hypercholestérolémie familiale hétérozygote et d’identifier certains facteurs impliqués dans les différences observées entre ces patients et des sujets contrôles. L’étude des propriétés électrophorétiques des LDL a permis de déterminer que la principale sous-population de particules LDL était plus petite chez ces patients que chez les sujets contrôles. De plus, nos résultats ont montré que plusieurs facteurs sont impliqués dans l’hétérogénéité des particules LDL, certains d’entre eux étant liés au fait d’être atteint d’hypercholestérolémie familiale, comme la concentration plasmatique de CETP. Ces travaux de maîtrise suggèrent donc qu’une augmentation de la concentration plasmatique de CETP dans l’hypercholestérolémie familiale contribue à l’hétérogénéité des particules LDL chez ces patients et au développement d’un profil lipoprotéinémique athérogène. / The main objective of this study was to examine the relationship between CETP and LDL particle heterogeneity in heterozygous familial hypercholesterolemia. The results of this study suggest that the LDL peak particle diameter was smaller in familial hypercholesterolemia than in controls. Furthermore, the results suggest that several factors are implicated in the LDL particle heterogeneity and that some of them are associated with familial hypercholesterolemia, such as the plasma CETP concentration. This study suggest that increased plasma CETP concentration could lead to significant LDL particle remodeling in familial hypercholesterolemia and could contribute to the pathogenesis of atherosclerosis in these patients.

L'une des missions d'Héma-Québec est de produire en laboratoire des substituts sanguins tels les immunoglobulines (Igs). Puisque les Igs sont produites par les lymphocytes B qui ont atteint le stade de cellules productrices d'anticorps (Ac), il demeure très intéressant d'étudier l'implication de certains gènes lors de ce processus. Des travaux de recherche réalisés chez la souris et différentes lignées cellulaires humaines ont permis d'identifier une forme distincte de la protéine XBP-1 (p54XBP-l), produite à partir de son ARN messager épissé, comme étant un facteur de transcription essentiel à la différenciation du lymphocyte B (1). Le présent projet visait donc à étudier l'expression de XBP-1 (la protéine et le gène) épissé chez les lymphocytes B humains en utilisant un système de culture in vitro et différentes techniques de biologie cellulaire et moléculaire. Les résultats obtenus ont démontré un lien étroit entre l'expression de la forme épissée de XBP-1 et la différenciation des lymphocytes B humains en cellules sécrétrices d'Ac, les plasmocytes. Ces résultats appuient ce qui avait été observé chez la souris et suggèrent une avenue intéressante pour la production d'Igs in vitro.