Ce mémoire porte sur l’étude des mécanismes d’action de la neurotoxine MPTP et sur les processus menant à l’activation des cellules immunitaires innées. Dans un premier volet, une étude sur la chronologie des évènements immunitaires prenant place dans ce contexte expérimental a été menée grâce à l’utilisation des souris transgéniques cis-NF-ĸBeGFP, CX3CR1GFP et lysMeGFP montrant une activité inflammatoire très précoce dans ce tissu. Dans un deuxième volet, une étude mécanistique portant sur la capacité des cellules immunitaires à transporter la toxine a été réalisée en utilisant l’analogue fluorescent du MPP+, l’APP+. Les cellules immunitaires peuvent transporter cet analogue, et donc pourraient être modulables par la neurotoxine. Finalement, dans un troisième volet, un protocole de conditionnement in vitro avec des monocytes et des neurones dopaminergiques a permis de montrer l’importance d’une combinaison entre l’effet du MPP+ sur les neurones dopaminergiques et un environnement pro-inflammatoire pour engendrer des altérations de ces neurones. / This thesis focuses on the study of the mechanisms of action of the neurotoxin MPTP and the process leading to innate immune cells activation. In the first part, a study of the chronology of immune events taking place in this experimental context was performed using the transgenic mice cis-NF-ĸBeGFP, CX3CR1GFP and lysMeGFP showing very early inflammatory activities in the myenteric plexus. In a second phase, a mechanistic study on immune cells ability to carry the toxin was conducted using the fluorescent analog of MPP+, APP+. Immune cells can indeed carry this analog, and therefore may be modulated by the neurotoxin. Finally, in a third aspect, an in vitro conditioning assay with monocytes and dopaminergic neurons showed the importance of a combination of the effect of MPP+ on dopaminergic neurons and a pro-inflammatory environment to generate alterations in these neurons.

Les lichens produisent une variété de métabolites secondaires de défense en réponse à un stimulus externe (intensité lumineuse, prédation, pathogène, conditions climatiques, etc.) afin de protéger les partenaires symbiotiques. Plusieurs activités biologiques sont associées à ces métabolites de défense : antitumorale, antipyrétique, anti-inflammatoire, antioxydante, antimycobactérienne, antimicrobienne et analgésique. Les décoctions de lichens étaient d'ailleurs utilisées en médecine traditionnelle pour traiter les maladies respiratoires (irritation de la gorge, toux, asthme et tuberculose), le diabète et les infections intestinales. L'objectif du projet consiste à isoler et identifier de nouveaux produits naturels bioactifs issus des lichens du grand du nord du Québec qui vivent des stress uniques au monde. La diversité moléculaire des lichens Stereocaulon paschale et Cladonia stellaris provenant de la région d'Umiujaq a été étudiée. Pour ce faire, des tests in vitro indicatifs de l'inhibition des étapes majeures de la carcinogenèse (initiation, promotion et progression) et anti-inflammatoires ont été réalisés lors du criblage biologique des extraits bruts pour identifier de nouveaux agents chimiopréventifs du cancer. Afin de localiser les composés actifs directement sur le chromatogramme, les extraits bruts ont été microfractionnés par chromatographie liquide à haute performance (HPLC), puis les fractions ont été soumises aux tests biologiques. Parallèlement, un premier criblage chimique des extraits bruts a été fait par HPLC-UV-TOF-HRMS. L'isolation à l'échelle du milligramme des produits naturels a ensuite été effectuée par chromatographie liquide à moyenne pression (MPLC). Puis, la structure des composés purs a été élucidée par une variété de méthodes spectroscopiques telles que la RMN, HRMS, IR, etc.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / L’obésité et le diabète de type 2 (T2D) sont étroitement associés à la résistance à l’insuline, une maladie métabolique qui se développe suite à un défaut causé par une réduction de la signalisation de l’insuline et de sa clairance. Afin de comprendre la pathogenèse de la résistance à l’insuline plusieurs molécules qui régulent les voies de signalisation ainsi que la clairance sous contrôle du récepteur à l’insuline ont été étudiées, incluant la protéine tyrosine phosphatase (PTP) SHP1 et la molécule carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1 or CC1) qui est régulée en aval sous le contrôle de SHP1. Les nombreuses isoformes de CC1 contribuent à différentes fonctions cellulaires. Dans le foie, l’isoforme CC1-L, qui est phosphorylée sur tyrosine (Tyr), joue un rôle métabolique essentiel dans la régulation de la clairance de l’insuline et dans la suppression de l’activité de la synthase des acides gras (FAS). Nous avons démontré que des souris invalidées pour CC1 (Cc1-/-) sous un régime standard faible en gras (SD) développent néanmoins une importante stéatose hépatique qui est démontré par une augmentation de triglycérides, de cholestérol total ainsi que de cholestérol estérifié dans le foie. Sous un régime contenant 55% de gras (HFD) ces mêmes souris démontrent une prédisposition au développement de la stéatose et dysfonction hépatique induite par le régime, indiqués par une accumulation de lipides hépatiques et une augmentation d’enzymes marqueurs de dommage hépatique dans la circulation. La stéatose hépatique dans la souris Cc1-/- est liée à une augmentation significative d’importantes enzymes lipogéniques et de la synthèse du cholestérol qui sont régulés suite à une augmentation de l’activité nucléaire des facteurs de transcription Srebp1c et Srebp2. Comparées aux souris contrôle sauvages (WT) les souris CC1-/- ont démontré une réduction de la clairance de l’insuline, une intolérance au glucose, une résistance à l’insuline hépatique et une augmentation d’expression des activateurs transcriptionels hépatiques PGC-1 et FoxO1. L’absence de CC1 a aussi exacerbé l’intolérance au glucose et la résistance à l’insuline hépatique induite par le régime à haute teneur de gras mais la clairance de l’insuline n’était pas diminuée dans les souris Cc1 -/-. Nos donnés indiquent que CC1 est un important régulateur de la lipogénèse hépatique et que les souris CC1-/- sont prédisposées à développer une stéatose hépatique qui mène à une résistance à l’insuline hépatique et des dommages dans le foie qui sont surtout évidentes sous un régime riche en lipides. Une importante Tyr phosphatase de CC1 est SHP1. Précédemment nous avons démontré que SHP1 est un important régulateur de l’homéostasie du glucose et de la clairance de l’insuline par le foie, cependant son rôle dans l’obésité liée au diabète reste méconnu. Nous rapportons ici que l’expression de SHP1 est significativement augmentée dans les tissus métaboliques de souris obèses sous régime HFD. Nous avons généré des souris invalidées pour SHP1 spécifiquement dans les hépatocytes (Ptpn6H-KO) pour investiguer le rôle de SHP1 dans le développement de la résistance à l’insuline et de la stéatose hépatique. Sous régime HFD les souris Ptpn6H-KO deviennent aussi obèses que les souris non invalidées pour SHP1 (Ptpn6f/f). Malgré ceci les souris Ptpn6H-KO démontrent une amélioration de la glycémie à jeun et une protection contre la résistance à l’insuline induite par l’obésité qui est confirmée par la suppression de la synthèse de glucose hépatique ainsi qu’une amélioration de l’activation du récepteur pour l’insuline avec une augmentation concomitante des voies de signalisation Akt. Il est aussi possible que la clairance de l’insuline accrue qu’on observe dans les souris Ptpn6H-KO soit due à une augmentation de la phosphorylation sur tyrosine de CC1. Les souris obèses Ptpn6H-KO montrent une augmentation de stéatose hépatique qui est le résultat de 1) une augmentation de lipogénèse hépatique associée à une augmentation importante de l’activité et de l’expression de SREBP-1 et des enzymes lipogéniques en aval FAS et ACC, 2) une augmentation de la captation postprandiale des acides gras qui est possiblement liée à une augmentation de l’expression du gène et de l’activité nucléaire de PPARγ, 3) une diminution de la sécrétion des triglycérides et de l’apolipoprotéine B sous le forme de lipoprotéines de très basse densité (VLDL). Étonnamment, malgré le niveau élevé de stéatose hépatique, le profil inflammatoire dans le foie des souris Ptpn6H-KO était similaire ou même amélioré comparé aux souris contrôles Ptpn6f/f et ceci était accompagné d’une diminution de dommage hépatocellulaire. Ces résultats démontrent que SHP1 est un nouveau médiateur de la résistance à l’insuline dans les hépatocytes et contribue à la détérioration du métabolisme du glucose induite par l’obésité. Chez la souris Ptpn6H-KO la stéatose hépatique induite par le régime suggère par ailleurs un autre rôle de SHP1 dans la régulation du métabolisme hépatique des lipides. Malgré le fait que CC1 et SHP1 se retrouvent dans le même complexe que Cdk2 et le récepteur de l’insuline, ils jouent des rôles opposés, CC1 étant un régulateur positif et SHP1 un régulateur négatif de la clairance de l’insuline. Ceci est en accord avec la régulation hépatique par le glucose des voies de signalisation de l’insuline pour ces deux molécules car les souris Cc1-/- démontrent une détérioration du métabolisme du glucose et de la signalisation de l’insuline alors que les souris Ptpn6H-KO démontrent une amélioration. Notre observation de stéatose hépatique chez ces deux modèles animaux suggère que CC1 et SHP1 limitent la synthèse et l’entreposage des lipides hépatiques de façon dépendante ou indépendante de la signalisation de l’insuline. Les résultats de ces études utilisant des modèles invalidés pour CC1 ou SHP1 révèlent des mécanismes du contrôle de la synthèse de glucose hépatique et du métabolisme des lipides qui sont très complexes et distincts. En plus ces résultats nous apportent une compréhension importante de la régulation hépatique de l’action et de la clairance de l’insuline. / Obesity and type 2 diabetes mellitus (T2D) are tightly associated with a common link, insulin resistance, a metabolic disorder developed from defective insulin action involving impaired insulin signaling and clearance. To investigate the pathogenesis of insulin resistance, many molecules modulating its signaling pathways as well as insulin receptor-mediated insulin clearance have been studied, including the protein tyrosine phosphatase (PTP) SHP1 and its regulated downstream molecule carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1 (CEACAM1 or CC1). CC1 in multiple isoforms contributes differentially to various cellular functions, the tyrosine (Tyr)-phosphorylated isoform of CC1 (CC1-L) is known to play an essential metabolic role in the hepatic regulation of insulin clearance and insulin-mediated acute inhibition of fatty acid synthase (FAS) activity. We have found that CC1-deficient (Cc1-/-) mice on standard diet (SD) already develop spontaneous hepatic steatosis with significantly elevated accretion of triglyceride (TG), total and esterified cholesterol. When challenged with a 55% kcal high-fat diet (HFD), these mice show greater susceptibility to the development of diet-induced hepatic steatosis and dysfunction, indicated by higher hepatic lipid content and serum levels of hepatic enzymes as markers of liver damage. Hepatic steatosis in the Cc1-/- mice is linked to a significant increase of key lipogenic (FAS, ACC) and cholesterol synthetic (HMGCR) enzymes, which is a result of increased nuclear activity of their positive gene transcription factors Srebp1c and Srebp2. Compared to their wild-type (WT) littermate controls, Cc1-/- mice exhibited impaired insulin clearance, glucose intolerance, liver insulin resistance, and elevated hepatic key gluconeogenic transcriptional activators Pgc1 and FoxO1. Lack of CC1 also exacerbated the HFD-induced glucose intolerance and hepatic insulin resistance, while insulin clearance was not further deteriorated. These data demonstrate that CC1 is a key regulator of hepatic lipogenesis and that Cc1-/- mice are predisposed to liver steatosis, leading to hepatic insulin resistance and liver damage, particularly when chronically exposed to dietary fat. An important Tyr phosphatase of CC1, SHP1, has been found previously by our lab to regulate glucose homeostasis and liver insulin clearance, but its potential implication in obesity-linked insulin resistance and hepatic steatosis has not yet been examined. We hereby report that SHP1 expression is significantly upregulated in metabolic tissues of HFD-fed obese mice. We have also further investigated the role of hepatocyte SHP1 in promoting insulin resistance and hepatic steatosis by generating hepatocyte-specific SHP1 knockout mice (Ptpn6H-KO). Upon HFD feeding, Ptpn6H-KO mice develop obesity as their Ptpn6f/f littermates. With consistently improved fasting glycemia, these mice are protected from obesity-induced liver insulin resistance as revealed by normalized insulin suppression of hepatic glucose production and hepatic insulin signaling with improved activation of insulin receptor and downstream signaling through Akt. More rapid insulin clearance in Ptpn6H-KO mice due to heightened CC1 tyrosine phosphorylation is also a possible contribution to the improved insulin action. Unexpectedly, obese Ptpn6H-KO mice exhibit enhanced hepatic steatosis. In detailed mechanisms, this is a result of 1) augmented hepatic lipogenesis, marked by upregulated activity and expression of SREBP-1 as well as the downstream regulated lipogenic enzymes such as FAS and ACC, 2) increased postprandial fatty acid uptake, possibly linked to the upregulation of PPAR gene expression and nuclear activity, and 3) decreased postprandial TG output in apolipoprotein B (ApoB)-associated lipoprotein particles, i.e. very low density lipoprotein (VLDL). More interestingly, the steatotic livers of these Ptpn6H-KO mice display comparable or even reduced level of inflammation accompanied by significantly less hepatocellular damage than that in their Ptpn6f/f counterparts. These results present hepatocyte SHP1 as a novel mediator of insulin resistance compromising hepatic glucose metabolism in diet-induced obesity. The enhanced diet-induced hepatic steatosis in Ptpn6H-KO mice provides a new role for SHP1 in liver lipid metabolism and further supports the bifurcation of insulin signaling in the regulation of hepatic glucose and lipid homeostasis or also confirms a possible disconnection between hepatic regulation of glucose and lipid metabolism. Although both CC1 and SHP1 are found in the same complex with Cdk2 and insulin receptor to regulate insulin clearance, they play opposing roles as CC1 is the positive regulator and SHP1 being the negative one. This is in accordance with the hepatic glucoregulation of insulin signaling for both molecules, since Cc1-/- mice show impaired glucose metabolism and insulin signaling whereas Ptpn6H-KO mice exhibit improvement. Interestingly, our observation of hepatic steatosis in both animal models, though with different characteristics, suggests that both CC1 and SHP1 limit hepatic lipid synthesis and storage, dependent or independent of insulin signaling. Findings from these studies using animal models lacking CC1 and SHP1 reveal complex and differential regulatory mechanisms of hepatic glucose and lipid metabolism, and they also provide important understanding of the hepatic regulation of insulin action and clearance.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par l’obstruction des artères pulmonaires, principalement due au phénotype pro-prolifératif/anti-apoptotique des cellules musculaires lisses de la paroi des artères pulmonaires (CMLAP). L’augmentation progressive des résistances vasculaires pulmonaires aboutit à une élévation de la pression pulmonaire qui va induire rapidement une insuffisance cardiaque droite et conduire au décès des patients à moyen terme. Plusieurs études ont démontré l’implication du facteur de transcription NFAT (nuclear factor of activated T cell) dans le maintien du phénotype pro-prolifératif/anti-apoptotique des CMLAP-HTAP. Cependant les voies de signalisation responsables de l’activation constitutive d’NFAT restent peu connues. Durant mon doctorat, j’ai étudié les mécanismes responsables de l’activation d’NFAT dans l’HTAP. Nous nous sommes intéressés au rôle des microARN et notamment à miR-204. Ainsi, les facteurs circulants augmentés dans HTAP, diminue l’expression de miR-204 via l’activation du facteur de transcription STAT3. Par un mécanisme de rétro-action positive, la diminution de miR-204 induit une suractivation de STAT3 aboutissant au phénotype pathologique. Ainsi, l’augmentation exogène de miR-204 permettrait de soigner l’HTAP in vitro et in vivo. Nous avons montré que miR-204 va également moduler l’expression de Runx2, facteur de transcription connu pour être impliqué dans la calcification. Dans les CMLAP-HTAP, la diminution de miR-204 est associée à une augmentation de l’expression de Runx2, connu comme un régulateur positif de l’activation du facteur de transcription HIF-1 impliqué dans l’HTAP. Ainsi la modulation de miR-204 affecte la prolifération et l’apoptose des CMLAP-HTAP par plusieurs axes de signalisation. Enfin, nous avons démontré l’implication du facteur de transcription Krüppel Like Factor 5 (KLF5) dans l’HTAP. La surexpression de KLF5 dans l’HTAP est secondaire à l’activation de STAT3, tandis que son inhibition diminue la prolifération et favorise l’apoptose des CMLAP-HTAP. In vivo, l’administration de siKLF5 renverse l’HTAP en diminuant les pressions pulmonaires, l’hypertrophie ventriculaire droite, la prolifération et augmentant l’apoptose des CMLAP des artères pulmonaires distales. Finalement, j’ai étudié différents aspects du développement de l’HTAP et notamment de l’activation de l’axe STAT3/NFAT. Nous avons pu mettre en évidence que cibler cette voie de signalisation par différents moyens (mimic miR-204, siRunx2, siSTAT3, siKLF5) semble une bonne stratégie pour traiter l’HTAP. Mots clés : l’hypertension artérielle pulmonaire, thérapeutique, prolifération, apoptose, microARN, facteur de transcription, réparation à l’ADN. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by the obstruction of the pulmonary arteries, mainly due to the pro-proliferative and anti-apoptotic phenotype of the pulmonary artery smooth muscle cells (PASMC). The progressive increase of pulmonary vascular resistance first leads to an increase of pulmonary pressure and then leads to a right heart failure, which generates patient’s death within few years. Many studies demonstrated the implication of the transcription factor NFAT (nuclear factor of activated T cell), which maintains the pro-proliferative and anti-apoptotic phenotype in PAH-PASMC. However, pathways that lead to the constitutive NFAT activation remain unclear. During my doctorate, I studied mechanisms responsible for the activiation of NFAT in HTAP. We study the role of the microRNA and more exactly to miR-204. Thus, the circulating factors, which are increased in PAH and which decreased miR-204 expression in PAH, via the transcription factor STAT3 activation. Through a positive regulation loop mechanism, the decrease of miR-204 induces an overactivation sustain of STAT3 leading to the pathologique phenotype. Thus, the exogenous increase of miR-204 could treat PAH in vitro as well as in vivo. We demonstrated that miR-204 is able to modulate the expression of the transcription factor Runx2 known to be implicated in calcification. In PAH-PASMC, the decrease of miR-204 is associated to an increase of Runx2 expression, known as positive regulator of the HIF-1 activation implicated in PAH. Thus miR-204 modulations affected the proliferation and apoptosis of PAH-PASMC through many molecular axes. Finaly we reveal the implication of the transcription factor Kruppel Like Factor 5 (KLF5) in PAH. The KLF5 overexpressed in PAH is associated to the STAT3 activation, wherease its inhibition decreased the proliferation and promoted apoptosis in PAH-PASMC. In vivo, si KLF5 reversed PAH by decreasing pulmonary pressures, right ventricular hypertrophy, proliferation and increasing apoptosis in PASMC from distal PA. Finally, I studied many aspects implicated in PAH development and especially the STAT3/NFAT axis activation. We showed that targeting this pathway using many technics (mimic miR-204, siRunx2, siSTAT3, siKLF5) seem to be an interesting strategy to treat PAH. Key words: Pulmonary arterial hypertension, therapeutic, proliferation, apoptosis, microRNA, and transcription factor.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Le phénotype d'une cellule cancéreuse résulte d'un regroupement de plusieurs caractéristiques qui constituent la forme clinique du cancer. Malgré cette diversité, il est possible de mettre en évidence un certain nombre de traits distinctifs communs à la plupart des tumeurs. Parmi ceux-ci, l'invasion tissulaire et la formation de métastases sont les causes de près de quatre-vingt dix pourcent de la mortalité attribuable au cancer. Plusieurs similitudes entre le développement embryonnaire et la cancérogenèse ont été mises en évidence. Les recherches menées durant la dernière décennie sur le rôle que jouent les oncogènes et les gènes suppresseurs de tumeurs dans le développement normal d'un organisme ont grandement amélioré notre compréhension du cancer. La différence fondamentale séparant les deux processus est qu'un organisme émane d'une suite logique d'étapes reproductibles et bien définies, alors que le développement d'une tumeur demeure complètement imprévisible. Par contre, il est clair que plusieurs de ces étapes sont partagées, par exemple la régulation du cytosquelette, de l'adhérence et de la migration de la cellule. Nous avons étudié les fonctions in vivo de deux familles de protéines kinases, soit les p21-activated kinase (PAK) et les mixed-lineage kinase (MLK), qui sont en mesure de réguler certains de ces événements. Nous avons utilisé trois approches différentes pour caractériser les fonctions de PAKl durant le développement de Xenopus. Premièrement, nous avons montré que PAKl est clivée par les caspases durant l'apoptose dans les embryons. Nous avons aussi démontré que PAKl phosphoryle directement la myosine II, et que cette activation est nécessaire et suffisante à la fragmentation cellulaire caractéristique des cellules en apoptose. Deuxièmement, nous avons découvert que PAKl induit une perte de l'adhérence cellulaire dépendante de la signalisation par le récepteur tyrosine kinase EphA4. Nous avons proposé un nouveau mécanisme pour préciser la migration cellulaire dirigée par EphA4, selon lequel l'activation du récepteur EphA4 recrute PAKl à la membrane pour séquestrer la forme active de Cdc42, et ainsi diminuer l'adhérence cellulaire. Finalement, nous avons déterminé que PAKl contrôle l'induction et la migration des cellules de la crête neurale en partie par sa régulation de l'expression de Snail et de Twist, deux instigateurs importants de la progression tumorale. En somme, par sa régulation de la dynamique du cytosquelette et de l'expression génique, PAK1 joue un rôle central dans le contrôle de l'adhérence et de la motilité des cellules. Par conséquent, PAK1 serait une cible intéressante pour la prévention de l'invasion tissulaire et de la formation de métastases. Nos travaux ont aussi mis en évidence que la fonction de MLK2, une cible potentielle de PAK1, est nécessaire à la différenciation des tubules néphrétiques dans les embryons de Xenopus. Par ailleurs, nos études ont démontré que la perte de Mlkl, de Mlkl, ou de ces deux gènes chez la souris n'entraîne aucun effet sur leur viabilité et leur fertilité, de même qu'aucun changement dans la morphologie globale des tissus dans lesquels ces deux gènes sont exprimés. Les données observées pour MLK2 chez Xenopus suggèrent que l'expression de protéines kinases restreinte à certains tissus est importante pour générer des réponses spécifiques à des signaux extracellulaires communs. De plus, l'inactivation génique des MLK suggère fortement l'existence chez les mammifères d'une redondance des fonctions associées à Mlkl et Mlk2 avec celles de l'autre membre de la famille MLK, Mlk3. / The clinical manifestation of cancer is the result of a complex set of characteristics that together create diverse cancer cell phenotypes. Despite this variety, there appear to be a number of common traits that govern the conversion of normal human cells into malignant cancer cells. Among these traits, tissue invasion and metastasis feature in the most aggressive and lethal tumors and together account for approximately ninety percent of cancer deaths. Important parallels have been made between embryonic development and the growth and spread of cancer. The last decade of research has proven that our understanding of cancer has been greatly advanced by our comprehension of the role that so-called oncogenes and tumor suppressors play in the normal development of an organism. The fondamental difference between development and cancer is that development uses regulated, reproducible cellular processes, whereas in cancer these processes become irregular, leading to an unpredictable chain of events. On the other hand, some cellular events are clearly common to both; cytoskeletal dynamics, cell adhesion and migration are such examples. We have utilized the frog embryo and mouse genetics to study the in vivo functions of two groups of protein kinases, the p21 -activated kinases (PAKs) and the mixed-lineage kinases (MLKs) that are believed to regulate these events. We used three different approaches to investigate PAK1 functions during Xenopus development. Firstly, we showed that PAK1 is activated following its cleavage by caspases during apoptosis in embryos. We demonstrated that PAK1 directly phosphorylates myosin II, and that this activation of myosin is sufficient to cause cell fragmentation, a hallmark of apoptotic cells. Secondly, we determined that PAK1 induces a loss of cell adhesion dependent of a signalling pathway downstream of the EphA4 tyrosine kinase receptor. We found that EphA4 activation sequesters active Cdc42 to down-regulate cell-cell adhesion and we proposed a novel mechanism to explain Eph-directed cell migration. Finally, we demonstrated that PAK1 regulates neural crest specification and migration, in part through its regulation of the expression of Snail and Twist, two master regulators of tumor progression. In summary, by regulating cytoskeletal dynamics and gene expression, PAK1 function appears mandatory for cell adhesion and motility, and thus would be an interesting target for the prevention of tissue invasion and metastasis. We also showed that MLK2, a potential downstream target of PAKl, is required for pronephric tubule differentiation in Xenopus embryos. On the other hand, we also revealed by gene inactivation that mice lacking Mlkl, Mlk2 or both genes are viable, fertile and do not display any obvious phenotypic defects in the tissues where these genes are expressed. While the Xenopus MLK2 data suggest that tissue restricted expression of protein kinases could play an important role in signal transduction by mediating cell-specific responses to common signals, gene inactivation in mouse strongly suggests that Mlkl and Mlk2 functions in mammals are redundant with those of the other member of the MLK family, Mlk3.

Au cours de l'évolution, les espèces vivantes ont dû s'adapter à leur environnement externe afin de pouvoir vivre face aux différents stimuli. De la bactérie jusqu'à l'humain, les organismes qui avaient un avantage évolutif ont pu survivre et assurer la survie de leur espèce. Les plantes sont constamment soumises à des conditions de stress environnementaux qui mettent en péril leur croissance et leur développement. Les basses températures sont parmi ces stress et ils ont un impact économique important au Canada sur les cultures céréalières. Le blé s'acclimate au froid et différents cultivars ont une tolérance au gel variable. Les cultivars de blé d'hiver ont la capacité de résister à une baisse de température allant jusqu'à -27 °C contrairement aux cultivars de printemps. Les gènes modulés par le froid (COR) et leurs régulateurs CBF (Cis repeat Binding Factor) sont des gènes à la base de cette différence de tolérance. Les génotypes de blé qui accumulent le plus les transcrits de CBF1 montrent une plus grande tolérance au froid. Les bases moléculaires expliquant les différences d'expression de CBF sont inconnus. Cela peut être dû à des modifications post-transcriptionelles ou une plus grande stabilité des transcrits. Cette stabilité peut être due aux protéines liant l'ARN. Ces dernières contrôlent aussi plusieurs aspects du métabolisme de l'ARN comme la maturation de ses extrémités, l'épissage, le transport, la localisation et l'efficacité de la traduction. Afin de comprendre le rôle de ces protéines dans la régulation de l'ARN cible, nous avons isolé et séquencé 4 gènes dont leurs protéines contiennent le motif RRM et des domaines auxiliaires riches en glycine. Plusieurs protéines contenant ces domaines auxiliaires sont régulés de façon circadienne tout comme les CBF. L'analyse d'expression démontre que le gène TaGr-rbp était exprimé au cours de l'acclimatation au froid, d'un choc thermique et de stress salin. Un anticorps polyclonal a été obtenu contre la protéine recombinante TaGR-RBP. L'immunobuvardage montre une accumulation jusqu'à 98 jours d'acclimatation chez les cultivars de blé Manitou et Norstar. Le gène a été localisé sur le chromosome 5 du génome du blé. Ce chromosome est reconnu comme porteur de plusieurs gènes impliqués lors de la régulation de la tolérance au gel. Des tests de liaison montrent une intéraction entre la protéine TaGR-RBP et le transcrit de CBF1. L'analyse phylogénique a permis de classifier les gènes isolés du blé dans le sous-groupe des protéines liant l'ARN riche en glycine. Des études de fonction pour surexprimer le gène TaGr-rbp chez les plantes transgéniques sont présentement en cours afin de déterminer la fonction. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Blé, Acclimatation au froid, Stress abiotiques, Protéine liant l'ARN, Protéine riche en glycine.

Les glioblastomes (GBM) sont des tumeurs intracrâniennes caractérisées par une résistance très élevée aux thérapies classiques en raison d'un degré de néovascularisation accru et un phénotype extrêmement infiltrant. Malgré de nombreuses études menées à ce sujet, ce cancer du cerveau reste jusqu'à ce jour essentiellement incurable. Cet ouvrage traite de l'action moléculaire du TLN-4601, un nouvel agent anti-cancéreux capable de traverser la barrière hémato-encéphalique et de s'accumuler de manière préférentielle au niveau de la tumeur. Ces propriétés ont permis au composé d'être reconnu comme traitement thérapeutique pour combattre les tumeurs cérébrales. Ce projet se veut donc être à l'interface entre la caractérisation moléculaire du mécanisme d'action et le ciblage thérapeutique de la molécule envers différentes lignées de GBM humains. Dans le but d'étudier l'effet thérapeutique du médicament sur les GBM, trois modèles cellulaires ont été utilisés soit les U87 MG, les U87 EGFRwt et les U87 EGFRvIII. L'amplification du récepteur à l'EGF (EGFR) de type sauvage et du récepteur tronqué EGFRvIII sont des anomalies génétiques communément observées chez ce type de tumeur. Ces phénotypes tumoraux sont notamment corrélés à la résistance des GBM aux traitements conventionnels de chimiothérapie. Le premier volet de cette étude a permis de déterminer que TLN-4601 antagonise le caractère infiltrant des glioblastomes en ciblant deux voies de signalisation associées au développement tumoral soit les voies de RAS/MAPK et de P13K/AKT. Il a également été démontré que le médicament augmente la sensibilité des cellules tumorales à la mort cellulaire via un processus apoptotique impliquant une modulation à la baisse de la phosphorylation de BAD, une augmentation de l'activité caspasique et un clivage de PARP. D'autre part, les résultats montrent que les U87 EGFRvlII semblent être plus réfractaires au médicament comparativement aux deux autres lignées à l'étude. Le second volet de l'étude a permis de caractériser les propriétés anti-angiogéniques du TLN-4601. Il a été établi que le composé inhibe le recrutement des cellules endothéliales (CE) au foyer tumoral en antagonisant leur potentiel migratoire, la tubulogénèse et la synthèse de VEGF par les glioblastomes, un des principaux messagers biochimiques impliqués dans l'angiogenèse. Cet effet pourrait résulter de l'inhibition par TLN-4601 des voies de signalisation RAS/MAPK et PI3K/AKT également observée chez les CE. Finalement, une action cytotoxique du médicament plus spécifique envers le compartiment cérébral tumoral par rapport à l'endothélium vasculaire semble être relevée. Cette action serait associée à la surexpression des récepteurs périphériques benzodiazépines (PBR), chez les glioblastomes comparativement aux cellules endothéliales. De manière globale, nous rapportons que l'action thérapeutique du TLN-4601 semble réduire la nature extrêmement infiltrante des glioblastomes et l'angiogénèse tumorale qui sont des évènements indispensables à la progression des cancers cérébraux. De plus, la cytotoxicité préférentielle du médicament envers les tissus cancéreux plutôt que les tissus sains fait état de la sélectivité du produit. Ces effets thérapeutiques multiples répertoriés dans cette étude justifient son utilisation en tant qu'agent chimiothérapeutique dans la lutte contre le GBM. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : TLN-4601, Glioblastomes, Cellules endothéliales cérébrales, PI3K/AKT, RAS/MAPK, Angiogénèse, Invasion tumorale, Apoptose.

La maladie d'Alzheimer (MA) est caractérisée par la présence de plaques amyloïdes. Le peptide amyloïde provient d'un clivage séquentiel du peptide précurseur amyloïde par l'activité de la β-sécrétase (BACE) et l'activité y-sécrétase des présénilines (PSI et PS2). L'activité présénilinase consiste à couper PSI pour former un complexe y-sécrétase fonctionnelle. Il a été démontré que BACE interagit directement avec PSI mais le rôle de cette interaction demeure inconnu. Pour explorer les voies de signalisation de ces deux protéines, nous avons utilisé le système double-hybride en levure en utilisant BACE comme appât. Le résultat de ce criblage a permis d'identifier un interacteur protéique potentiel de BACE: l'ubiquiline 1 (UBQLN1). L'UBQLN1 est impliquée dans la dégradation protéique et son variant (UBQLN1delta8) a été associé à la MA. Nous avons observé une interaction entre BACE et UBQLN1. Cette interaction est perdue quand BACE est exprimée avec le variant UBQLN1delta8. La surexpression de l'UBQLNl entraîne la réduction de l'activité de BACE ainsi qu'une réduction de sa demi-vie contrairement à l'expression d'UBQLN1delta8. L'UBQLN1delta8 s'avère à augmenter la production du peptide amyloïde. Par ailleurs, l'expression de dominant négatif de BACE affecte la maturation de PSI en augmentant le niveau de PSI FL. Un inhibiteur de BACE, le Z-VLL s'avère à ne pas inhiber l'activité de BACE. Par contre, il accumule PSI FL et inhibe l'activité de PSI. Nous suggérons que UBQLN1delta8 entraîne le développement de la MA via une dérégulation au niveau du mécanisme de dégradation de BACE augmentant ainsi son activité et la production du peptide amyloïde. Avec le Z-VLL, nous avons inhibé l'activité présénilinase entraînant une inhibition de l'activité γ-sécrétase. Les mutations dans PSI affectent également la signalisation de la β-caténine, une protéine similaire à une plakophiline neuronale (NPRAP). NPRAP est spécifique au cerveau et interagit avec PSI. Le rôle de cette interaction est inconnu. Le criblage en levure en utilisant NPRAP comme appât, nous a permis d'identifier certaines protéines comme la karyophérine-α2 (KPN2A). Pour découvrir les fonctions de NPRAP, nous avons effectué un ± microarray ¿. II en résulte que NPRAP fait varier l'expression de plusieurs gènes dont le gène codant pour la butyrylcholinestérase. La capacité de NPRAP de migrer au noyau et d'activer certains gènes est bien établi mais il est impossible pour le moment de la rallier à la MA.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / L'angiogenèse et la formation de métastases sont des évènements clés dans le développement du cancer, de sa prolifération et de sa dissémination. Ces évènements sont contrôlés principalement par différents facteurs de croissance et par l' adhésion cellulaire. Pour comprendre les bases moléculaires du cancer, il est impératif de comprendre les mécanismes moléculaires de réponse aux facteurs de croissance et les mécanismes d'adhésion. Les kinases de la famille PAK (p21 Activated Kinase) et de la famille MLK (Mixed Lineage Kinase) régulent l'adhésion, la migration, la morphologie et la division cellulaire. Les travaux du laboratoire du Dr Moss ont démontré la nécessité de xP AKI dans la migration des cellules de la crête neurale et dans l'adhésion des blastomères d'embryons précoces. D' autre part, xMLK2 fut montrée comme étant essentielle à la formation du pronéphros. Donc, pour déterminer les mécanismes moléculaires modulés par xP AKI et xMLK2 chez Xenopus, j'ai identifié et caractérisé de nouveaux partenaires de ces kinases. Pour les interacteurs de P AK, mes travaux se sont concentrés sur le clone N 126 codant pour une protéine apparentée aux synaptotagmines, nommé E-Syt2 (Extended Synaptotagmin 2). Mes travaux ont identifié E-Syt2 comme inhibant l' activation de PAKI par Cdc42 et Rac. Cette inhibition entraîne la dépolymérisation de l' actine corticale. Nos études ont également identifié E-Syt2 comme un adaptateur endocytique pour le récepteur activé du FGF (FGFRl) et un régulateur de la voie de signalisation FGF. En effet, E-Syt2 interagit avec le FGFRI activé et avec l' adaptateur endocytique de la voie clathrine AP-2. Par ces interactions, elle gouverne l' internalisation et la signalisation émanant du FGFRl. De ce fait, mes études ont identifié une nouvelle protéine contrôlant l'activité de P AK 1, la stabilité de l' actine et la signalisation induite par les facteurs de croissance; elle représente donc une cible intéressante pour des thérapies contre le cancer. Mes travaux sur xMLK2 ont identifié un régulateur négatif de cette protéine, appelé ube2d3.2. Cette protéine fait partie de la famille des enzymes de conjugaison à l' ubiquitine (E2) et est co-exprimée avec xMLK2 dans le pronéphros où elle régule le niveau protéique de xMLK2 par ubiquitinylation. Puisque xMLK2 est requise pour la formation d' épithéliums provenant de tissus mésenchymateux, sa régulation négative par une E2 est importante pour les mécanismes contrôlant la transition épithélium-mésenchyme.

L'asthme est une pathologie inflammatoire de type TH2 caractérisée par une éosinophilie sanguine et bronchique, toutefois le rôle précis de l'éosinophile reste à définir. Premièrement, nous avons démontré que les éosinophiles sanguins expriment de façon transitoire le Fc?RIII (CD16), un récepteur d'IgG, lors de la crise asthmatique. Nous avons observé que l'IL-2 et les complexes immuns IgG favorisent l'expression de surface du CD16. Nous avons également trouvé que le rapport des IgG spécifiques pour les allergènes sur les IgE totaux corrèle avec l'expression du CD16 lors d'une crise d'asthme et que les éosinophiles sanguins CD16+ présentent un plus faible niveau d'IL-12 intracellulaire. Finalement, nous avons démontré que lL-12 est une cytokine régulatrice pour l'éosinophile, elle réduit sa capacité de migration et de dégranulation mais n'affecte pas sa viabilité. Ces études démontrent que des facteurs normalement associés à la réponse de type TH1 jouent un rôle dans l'activité biologique de l'éosinophile dans un contexte d'asthme.