La capacité des plantes à répondre aux stress de l'environnement, qu'ils soient de nature biotique ou abiotique, tient au fait qu'elles sont capables d'intégrer les signaux perçus grâce à des mécanismes de transduction du signal rapides et efficaces. La perception, le décodage et la mise en place de réponses biologiques adaptées font appel à de nombreux acteurs moléculaires tels que le calcium (Ca2+), second messager majeur de la signalisation Eucaryote. Parmi les "senseurs de calcium", la calmoduline (CaM) est la protéine la plus connue. Il existe des protéines apparentées à la CaM, spécifiques aux plantes, les Calmodulin-like (CMLs). Les CMLs sont très peu étudiées et la caractérisation de leurs rôles ouvre de larges perspectives sur l'identification des réseaux de régulation. L'objectif de ce travail de thèse a concerné un partenaire nucléaire d'une de ces CMLs, AtCML9, le Pseudo-Response Regulator 2 (PRR2), une protéine atypique contenant un domaine de liaison à l'ADN de type GARP et de fonction inconnue. Au cours de ce travail, des analyses moléculaires et biochimiques ont permis de caractériser le rôle de PRR2 dans l'immunité végétale, et en particulier en réponse à Pseudomonas syringae. L'étude de lignées perte ou gain de fonction a permis de mettre en évidence que PRR2 agit comme un régulateur positif des défenses lors de l'infection par la bactérie pathogène hémibiotrophe Pst DC3000 à travers la modulation de l'acide salicylique, de composés de défense tels que la protéine PR1 et la camalexine. Les analyses phénotypiques réalisées en réponse à différentes souches de Pseudomonas ont permis de préciser que PRR2 contribue à la mise en place des défenses à travers la signalisation dépendante de l'acide salicylique et de l'injection des effecteurs bactériens. Dans une deuxième partie, l'interaction entre PRR2 et des facteurs de transcription spécifiques aux plantes, les TCPs (Teosinte Branched 1, Cycloidea and PCF), a été étudié. Ces analyses ont montré une spécificité d'interaction entre PRR2 et TCP19 ou TCP20. Ces interactions stabilisent et relocalisent PRR2 dans des domaines nucléaires spécifiques. Ces données suggèrent une forte régulation post-traductionnelle de la protéine PRR2 qui pourrait s'avérer nécessaire à sa fonction biologique. / Plants are able to perceive and respond to diverse biotic or abiotic environmental cues. This ability relies on efficient signalling pathways that are ultimately associated with genetic reprograming. These responses involve various actors of the signalling pathways such as calcium (Ca2+) transients which act as a second messenger in eukaryotic cells. The variations in intracellular Ca2+ concentrations are perceived by calcium sensors. The calmodulin (CaM) is an ubiquitous Ca2+ sensor well studied both in animal and plant cells. Comparatively, plants also possess CaM-related proteins called Calmodulin-like (CMLs) which are less studied and their role in plant physiology are emerging. The objective of this PhD work was to perform the functional analysis of PRR2 (Pseudo-Response Regulator 2), a plant specific transcription factor (with a GARP DNA binding domain) previously identified as an AtCML9-interacting partner. Using diverse genetic tools, we were able to study the role of PRR2 in plant immunity using the model plant Arabidopsis thaliana and a phytopathogenic bacteria, Pseudomonas syringae. Our study has shown that PRR2 acts as a positive regulator of plant defenses upon bacterial infection. We show that PRR2 could act by modulating the biosynthesis of the salicylic acid (SA), and the production of defense-associated compounds such as PR1 and camalexin. Collectively our data indicate that PRR2 acts as a positive regulator of plant defense associated with SA. In the aim to better understand how PRR2 could be involved in different physiological responses, we search for PRR2-interacting partners. We have more precisely worked on the interactions between PRR2 and the TCPs (Teosinte branched 1, Cycloidea and PCF) which are also plant specific transcriptions factors involved in different biological processes. We showed that PRR2 specifically interact with TCP19 or TCP20. As consequences, these interactions stabilize PRR2 and relocalize the complex in specific nuclear subdomains.

Contexte : l'aldostérone (Aldo) est impliquée dans la rigidité artérielle et l'insuffisance cardiaque (IC), mais les mécanismes sous-jacents restent méconnus. La galectine-3 (Gal-3), une lectine se liant aux bêta-galactoside, joue un rôle important dans la fibrose et l'IC. Dans cette étude, nous avons recherché si la Gal-3 était impliquée dans la fibrose vasculaire induite par l'Aldo. Méthodes et résultats : Des cellules musculaires lisses vasculaires de rat (CMLVs) ont été stimulées avec de l'Aldo en combinaison avec des antagonistes du récepteur minéralocorticoïde (MR) ou des inhibiteurs de la Gal-3. L'Aldo régule l'expression de la Gal-3 via le MR dans les CMLVs. De plus, la surexpression de la Gal-3 augmente spécifiquement la synthèse de collagène de type I. Les inhibiteurs de la Gal-3 ou sa sous-expression (siRNA) bloquent la synthèse de collagène de type I induite par l'Aldo. Des rats ont été traités avec de l'Aldo + sel combiné avec du spironolactone ou de la pectine de citron modifiée (MCP) pendant 3 semaines. Les rats hypertensifs traités à l'Aldo ont présenté une hypertrophie vasculaire, une fibrose et une augmentation de l'expression aortique de Gal-3. Les traitements avec le spironolactone ou le MCP préviennent tous ces effets. Des souris sauvages (WT) et mutées pour la Gal-3 (KO) ont été traitées avec de l'Aldo pendant 6 heures. Le bolus d'Aldo augmente l'expression de la Gal-3 et du collagène de type I dans l'aorte des souris WT alors qu'aucun changement ne se produit dans les souris KO pour la Gal-3. Conclusions : Nos donnés indiquent que la Gal-3 est indispensable à la réponse fibrotique de l'Aldo dans les CMLVs in vitro et in vivo, suggérant un rôle clef pour la Gal-3 dans la fibrose vasculaire / Background. Aldosterone (Aldo) is involved in arterial stiffness and heart failure (HF), but the mechanisms have remained unclear. Galectin-3 (Gal-3), a beta-galactoside-binding lectin, plays an important role in fibrosis and HF. We here investigated whether Gal-3 is involved in Aldo-induced vascular fibrosis. Methods and Results. Rat vascular smooth muscle cells (VSMCs) were stimulated with Aldo combined with mineralocorticoid receptor (MR) antagonists and Gal-3 inhibitors. Aldo upregulated Gal-3 expression via MR in VSMCs. Moreover, Gal-3 over-expression specifically enhanced collagen type I synthesis. Gal-3 inhibitors or Gal-3 silencing (siRNA) blocked Aldo-induced collagen type I synthesis. Rats were treated with Aldo-salt combined with spironolactone or modified citrus pectin (MCP) for 3 weeks. Hypertensive Aldo-treated rats presented vascular hypertrophy, fibrosis and increased aortic Gal-3 expression. Spironolactone or MCP treatment reversed all the above effects. Wild type (WT) and Gal-3 knock-out (KO) mice were treated with Aldo for 6 hours. Aldo bolus increased aortic Gal-3 and collagen type I expression in WT mice whereas no changes occurred in Gal-3 KO mice. Conclusions. Our data indicate that Gal-3 is required for the fibrotic response to Aldo in VSMCs in vitro and in vivo, suggesting a key role for Gal-3 in vascular fibrosis

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'anion superoxyde peut agir comme une molécule de signalisation ou comme un facteur préjudiciable selon sa concentration, l'organe cible, et selon la présence ou non d'antioxydants neutralisants. Actuellement, dans les cellules musculaires lisses (CMLs) vasculaires, les effets de l'anion superoxyde sur les différentes voies de transduction du signal et sur les interactions croisées entre ces voies ne sont pas encore définies. Par conséquent, une meilleure connaissance des effets de l'anion superoxyde sur les différentes voies de signalisation pourrait fournir une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents aux fonctions altérées des CMLs vasculaires observées dans des conditions pathologiques. L'objectif général de cette étude était de caractériser et d'évaluer le rôle modulateur de l'anion superoxyde, produit par la réaction de l'hypoxanthine avec la xanthine oxidase, sur les activités de différentes voies de signalisation dans les CMLs vasculaires, et de déterminer si la sensibilité de différentes voies de signalisation à l'anion superoxyde était altérée dans l'hypertension artérielle. Le projet de ce programme de recherche était basé sur les principaux postulats suivants : (1) l'anion superoxyde pourrait affecter sélectivement la production d'inositol 1,4,5-triphosphates (IP3), de GMPc, ou d'AMPc dans les CMLs vasculaires; (2) le rôle modulateur de l'anion superoxyde pourrait être dû à une altération des interactions croisées entre différentes voies de signalisation; et (3) les anomalies observées dans les CMLs vasculaires chez le rat spontanément hypertendu (SHR) pourraient être reliées à des altérations des différentes voies de signalisation induites par l'anion superoxyde. Une production augmentée d'1P3induite par l'anion superoxyde dans les CMLs d'aorte de rat ou d'artère mésentérique en culture a été démontrée pour la première fois dans cette étude. L'anion superoxyde a augmenté la formation d'IP3d'une manière concentration-dépendante et temps-dépendante. La superoxyde dismutase (SOD), mais non la catalase, a inhibé significativement la formation d'IP3 induite par l'anion superoxyde. L'inhibition de la phospholipase C (PLC) a aboli l'effet de l'anion superoxyde sur la formation d'1P3. La génistéine et la tyrphostine A25, deux inhibiteurs de la tyrosine kinase, ont aussi inhibé significativement la formation d'IP3induite par l'anion superoxyde. L'utilisation d'anticorps anti-PLCy a atténué significativement la formation d'1P3induite par l'anion superoxyde. De plus, le taux d'expression des protéines de la PLCy a été augmenté après l'exposition des CMLs à l'anion superoxyde. Ces observations suggèrent donc que dans les CMLs vasculaires la formation d'1P3 induite par l'anion superoxyde pourrait être en grande partie secondaire à une augmentation de l'activité de la tyrosine kinase liée aux voies de signalisation de la PLCy. En ce qui concerne la voie du GMPc, l'anion superoxyde a diminué significativement les niveaux de base de GMPc et supprimé aussi l'augmentation des niveaux de GMPc induite par des stimulateurs de la guanylyl cyclase, le nitroprussiate de sodium (NPS) ou la s-nitroso-nacétylpénicillamine (SNAP). La formation d'1P3stimulée par l'anion superoxyde a été significativement inhibée par le NPS ou la SNAP, mais potentialisée de façon importante par un inhibiteur de la guanylyl cyclase l'ODQ ou par le KT5823 (un inhibiteur de la protéine kinase dépendant du GMPc). Cependant, l'anion superoxyde n'a pas eu d'effet sur les niveaux de base d'AMPc ou sur la production d'AMPc induite par la forskoline et de plus, l'inhibition de l'adénylyl cyclase ou de la protéine kinase dépendante de l'AMPe n'a pas affecté la formation d'lP3stimulée par l'anion superoxyde. Ces données, par conséquent, suggèrent que l'inhibition de la formation de GMPc par l'anion superoxyde contribue probablement à l'activation de la formation d'1P3induite par l'anion superoxyde en atténuant le rétrocontrôle inhibiteur du GMPc sur les voies de signalisation liées à la PLC, tandis que la voie de signalisation de l'AMPc ne serait pas impliquée dans la formation d'EP3induite par l'anion superoxyde. Dans les CMLs vasculaires de rat SHR, les effets de l'anion superoxyde ont été plus puissants que dans les CMLs de rat WKY, en ce qui concerne l'augmentation de formation d'1P3, la diminution des taux de GMPc et la facilitation induite par l'anion superoxyde des interactions croisées entre les voies du GMPc et de 1'IP3. Dans les CMLs vasculaires des deux souches de rat, la formation d'IP3induite par l'anion superoxyde a été inhibée par une variété d'antioxydants, dont la N-acétylcystéine, l'acide a-lipoïque, la mélatonine et la SOD. Il apparaît donc vraisemblable que l'hypersensibilité à l'anion superoxyde des voies de 1'IP3et du GMPc puissent contribuer à l'augmentation du tonus vasculaire et de la réactivité des CMLs dans l'hypertension artérielle. Nous avons aussi investigué si l'effet de la mélatonine était dû à ses propriétés antioxydantes. Un effet inhibiteur plus important de la mélatonine sur la contraction aortique induite par la norépinéphrine (NE) a été observé chez les rats SHR en comparaison avec les rats Wistar-Kyoto (WKY). L'inhibition par la mélatonine de la formation d'IP induite par la NE a été aussi plus importante dans les CMLs aortiques de rat SHR que dans celles de rat WKY. Les effets plus puissants de la mélatonine chez le rat SHR, qui ont été aussi observés avec la SOD, mais non avec la catalase, ne sont pas dûs à l'activation des récepteurs à la mélatonine ou des récepteurs a-adrénergiques. Ces résultats indiquent que les effets anti-hypertenseurs de la mélatonine sont largement dûs à l'inactivation de l'anion superoxyde, et que les niveaux endogènes d' antioxydants ne parviennent pas à contrecarrer les niveaux accrus d'anion superoxyde produits chez le rat SHR. En conclusion, cette étude révèle une variété de nouveaux mécanismes de signalisation de l'anion superoxyde. Pour la première fois, il a été démontré que l'anion superoxyde active l'hydrolyse des phosphoinositides et augmente les taux d'IP3dans les CMLs vasculaires, principalement par la stimulation de la tyrosine kinase liée à la voie de signalisation de la PLCy. Il a aussi été observé que l'anion superoxyde réduit la formation de GMPc et supprime l'inhibition croisée de 1'1P3par le GMPc, facilitant ainsi la formation d'1P3. Les effets sélectifs de l'anion superoxyde sur les voies de 1'IP3et du GMPc, ainsi que l'existence d'une inhibition croisée de la formation d'1P3par la voie du GMPc, révèlent des mécanismes nouveaux pour expliquer le rôle modulateur de l'anion superoxyde sur les voies de signalisation dans les CMLs. Par conséquent, les effets plus puissants de l'anion superoxyde sur la signalisation de la voie de 1'IP3et de la voie du GMPc dans les CMLs vasculaires de rat SHR, effets qui ont été démontrés pour la première fois dans cette étude, pourraient être responsables des altérations des mécanismes de transduction du signal cellulaire chez le rat SHR et ainsi contribuer au développement et/ou au maintien de l'hypertension artérielle. Ces observations permettent donc d'imaginer de nouvelles orientations pour le développement de nouvelles stratégies pour la prévention ou le traitement de l'hypertension artérielle. / Superoxide anion can act as a signalling molecule or a detrimental factor depending on its concentration, the targeted organ, and the presence of counteracting antioxidants. The effects of superoxide on different signal transduction pathways and on the cross-talk interactions among these pathways in vascular smooth muscle cells (SMCs) are presently still unsettled. Therefore, a better knowledge on the effects of superoxide on different signalling pathways may provide a better understanding of the mechanisms underlying the altered functions in vascular SMCs observed in pathological conditions. The general objective of this study was to characterize and evaluate the modulating role of superoxide generated by the hypoxanthine and xanthine oxidase reaction on the activities of different signalling pathways in vascular SMCs and to investigate whether the sensitivities of different signalling pathways to superoxide were altered in hypertension. The design of the present research program was based on the following major postulates. (1) superoxide might selectively affect the generation of inositol 1,4,5-triphosphates (IP3), cGMP, or cAMP in vascular SMCs; (2) the modulating role of superoxide might be mediated by alteration in the cross-talk interactions among different signalling pathways; and (3) the abnormalities observed in vascular SMCs from spontaneously hypertensive rats (SHR) might be related to the alterations induced by superoxide on different signalling pathways. An enhanced production of 1P3induced by superoxide in cultured SMCs from rat aorta or mesenteric artery was demonstrated, for the first time, in this study. Superoxide increased 1P3 formation in a concentration- and time-dependent manner. Superoxide dismutase (SOD), but not catalase, significantly inhibited the superoxide-increased 1P3formation. The inhibition of phospholipase C (PLC) abolished the effect of superoxide on IP3formation. Genistein and tyrphostin A25, two tyrosine kinase inhibitors, also significantly inhibited the superoxideinduced IP3formation. The application of antibody against PLCI, significantly attenuated the superoxide-induced 1P3formation. Moreover, the expression level of PLC7proteins was increased after exposing SMCs to superoxide. These observations thus suggest that superoxideinduced IP3 formation may be in a great part secondary to an increase in the activity of tyrosine kinase-link PLCy signalling pathways in vascular SMCs. Concerning the cGMP pathway, superoxide significantly decreased the basal levels of cGMP and also suppressed the rise in cGMP levels induced by guanylyl cyclase stimulator sodium nitroprusside (SNP) or s-nitroso-n-acetylpenicillamine (SNAP). The superoxide-induced IP3 formation was significantly inhibited by SNP or SNAP, but markedly potentiated by a guanylyl cyclase inhibitor ODQ or KT5823 (a cGMP-dependent protein kinase inhibitor). However, superoxide had no effect on the basal levels of cAMP or the forskolin-induced cAMP production and moreover, the inhibition of adenylyl cyclase or cAMP-dependent protein kinase did not affect the superoxide-enhanced IP3formation. These data, therefore, suggest that the reduced cGMP formation by superoxide probably contributes to the superoxide induced activation of 1P3 formation by lifting the inhibitory feedback of cGMP on the PLC pathway(s), whereas, the cAMP pathway may not be involved in the superoxide-induced IP3formation. In vascular SMCs from SHR, the effects of superoxide were more potent than in SMCs from WKY, including the increase in 1P3 formation, the decrease in cGMP levels, and the superoxide-induced facilitation of the cross-talk interaction between cGMP and IP3pathways. The superoxide-induced 1P3formation was inhibited by a variety of antioxidants, including nacetylcysteine, cc-lipoic acid, melatonin and SOD, in vascular SMCs from both strains. It thus appears that the hypersensitivity of 1P3and cGMP pathways to superoxide is likely to contribute to the increased vascular tone and reactivity of SMCs in hypertension. Whether the effect of melatonin is due to its antioxidant properties was also explored. A greater inhibitory effect of melatonin on the norepinephrine (NE)-induced aortic contraction was observed in SHR than in Wistar-Kyoto rats (WKY). The inhibition of the NE-induced IP formation by melatonin was also greater in aortic SMCs from SHR than that from WKY. The enhanced effects of melatonin in SHR, which were found to be similarly enhanced with SOD but not with catalase, were not mediated by melatonin receptors or oc-adrenoceptors. These results indicate that the anti-hypertensive effects of melatonin are largely due to the scavenging of superoxide, and that the levels of endogenous antioxidants may not counteract the levels of overproduced superoxide in SHR. In conclusion, this study reveals a variety of novel signalling mechanisms for superoxide. For the first time, it was demonstrated that superoxide activates the hydrolysis of phosphoinositides and increases IP3levels in vascular SMCs mainly through the stimulation of tyrosine kinase-link PLCy signal pathway. It was also found that superoxide reduces cGMP formation and suppresses the cross-inhibition of IP3by cGMP, thus facilitating 1133formation. The selective effects of superoxide on 1133and cGMP pathways as well as the existence of a cross-inhibition of IP3formation by cGMP pathway provide novel mechanisms for the signalling role of superoxide in vascular SMCs. Therefore, the altered signalling effects of superoxide on the IP3pathway and the cGMP pathway, which were demonstrated in vascular SMCs from SHR for the first time in this study, could thus be responsible for the alterations in cellular signal transduction mechanisms in SHR and might contribute to the development and/or maintenance of hypertension. These observations could provide new avenues for the development of new strategies for the prevention or treatment of hypertension.