During embryonic development and embryonic stem (ES) cell differentiation, the different cardiovascular cell lineages that compose the mature heart arise from different groups of cardiovascular progenitors (CPs), which contribute to the formation of different heart regions. Mesp1 expression is the earliest sign of cardiovascular development. Tracing of the early Mesp1-exressing cells reveals that all cardiovascular cell of the mature heart arise from Mesp1-derived cells. Various functional studies demonstrated that Mesp1 acts as a central regulator of cardiovascular lineage commitment, controlling the expression of early cardiac transcription factors, and promoting the differentiation into cardiomyocytes (CMs), endothelial cells (ECs) and smooth muscle cells (SMCs). In the first part of my thesis work, we generated a Mesp1-GFP reporter ES cell line allowing tracking and isolating the earliest Mesp1-expressing cells. We found that Mesp1 marks an early population of CPs that presents the ability to differentiate into CM, EC and SMC from both heart fields. Transcriptional profiling of Mesp1-CPs uncovered cell surface markers allowing their isolation. In this work, we demonstrated that Mesp1 is required for the specification of these early CPs. To ensure harmonious cardiovascular development, CP specification and migration must be tightly coordinated. In addition to the induction of cardiovascular cell fate, Mesp1 seems also involved in the migration of early CPs, as suggested by the cardiac malformation associated with the persistence of cardiovascular specification and differentiation in Mesp1 null embryo. The upregulation of the expression of Mesp2, its closest homologue, in the cardiac mesoderm, suggest that Mesp2 could partially compensate for Mesp1 function during early cardiogenesis, while Mesp1 presents a unique and non-redundant function during CP migration. However, Mesp2 KO embryos do not present cardiac malformation but rather major skeletal malformations. Inactivation of both Mesp1 and Mesp2 leads to the complete absence of mesoderm formation and consequently heart development, precluding the assessment of the redundant function of Mesp1 and Mesp2 during cardiovascular specification and differentiation. The second aim of this work was to investigate the mechanisms that compensate for Mesp1 functions during the early steps of cardiogenesis, and those that control the unique Mesp1 function during CP migration. Using inducible gain of function experiments during ES cell differentiation, we found that Mesp2 was as efficient as Mesp1 at promoting CP specification, EMT and cardiovascular differentiation. However, only Mesp1 stimulated the polarity and directional cell migration through a cellular autonomous mechanism. Transcriptional analysis and ChIP experiments revealed that Mesp1 and Mesp2 activate a common set of target genes that promote CP specification and differentiation. We identified two direct Mesp1 target genes, Prickle1 and RasGRP3, that are strongly induced by Mesp1 and not Mesp2 and which control the polarity and the speed of cell migration. Altogether our results identify the molecular interface controlled by Mesp1 that links CP specification and migration during ES cell differentiation. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chez la drolosophile, des mutants de Greatwall présentent des défauts de condensation des chromosomes lors de la mitose. Plus tard, la même équipe a montré que chez le Xénope, Greatwall est nécessaire pour entrer en mitose. L'idée consistant à penser que puisque Greatwall ne permet plus l'entrée en mitose, il joue un rôle dans la boucle qui conduit à l'auto-amplification de MPF. En 2009, notre équipe a montré que Greatwall est réellement impliquée dans l'entrée en mitose, mais de façon indirecte par rapport à la boucle d'amplification de MPF, et cela en contrôlant l'activité de la phosphatase PP2A. Notre équipe a montré que lorsque l'on enlève PP2A, on peut sauver le phénotype de l'absence de Greatwall. Plus tard, il a été montré que la phosphorylation de Greatwall est nécessaire pour l'entrée en mitose. La phosphorylation de Greatwall sur la partie C-terminale est nécessaire pour activer Greatwall. Par conséquent, Greatwall doit être phosphorylé pour être actif. Une fois activé, Greatwall est capable de phosphoryler Arpp19 qui lie la phosphatase PP2AB55, et qui l'inhibe permettant ainsi de maintenir les phosphorylations des substrats mitotiques. Si cette voie de signalisation n'est pas fonctionnelle, la phosphatase PP2A va déphosphoryler tous les substrats mitotiques et la cellule n'entrera jamais en mitose. Greatwall doit être phosphorylé pour s'activer et pour entrer en mitose, mais on observe aussi qu'au moment de la sortie de mitose, il est déphosphorylé, et il doit être déphosphorylé pour s'inactiver. (On ne sait pas s'il est requisse pour sortir). Mon projet consiste à chercher la/les phosphatase(s) qui pourrait contrôler l'activité ou l'inactivation de Greatwall. Les questions que l'on se pose : Comment et par quelle(s) phosphatase(s) Greatwall est déphosphorylé, comment ces phosphoatases sont activées, quel est l'ordre d'activation de ces phosphatases ? Pour étudier comment Greatwall est déphosphorylé, il y a 2 sites majors : T194 et S875. Ces 2 sites sont nécessaires pour l'activité de Greatwall. Nous avons réalisé les 2 mutants T194A et S875A, et les traduit dans l'extrait interphasique d'œufs de Xénope, pour mesurer l'activité de kinase Greatwall. Pour déphosphoryler ces 2 sites, il y a 4 phosphatases principales comme candidats : Calcineurine, Fcp1, PP1, PP2A. / The establishment of mitosis requires phosphorylaton of several substrates induced by kinases. Cdk1-cyclin B and Greatwall kinases are both necessary for the entry into mitosis. Cdk1-cyclin B complex phosphorylates many substrates and at the same time Greatwall phosphorylates Arpp19 which binds PP2AB55 phosphatase and inhibits it. PP2AB55 has an important role in the dephosphorylation of Cdk1-cyclin B mitotic substrates.In my laboratory, we found that after Greatwall depletion, either in Xenopus egg extracts or in human cells, PP2A is no longer inhibited and cells exit mitosis. Since activation of Greatwall requires its phosphorylation in the c-terminal part and in the T-loop site, we suppose that mitosis exit require dephosphorylation of Greatwall. So these dephosphorylations could be involved for Greatwall inactivation. Several phosphatases are candidates for this process: Fcp1, PP1, PP2A and Calcineurin. My project proposes to determine the involvement of these four phosphatases in Xenopus egg extracts after depletion and overexpression of these four proteins.

Le cancer du poumon occupe la première position en termes de fréquence de décès imputables au cancer. La majorité des cas de cancer du poumon diagnostiqués sont des cas de cancers du poumon dits « non-à-petites cellules » (CPNPC). Il n’existe actuellement aucun traitement capable d’éradiquer complètement le CPNPC ce qui lui confère le statut de maladie incurable. Ce projet avait pour objectif principal d’évaluer le potentiel anticancéreux d’un extrait enrichi d’une plante endémique de la Géorgie, Helleborus caucasicus, pour traiter le CPNPC. L’activité anti-tumorale de cet extrait a été évaluée in vitro au niveau cellulaire et moléculaire dans des cellules d’adénocarcinome pulmonaire humain A549 et in vivo chez des souris C57BL/6 NCrl porteuses de tumeur du carcinome pulmonaire de Lewis. Les résultats ont montré que l’extrait étudié possédait une activité anticancéreuse pertinente in vitro et in vivo et ainsi, qu’il constituait une stratégie thérapeutique potentielle dans le traitement du CPNPC.

Toutes les cellules de l’organisme relarguent de façon constitutive des nucléotides dans l’espace extracellulaire. Ces nucléotides extracellulaires agissent comme des molécules de signalisation, entre autres, via les récepteurs P2Y (P2YRs) qui sont des récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs). Les P2YRs sont exprimés, pour la majorité, de façon ubiquitaire dans l’organisme. L’analyse phénotypique des lignées de souris knockout pour les P2YRs (P2YR-/-) a permis de confirmer l’importance de cette voie de communication dans différents processus physio/pathologiques. Au sein de notre laboratoire, grâce à l’utilisation de souris P2YR-/-, nous étudions depuis quelques années le rôle de ces récepteurs dans la biologie des cellules stromales mésenchymateuses multipotentes (MSCs). Ces cellules se caractérisent par une faible immunogénicité et surtout par la propriété de multipotence, i.e. capacité de se différencier en plusieurs types cellulaires (adipocytes, chondroblastes, ostéoblastes). Cette dernière propriété suscite l’intérêt de la médecine régénérative qui vise à exploiter la multipotence de ces cellules en thérapie cellulaire. Toutefois, leur utilisation à des fins thérapeutiques est encore limitée, notamment parce que les mécanismes régulateurs de ces processus de différenciation sont encore mal compris. Il est donc fondamental de continuer à étudier les voies de signalisation régulant les processus de différenciation de ces cellules pour leurs applications cliniques.Dans ce travail de recherche, nous avons investigué l’implication de la signalisation dépendant des P2YR dans le modèle expérimental des MSCs dérivées du tissu adipeux sous-cutané inguinal (ATMSCs) murin. D’abord, nous avons montré que parmi les 7 sous-types connus de récepteur P2Ys, les ATMSCs expriment le P2Y2R (récepteur à l’ATP et l’UTP) et le P2Y6R (récepteur à l’UDP) et que ces récepteurs sont fonctionnels. Par une approche combinant l’analyse quantitative de leur expression, l’effet de leur activation pharmacologique et enfin l’effet de l’invalidation de leur gène (P2ry2 ou P2ry6), nous avons montré que ces deux récepteurs influencent à des degrés divers le processus de différenciation adipogénique et ostéoblastogénique des ATMSCs in vitro.Concernant le P2Y2R, nos données montrent que l’expression de son messager diminue dans les ATMSCs différenciées en adipocytes tandis que son activation et que l’invalidation de son gène sont sans effet sur l’intensité de différenciation adipogénique. Par ailleurs, après une différenciation ostéoblastogénique, le niveau d’expression du messager codant P2Y2R n’est pas modifié. Par contre, les ATMSCs P2Y2R-/- ont un potentiel de différenciation ostéoblastogénique diminué par rapport aux WT. Cet effet pourrait être lié à une diminution de l’expression de gènes codant des facteurs de signalisation des voies Wnt et/ou BMP, connues pour contrôler la production d’ostéoblastes à partir des MSCs.Le récepteur P2Y6R semble intervenir à la fois dans l’adipogénèse et l’ostéoblastogénèse des ATMSCs. En effet, l’expression du messager codant P2Y6R n’est pas modulée dans les adipocytes matures et l’activation du récepteur n’a pas d’effet sur le processus de différenciation adipogénique. Par contre, les ATMSCs P2Y6R-/- ont un potentiel de différenciation adipogénique réduit ce qui est corrélé à une diminution de l’expression du messager codant PPARγ2. D’autre part, nous avons constaté que l’augmentation de tissu adipeux est moindre chez les souris P2Y6R-/- âgées sous régime normal ou riche en graisse. Par ailleurs, l’expression du messager codant P2Y6R est diminuée après différenciation ostéoblastogénique. L’activation de P2Y6R par l’UDP altère la maturation complète des ATMSCs en ostéoblastes et l’invalidation du gène P2ry6 augmente l’activité principale de cette phase tardive, c’est-à-dire la production de minéralisation. Ces données suggèrent que la voie UDP-P2Y6R régule négativement le processus de différenciation ostéoblastogénique dans le modèle cellulaire étudié dans ce travail.Avec le modèle pathologique des cellules musculaires lisses vasculaires (VSMCs), modélisant une différenciation ectopique, nous avons montré que l’invalidation des gènes P2ry2 et P2ry6 affecte la transdifférenciation de ces cellules en cellules minéralisantes.En résumé, notre travail a permis de définir les rôles des P2Y2R et P2Y6R dans les processus de différenciation adipogénique et ostéoblastogénique des ATMSCs et de transdifférenciation des VSMCs en cellules calcifiantes. Des études complémentaires devront être réalisées pour établir la signification physio/pathologique de ces données expérimentales. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La galectine-9 est une lectine animale principalement exprimée dans un contexte inflammatoire et possédant des propriétés à la fois pro-inflammatoires et immunosuppressives. Elle induit la production de cytokines inflammatoires par les cellules du système immunitaire inné tandis qu’elle induit l’apoptose des lymphocytes Th1 CD4+ et favorise l’expansion des lymphocytes Treg. Les propriétés immunomodulatrices de la galectine-9 dépendent en grande partie de son interaction avec le récepteur TIM-3. Cependant, ces deux molécules interagissent chacune avec d’autres protéines et dans plusieurs contextes la responsabilité de l’interaction galectine-9/TIM-3 n’a pas été formellement démontrée. Le développement d’un anticorps neutralisant les effets de la galectine-9 permettrait de préciser son rôle exact dans ces contextes. Par ailleurs, le blocage des voies de signalisations inhibitrices du système immunitaire est aujourd’hui un enjeu majeur en oncologie, comme le démontre le succès récent de la neutralisation du récepteur inhibiteur CTLA-4 pour le traitement des mélanomes. Nous avons produit de nouveaux anticorps monoclonaux dirigés contre la galectine 9 par immunisation de souris avec la partie C-terminale de la protéine. Parmi ces anticorps, 1G3 permet la détection de la galectine-9 sur coupes de tissus humains d’une manière très sensible et spécifique en immunohistochimie. Son utilisation nous a permis de confirmer l’expression constante et intense de la galectine-9 dans les cellules malignes de carcinome nasopharyngé et la forte expression de la galectine-9 dans les cellules de Kupffer présentes dans les tissus hépatiques infectés par le virus de l’hépatite C. Pour la première fois, nous avons mis en évidence une expression de la galectine-9 dans les leukocytes infiltrant les tissus hépatiques infectés par le virus de l’hépatite B. De plus, nous observons une expression de la galectine-9 dans les hépatocytes infectés par ces deux virus, ce qui n’avait pas été démontré jusqu’à présent. Nous avons également caractérisé les capacités fonctionnelles de nos anticorps lors de tests in vitro. L’anticorps 2E12 bloque la fixation de la galectine-9 au récepteur TIM-3 dans un test acellulaire, neutralise l’apoptose induite par la galectine-9 sur cellules de lymphomes T humaines et réduit considérablement l’augmentation de calcium cytosolique induite par la galectine-9 dans les cellules Jurkat. Ces effets de la galectine-9 sont indépendants de TIM-3 dans ce modèle cellulaire. L’anticorps 2E12 constitue un outil puissant pour étudier les fonctions de la galectine-9 à la fois dépendantes et indépendantes de TIM-3. / Galectin-9 is an animal lectin mainly expressed in an inflammatory context which possesses both pro-inflammatory and immunosuppressive properties. It induces inflammatory cytokines production from innate immunity cells whereas it induces apoptosis of Th1 CD4+ lymphocytes and enhance T regulatory lymphocytes expansion. Galectin-9 immunomodulatory properties depends mostly on its interaction with TIM-3 receptor. However, both molecules interact with other proteins, and in several contexts, galectin-9/TIM-3 interaction responsability has not been formally demonstrated. Development of a galectin-9 neutralizing antibody would allow to determine its precise role in those contexts. Moreover, blocking of immune system inhibition pathways is nowaday a major concern in oncology, as the success of CTLA-4 antagonist used for melanoma treatment recently demonstrated. We have produced new monoclonal antibodies against galectin-9 through immunisation of mice with the C-terminus part of the protein. Among those antibodies, 1G3 allows the detection of galectin-9 on human tissue samples in a very sensitive and specific manner in immunohistochemistry. Using 1G3, we could confirm intense and constant expression of galectin-9 in nasopharyngeal carcinoma malignant cells and its strong expression in Kupffer cells infiltrating hepatitis C-infected liver tissue. For the first time, we demonstrated expression of galectin-9 in leukocytes infiltrating hepatitis B-infected liver tissue. Additionally, we could observe galectin-9 expression in infected hepatocytes for both viruses, which had not been demonstrated until now.We also characterized functional properties of our antibodies during in vitro tests. The 2E12 antibody blocks galectin-9 interaction with TIM-3 in an cell-free assay, neutralizes galectin-9-induced apoptosis of human T lymphomas cells and considerably reduces galectin-9-induced increase of intracellular calcium in Jurkat cells. Those effects are independent of TIM-3 in this cell line model. The 2E12 antibody constitutes a powerful too to study both TIM-3-dependent and TIM-3-independent functions of galectin-9.

Nous présentons ici un résumé de nos travaux sur l'utilisation de nanocristaux semiconducteurs comme sondes fluorescentes pour l'optique et la biologie.

Il a été récemment démontré que l'activateur de transcription ZEBRA du virus Epstein-Barr contenant un motif "basic-leucine zipper (bZIP)" traverse la membrane externe des cellules vivantes et s'accumule dans le noyau des lymphocytes. Durant mon travail de thèse, j'ai étudié la possibilité d'utiliser ZEBRA comme protéine de transport afin de faciliter la transduction de protéines cargo. L'analyse de différentes formes tronquées de ZEBRA a permis de mettre en évidence que le domaine minimal (MD) nécessaire à l'internalisation inclut les résidus 178-220. Le MD a permis de transporter de manière efficace des protéines rapporteur comme la EGFP et la -galactosidase dans plusieurs lignées cellulaires normales et tumorales. La fonction des protéines cargo internalisées a été confirmée par l'activité -galactosidase dans les cellules transduites, et aucune toxicité cellulaire associée au MD n'a été détectée. La translocation du MD à travers la membrane cellulaire nécessite la liaison aux héparanes sulfates protéoglycans associés à la surface de la cellule comme cela a été démontré par la forte inhibition du transport de protéines en présence d'héparine. En outre, l'internalisation est également bloquée à basse température (4 °C). De plus, une réduction de seulement 25 % du transport de protéines cargo dans des cellules avec des stocks d'ATP épuisés démontre que l'internalisation est un processus indépendant de l'ATP. Les inhibiteurs classiques d'endocytose n'ont aucun effet significatif sur le transport de MD-EGFP. Seul le methyl--cyclodextrin inhibe de 40 % le transport de MD-EGFP, indiquant l'implication d'une voie d'endocytose médiée par les radeaux lipidiques. Ces résultats suggèrent que le transport de la protéine rapporteur ZEBRA-MD se produit principalement par translocation directe à travers la membrane cellulaire et non par endocytose. La distribution tissulaire d'EGFP ou de la β-galactosidase couplés ou non avec ZEBRA-MD a été étudiée après injection dans la souris. Seules les protéines de fusion avec ZEBRA-MD ont pu être révélées dans les cellules de différents tissus. De plus, la séquence de translocation de ZEBRA-MD a été fusionnée avec la protéine anti-tumorale IL-24/MDA-7. La mort cellulaire induite par l'internalisation de ZEBRA-MD-IL-24/MDA-7 a été mise en évidence par le clivage des caspases de la voie d'apoptose aussi dans des cellules normales que dans des cellules tumorales du sein. En conclusion, le mécanisme d'internalisation de ZEBRA-MD est approprié pour un transport efficace de protéines biologiquement actives.

Chez les Eucaryotes, l'étape d'initiation est de loin la plus complexe et la plus lente du processus de traduction. Elle nécessite l'intervention de 12 facteurs protéiques, d'une coiffe m7GpppN située à l'extrémité 5' des ARNm et d'une queue poly(A) en 3'. Les ARNm des histones " réplication-dépendantes " sont particuliers car dépourvus d'extrémité 3' polyadénylée et dotés d'une extrémité 5' non traduite extrêmement courte, de 9 nt seulement chez l'ARNm H4 de la souris. Pour traduire ces ARNm, un processus d'initiation non conventionnel a été décrit au laboratoire. L'objectif de ma thèse a été d'établir les bases structurales de ce mécanisme en combinant différentes approches expérimentales. Deux protocoles originaux de repliement ont été mis au point afin d'isoler l'ARNm H4 dans deux conformations distinctes et stables. Une caractérisation fonctionnelle et structurale de ces deux formes de l'ARNm a ensuite été réalisée. La stabilité et la structure de ces deux formes ont été étudiées par DLS, par SAXS et par équilibre de sédimentation. Puis, nous avons étudié la capacité de ces deux formes d'ARNm H4 à fixer le facteur d'initiation eIF4E et les ribosomes assemblés sur le codon d'initiation ainsi que leur aptitude à être traduits in vitro. Un modèle de repliement de la structure secondaire de l'ARNm H4 a été construit après sondage enzymatique et chimique des deux formes de l'ARNm. Ce modèle a servi de base pour le travail d'ingénierie de l'ARNm H4 qui a conduit à son découpage en sous-domaines. Des essais de cristallisation ont porté sur 18 de ces fragments ainsi que sur les deux formes de l'ARNm H4 complet.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 76-82. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Ce travail s’inscrit dans un projet de recherche global qui consiste en une caractérisation moléculaire des tumeurs thyroïdiennes papillaires (PTC) afin de déterminer des signatures diagnostiques et pronostiques potentielles, et d’identifier des cibles thérapeutiques. Le PTC est le cancer thyroïdien le plus fréquent des cancers endocriniens, et son incidence ne cesse d’augmenter avec les années. Il présente un bon pronostic de survie malgré un pourcentage non négligeable de patients qui récidivent et qui développent des métastases distantes. A l’heure actuelle, le diagnostic et le pronostic d’un PTC sont réalisés sur base de ponctions à l’aiguille fine visant des nodules thyroïdiens dont 30% des diagnostics restent toutefois incertains. Il est donc incontestable que des patients sont opérés inutilement pour éviter les risques d’un diagnostic douteux. La thérapie actuelle pour un PTC est basée sur une thyroïdectomie totale, suivie d’un traitement au radioiode I131 afin d’éliminer toute cellule cancéreuse résiduelle. Les cas de récidives sont en réalité associés à une résistance à ce traitement par radioiode, de par l’état dédifférencié des cellules cancéreuses. La plupart des autres cancers ont leur métabolisme énergétique qui est caractérisé, ce qui permet de les diagnostiquer et les pronostiquer par des techniques d’imagerie avec des métabolites marqués tels que le glucose. Enfin, tout un pan de la recherche scientifique essaie de caractériser davantage les dérégulations moléculaires impliquées dans le métabolisme pour proposer des alternatives thérapeutiques. Aujourd’hui il existe en effet une série d’inhibiteurs qui sont utilisés pour enrayer la machinerie énergétique des cellules cancéreuses. Très peu de données métaboliques existent actuellement sur les cancers thyroïdiens, alors qu’il semble évident que ces recherches pourraient contribuer à améliorer leur diagnostic et leur traitement. Par analyse protéomique, nous avons montré que les PTC ont un métabolisme mitochondrial oxydatif augmenté par rapport aux cellules thyroïdiennes normales. Nous avons identifié la pyruvate carboxylase comme étant une enzyme clé dans l’anaplérose, de par sa surexpression dans tous les PTC analysés, et de par son rôle dans la prolifération, la migration et l’invasion de lignées cellulaires thyroïdiennes cancéreuses. Une mesure de consommation d’oxygène a montré que les lignées avaient un profil métabolique oxydatif. D’autre part, nous avons caractérisé l’augmentation d’autres voies métaboliques telles que la glutaminolyse, la dégradation des acides gras, ou la gluconéogenèse. L’hétérogénéité des PTC, due notamment à la présence de fibroblastes associés au cancer (CAFs), nous a aussi permis de proposer le modèle de l’effet Warburg inverse. Celui-ci se caractérise par la libération de lactate dans le microenvironnement tumoral par les CAFs, disponible pour les cellules tumorales qui le métabolisent via le cycle de Krebs. Toutes ces signatures métaboliques, déjà proposées dans d’autres cancers comme marqueurs d’agressivité, ou comme cibles thérapeutiques, pourraient être davantage investiguées dans les cancers thyroïdiens.Un second projet, à visée purement thérapeutique, a été mené pour tenter de solutionner la problématique de résistance d’une fraction des cancers thyroïdiens au traitement par radioiode. Nous avons étudié le rôle de la colforsine dans l’activation de la voie AMPc, et sur la réexpression de l’ARNm du transporteur d’iode (NIS), dont la protéine correspondante n’est plus exprimée à la membrane des PTC dédifférenciés. Nous avons démontré dans des expériences in vitro et in vivo que la colforsine était capable de réinduire l’expression de NIS, et d’augmenter les niveaux de captation de radioiode dans les cellules thyroïdiennes. Une combinaison du traitement à la colforsine pour redifférencier les cellules, avec un traitement déjà développé sur l’inhibition de BRAF pour bloquer la dédifférenciation cellulaire, pourrait être une nouvelle perspective thérapeutique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished