Les cellules dendritiques, puissantes cellules présentatrices d'antigène, jouent un rôle-clé dans l'initiation et la régulation des réponses immunitaires et inflammatoires (Lipscomb et al., 2002). Elles sont présentes à l'état de cellules immatures dans la plupart des muqueuses, disséminées dans le tissu interstitiel et les épithéliums. Elles sont chargées de capter les antigènes exogènes, de les apprêter et de migrer vers les organes lymphoïdes pour les présenter aux lymphocytes T spécifiques. Au cours de cette migration, elles acquièrent les caractéristiques des cellules dendritiques matures présentes dans les organes lymphoïdes (expression forte des molécules HLA de classe II et des molécules de costimulation CD40, CD80, CD83, CD86). Les cellules dendritiques sont présentes dans le poumon normal (Vermaelen et al., 2005). Elles sont impliquées dans la physiopathologie de différentes maladies pulmonaires et jouent un rôle pathogénique essentiel dans certaines d'entre elles comme l'histiocytose langerhansienne ou l'asthme (Tazi et al ., 2000; Lambrecht et Hammad, 2003). Leur rôle au cours des processus fibrosants n'a cependant jamais été évalué. En effet, contrairement à d'autres cellules présentatrices d'antigènes que sont les macrophages, dont le rôle dans la réaction fibrosante est clairement établi (Agostini et al ., 1997), le rôle des cellules dendritiques au cours des processus de réparation alvéolaire n'a pas été étudié. Notre travail visait à étudier in vivo le rôle des cellules dendritiques au cours de la fibrose pulmonaire sur un modèle animal par induction d’une fibrose à la bléomycine chez la souris. Les premières étapes du projet ont consisté à caratériser par cytométrie en flux la présence de cellules dendritiques dans le poumon des animaux 3, 7 et 14 jours après instillation intratrachéale de bléomycine. L'étude s'est poursuivie par une caractérisation du phénotype de surface des cellules dendritiques en cherchant à préciser leur état d’activation et de maturation. L'étape suivante a consisté à rechercher par RT-QPCR les principales chimiokines responsables du recrutement des cellules dendritiques. Les résultats montrent une augmentation du nombre des cellules dendritiques CD11c+ / CMH II+ infiltrant le poumon dès J7, avec une sous-population de cellules activées exprimant fortement les molécules CMH II. Ces résultats sont corroborés par une augmentation de la population cellulaire totale du broyat de poumon dès J3, ainsi que par une augmentation de la cellularité totale et du nombre de cellules inflammatoires dans les lavages bronchoalvéolaires (LBA) à J7 et J14. L'étude a été complétée par une caractérisation plus approfondie du phénotype de surface des cellules dendritiques en cherchant à préciser leur état d’activation/maturation. [...] / Dendritic cells (DCs), potent antigen-presenting cells, play a key role in the initiation and regulation of immune and inflammatory responses (Lipscomb et al., 2002). Immature DCs are present in the most of mucous membranes, disseminated in the interstitial tissue and the epithelia. They are able to deal with exogenous antigens, to process them and to migrate to lymphoid organs and to present them to T lymphocytes. During their migration, they have the characteristics of mature DCs in lymphoid organs (higher expression of MHC class-II molecules and costimulation-molecules (CD40, CD80, CD83, CD86). Dendritic cells are present in the normal lung (Vermarlen et al., 2005). They are implicated in the pathophysiology of different pulmonary diseases and play a crucial pathogenic role in some of them like Langerhan’s cell Histiocytosis or asthma (Tazi et al., 2000; Lambrecht et Hammad, 2003). However, their role in the fibrosing process has never been studied. In fact, the role of macrophages (other antigen presenting cells (APCs)) in fibrosing reaction has been clearly established (Agostini et al., 1997), but DCs function during the alveolar healing process has not been studied. The purpose of this thesis is to study the in vivo role of DCs in bleomycin-induced pulmonary fibrosis in mice. The first step of this project is to demonstrate by flow cytometry the presence of DCs in the lung of these animals 3, 7 and 14 days after intratracheal bleomycin instillation. We continued our research with the surface phenotypic characterization of DCs identifying their activation state and maturation. The next step consists to search the main chemokines which are responsive for dendritic cells recruitment by RT-qPCR. Our results show an increase of CD11c+ / MHC class II+ DCs number infiltrating the lung after D7, with an activated cell subpopulation which strongly express MHC class II molecules. The results are corroborated by an increase of the total cell population in the lung homogenate after D3 and by an increase of the total cellularity and inflammatory cells number in broncho-alveolar lavages (BAL) at D7 and at D14. This study was completed by the surface phenotypic characterization of DCs identifying their activation state and maturation. [...]

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La fibrose pulmonaire peut être induite par différentes agressions comme certaines chimiothérapies et notamment la bléomycine. Elle est souvent idiopathique (FPI) sans étiologie retrouvée. Cette maladie, qui n’a pas de traitement efficace et un pronostic sombre, débute dans les régions sous-pleurales. Elle est caractérisée par la présence de myofibroblastes responsables de la synthèse de la matrice extracellulaire qui va s’accumuler de façon disproportionnée. Ce dépôt excessif de collagène conduira à une perte des fonctions mécaniques du poumon et une limitation des échanges gazeux. L’origine des myofibroblastes est encore discutée mais une hypothèse récente propose que les cellules épithéliales puissent, sous l’influence de Transforming Growth Factor (TGF)-β1, une cytokine majeure du processus fibrosant, se transformer en myofibroblastes par un procédé nommé transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Dans ce travail, nous nous sommes intéressés dans un premier temps au rôle de la plèvre dans l’initiation de la FPI en développant un nouveau modèle de fibrose pleurale, puis nous avons étudié l’implication de la petite protéine de choc thermique HSP27 dans l’EMT. Enfin, nous nous sommes intéressés à la toxicité d’un dérivé de la bléomycine, la déglyco-bléomycine. Nous avons montré dans le premier projet que la bléomycine, quelque soit son mode d’administration, pouvait, si elle était associée à la présence de nanoparticules de carbone dans l’espace pleural (particules présentes dans la fumée de cigarette et dans la pollution), induire une fibrose pleurale progressive. Cette fibrose pleurale ne se limitait pas à une accumulation de collagène au niveau de la plèvre mais se propageait dans les régions sous-pleurales. Cette invasion de la fibrose s’expliquait par la capacité des cellules mésothéliales à subir une EMT. Dans une deuxième étude nous avons montré qu’HSP27 était fortement surexprimée au niveau de la plèvre et dans le parenchyme pulmonaire lors de la fibrose pulmonaire idiopathique et également dans nos différents modèles animaux de fibrose pulmonaire et pleurale. Nous avons montré in vitro qu’HSP27 était aussi fortement surexprimée au cours de l’EMT et que sa surexpression seule suffisait à induire une EMT. Au contraire, l’inhibition de son expression in vitro bloquait l’induction d’une l’EMT par le TGF-β1 et in vivo empêchait le développement de la fibrose pleurale et la migration des cellules mésothéliales dans le parenchyme pulmonaire. Enfin dans la troisième partie de notre travail, nous avons démontré chez le rongeur que la déglyco-bléomycine, dérivé de la bléomycine, avait le même effet anti-tumoral que cet anticancéreux mais sans sa toxicité pulmonaire fibrosante. Notre travail met en lumière le rôle probable de la plèvre dans l’initiation de la fibrose pulmonaire idiopathique. Nous espérons que nos travaux sur HSP27 et sur la déglyco-bléomycine vont pouvoir rapidement déboucher sur des applications thérapeutiques chez l’homme. / Pulmonary fibrosis could be induced by a number of injuries like chemotherapy (i.e. bleomycin) or could be idiopathic (IPF). This disease has currently no treatment. IPF classically starts in sub-pleural areas and is characterized by the presence of myofibroblasts producing the extracellular matrix that will accumulated into the parenchyma resulting in impaired lung functions and respiratory failure. The origin of the myofibroblasts is still debated but one recent hypothesis suggests that epithelial cells could become myofibroblasts through the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). This process is initiated by Transforming Growth Factor (TGF)-β1 one of the most, if not the most important cytokine involved in fibrotic process. In this work we focused on the role of the pleura in the onset of IPF and developed a new pleural fibrosis model in mice. We studied the implication of the heat shock protein 27 (HSP27) in pulmonary fibrotic processes. We then focused on the pulmonary toxicity of the deglyco-bleomycin a product derived from the anticancerous bleomycin. We demonstrated in the first part of our work that bleomycin was able, in combination with the presence of carbon nanoparticules in the pleural space (found in cigarette’s smoke and pollution), to induce a progressive pleural fibrosis. This pleural fibrosis was associated with a progression of the disease within the subpleural area as observed in IPF patients. This invasion within the parenchyma was explained by the fact that mesothelial cells undergo an EMT. In the second part of our work, we showed that HSP27 was overexpressed in the parenchyma and the pleura of IPF patients and also in all our pleural and pulmonary fibrosis models in rodents. Furthermore we established in vitro that HSP27 was also overexpressed during EMT and that its overexpression was sufficient to induce EMT. Additionally HSP27 inhibition blocks TGF-β1 induced EMT in vitro and blocks pleural fibrosis development and mesothelial cells migration within the parenchyma in vivo. In the last project we demonstrated that deglyco-bleomycin had the same anti-tumoral effect than bleomycin in vivo and was devoided from its pulmonary toxicity. This work highlights the potential role of the pleura in initiating IPF and may open fields for the development of new therapeutics by preventing pulmonary fibrosis initiation but also progression.

Doctorat en sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La microscopie à force atomique (AFM) ouvre de nouvelles perspectives dans l'étude des interactions ADN-protéines. Mon travail a consisté à développer de nouvelles méthodologies pour contrôler l'adsorption de l'ADN sur les surfaces et permettre l'étude en liquide de la dynamique des complexes. <br />Nous avons caractérisé les interactions entre l'ADN et la surface de mica. Nous proposons un modèle simple pour décrire les interactions électrostatiques en solution entre l'ADN et le mica, en considérant le rôle des cations monovalents et divalents. La bonne corrélation avec les données expérimentales permet de valider un référentiel de conditions et une méthode d'adsorption réversible de l'ADN sur mica prétraité nickel. Nous avons parallèlement développé un système de plots pour ancrer l'ADN par ses extrémités. <br />Le contrôle de ces méthodologies permet de caractériser l'accessibilité en fonction des états d'adsorption. Nous abordons cette problématique en caractérisant l'activité de la bléomycine sur l'ADN. Cette approche sur un système modèle permet de caractériser l'influence de la surface en termes d'accessibilité et d'activité. <br />La dernière partie de ce travail considère la caractérisation des interactions de la protéine Ku avec l'ADN dans le cadre de l'étude de la réparation des cassures double brin. Notre approche qui combine les apports de la microscopie électronique à transmission et de l'AFM met en évidence une polymérisation coopérative de Ku sur l'ADN double brin et un mode de fixation très différent sur l'ADN simple brin. Ce travail montre l'intérêt de l'imagerie moléculaire pour caractériser les mécanismes de recherche des sites cibles par les protéines.

La bléomycine est un antibiotique cytotoxique, son potentiel génotoxique est plus important quand elle est utilisée en combinaison avec des agents antinéoplasiques sur le cancer testiculaire, que sur les autres types qui développent souvent une résistance envers la drogue. Notre but consiste alors de mettre en évidence ce mécanisme de résistance en utilisant l’organisme modèle Saccharomyces cerevisiae. Nous avons démontré au sein de notre laboratoire, que les levures délétées au niveau de leur coactivateur transcriptionnel Imp2, présentent une hypersensibilité à la bléomycine, en raison de son accumulation toxique dans la cellule. Ceci suggère que Imp2 pourrait réguler l’expression d’une ou de plusieurs pompes à efflux, capables d’expulser la bléomycine à l’extérieur de la cellule. Pour tester notre hypothèse, nous avons recherché des suppresseurs multicopies capables de restaurer la résistance à la bléomycine chez le mutant imp2, et c’est ainsi que nous avons identifié l'activateur transcriptionnel Yap1. Ce dernier se lie à une région spécifique localisée au niveau du promoteur et permet d’activer l'expression d'un sous-ensemble de gènes, codant pour des pompes à efflux, impliquées dans la résistance aux drogues. Selon la littérature, au moins 27 pompes à efflux ont été identifiées chez la levure Saccharomyces cerevisiae, certaines d’entre elles disposent du site de liaison pour Yap1, tels que Qdr3, Tpo2 et Tpo1. Afin de déterminer si une de ces pompes expulse la bléomycine, nous avons créé des mutations simples et doubles en combinaison avec IMP2, aussi nous avons verifié si les mutants étaient sensibles à la drogue et enfin, nous avons testé si la surexpression de Yap1 pouvait restaurer le phénotype sauvage chez ces mutants, via l’activation de pompes à efflux. / Bleomycin is a cytotoxic antibiotic that, when used in combination with antineoplastic agents, has more genotoxic potential on testicular cancer than other types of cancer, which often develop resistance to the drugs. Our goal is to identify the resistance mechanism, using the organism Saccharomyces cerevisiae as a model. In our laboratory, we have demonstrated that deleted yeast strains on their transcriptional coactivator Imp2 have presented hypersensitivity to bleomycin due to the toxic accumulation inside the cell. This led us to believe that Imp2 might regulate the expression of one or more efflux pumps capable of expelling bleomycin outside the cell. To test our hypothesis, we sought multi-copy of suppressors capable of restoring bleomycin resistance in the mutant imp2. As a result we identified the transcriptional activator Yap1, which binds to a specific region within the promoter and activates the expression of subset of genes, encoding efflux pumps that are involved in drug resistance. Based on the literature, at least 27 efflux pumps have been identified in Saccharomyces cerevisiae. Some of these efflux pumps have binging sites for Yap1; such as Qdr3, Tpo2 and Tpo1. To determine whether or not one of these pumps expelled bleomycin, we proceded by single and double mutations in combination with IMP2. We also verified if these single and double mutants were sensitive to the drug, and then we have examined whether the overexpression of Yap1 could restore the wild phenotype in these mutants through the activation of efflux pumps.

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La fibrose pulmonaire (FP) idiopathique est une maladie sans traitement efficace caractérisée par une prolifération de myofibroblastes et par un départ sous-pleural suggérant un rôle de la plèvre. Le transforming growth factor (TGF)-ß1 induit un processus de transformation des cellules mésothéliales pleurales (CMP) en cellules de type myofibroblaste. Les protéines de choc thermique régulent la voie du TGF-ß1. L’importance de l’axe caspase-1/IL-1ß, a été décrite dans les modèles animaux de FP.La protéine de stress AlphaB-crystallin a été étudiée dans la FP au niveau des CMP et l’importance de l’axe caspase-1/IL-1ß a été recherchée au niveau des cellules structurales pulmonaires dans la toxicité de la bléomycine (BLM).aB-crystallin est surexprimée dans la FP idiopathique au niveau des CMP. Son inhibition empêche la transformation et la migration des CMP dans la fibrose pleuro-pulmonaire. Dans un modèle de FP induite par la BLM chez la souris, la voie caspase-1 est activée dans les régions pleurales. In vitro, la caspase-1 a un rôle crucial dans la transformation des CMP. Son activation induit une réaction fibrosante chez la souris. Dans une seconde partie, nous montrons qu’une forme déglycosylée de la BLM, incapable d’activer la caspase-1, n’induit pas de FP mais a une activité anti-cancéreuse. La déglyco-BLM n’entraine pas la pyroptose, mort caspase-1 dépendante, chez les cellules épithéliales alvéolaires. Nos résultats suggèrent qu’AlphaB-crystallin et la voie caspase-1/IL-1ß pourraient être des cibles thérapeutiques dans la FP idiopathique ou induite par la BLM. Nous apportons aussi une preuve de concept de l’utilisation de la déglyco-BLM comme alternative non toxique à la bléomycine. / Idiopathic Pulmonary Fibrosis (PF) is a rare and devastating disease without efficient treatment at this time. Idiopathic FP is characterized by accumulation of myofibroblasts and has a typical sub-pleural onset suggesting a role of the pleura in the disease. Transforming Growth Factor (TGF)-ß1 induces transformation of pleural mesothelial cells (PMC) into active cells exhibiting myofibroblast phenotype. Heat shock proteins can act as regulator of the TGF-ß1 signaling. A role for caspase-1/IL-1ß axis has already been described in animal models of PF.The heat shock protein AlphaB-crystallin has been studied in PF at the PMC level and the importance of caspase-1/IL-1ß axis has been investigated specifically in lung structural cells in the context of bleomycin (BLM) toxicity.AlphaB-crystallin is overexpressed by PMC during idiopathic PF. Its inhibition in mice interferes with PMC transformation and subsequent migration in pleuro-pulmonary fibrosis. In BLM-induced PF in mice, caspase-1 is activated in sub-pleural areas. In vitro, caspase-1 has a crucial role in the transformation process of PMC. Activation of caspase-1 triggers fibrotic response in mice. In a second part, we show that a deglycosylated form of BLM, which failed to promote caspase-1 activation, is unable to trigger PF but stills have an anti-tumor activity. Deglyco-BLM does not induce pyroptosis, a caspase-1 dependent cell death, in alveolar epithelial cells.Our data suggest that AlphaB-crystallin and caspase-1/IL-1ß could represent interesting therapeutic targets in idiopathic as well as BLM-induced PF. We also bring a proof of concept for the use of deglyco-BLM as a less toxic alternative to BLM in cancer therapy.

Nhx1 est un antiport vacuolaire de Na+/H+ chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Nhx1 joue un rôle important dans le maintien de l’homéostasie ionique du cytoplasme de la cellule. En effet, la mutation du gène NHX1 chez la levure nhx1Δ entraîne une perte de l’homéostasie cellulaire quand les cellules sont cultivées dans un milieu de faible osmolarité. Ce travail rapporte pour la première fois, et contrairement à la cellule parentale, que la mutation du gène NHX1 a pour effet une sensibilité du mutant nhx1Δ à une variété des drogues et des agents cationiques et anioniques lorsque les cellules sont cultivées dans un milieu riche. En outre, dans ces conditions de culture, aucune sensibilité n’a été observée chez le mutant nhx1Δ quand les cellules sont traitées avec différentes concentrations de sel. Nous avons aussi démontré que la sensibilité du mutant nhx1Δ aux différents agents ainsi que la sécrétion de l’enzyme carboxypeptidase Y observé chez ce mutant n’ont pas été restauré lorsque les cellules sont cultivées dans des milieux avec différents pH ou avec différentes concentrations de sel. Enfin, une analyse génétique a révélé que le mutant nhx1Δ montre un phénotype distinct d’autres mutants qui ont un défaut dans le trafic entre le compartiment pré-vacuolaire et l’appareil de Golgi quand ces cellules sont traitées avec différents agents. Cette analyse prouve que la sensibilité de nhx1Δ aux différents agents n’est pas liée au trafic entre le compartiment pré-vacuolaire et l’appareil de Golgi. / Nhx1 is an intracellular Na+/H+ exchanger localized to the late endosome in Saccharomyces cerevisiae. It is believed that Nhx1 plays a major role in pH-mediated vesicle trafficking, as nhx1Δ mutant is defective in maintaining the intracellular pH in the vacuoles and cytoplasm when grown in low osmolarity media. In this work, we reported novel drug sensitivities of the nhx1Δ mutant to a range of cationic and anionic agents when cells are grown in rich media. Unlike the low osmolarity media, the nhx1Δ mutant showed no sensitivity to salt. Furthermore, we showed that the drug phenotypes of the nhx1Δ mutant, as well as the secretion of the vacuolar protein carboxypeptidase Y, were not rescued by either altering the pH or salt concentration. Although, amino acid substitution of the phylogenetically conserved residue Glu355 for Ala (E355A) in Nhx1 resulted in sensitivity to genotoxic drug bleomycin, it was not observed for the non-conserved residue Glu371Ala (E371A). Moreover, genetic analysis revealed that the nhx1Δ mutant displayed distinct drug phenotypes in comparison to mutants that are defective in retrograde trafficking from the prevacuole to the late Golgi, excluding the possibility that the drug sensitivity of the nhx1Δ mutant is related to retrograde trafficking.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.