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

Malgré l'augmentation constante de l'efficacité des cellules photovoltaïques multi-jonctions destinées au photovoltaïque concentré, des pertes de performances subsistent à haute concentration solaire. Elles sont principalement causées par un ombrage excessif dû aux métallisations ou par effet Joule à cause de la résistance série. Une des solutions à ce problème est de reporter le contact métallique en face avant sur la face arrière grâce à des vias métallisés et isolés électriquement. Avec cette architecture, les pertes dues à l'effet Joule et à l'ombrage seront limitées et des gains en efficacité sont attendus. Toutefois, l'intégration de vias sur des cellules photovoltaïques triple jonction favorise la recombinaison électron-trou en surface et peut provoquer une perte de performances de ces dispositifs. Ce mémoire présente les travaux de recherche effectués visant à étudier précisément cette problématique ainsi qu'à proposer des solutions pour limiter ces pertes. L'objectif est d'évaluer les pertes de performances de cellules photovoltaïques triple jonction suite à l'intégration de vias. Dans un second temps, l'objectif secondaire vise à limiter les pertes grâce à des traitements de passivation. Les résultats et solutions qu'apporte ce projet représentent une étape clé dans la réalisation de cette nouvelle architecture de contact électrique pour cellules photovoltaïques. En effet, les conclusions de ce projet de recherche permettent de valider la possibilité d'obtenir des gains en efficacité grâce à cette architecture. De plus, les procédés de microfabrication présentés dans ce projet de recherche proposent des solutions afin d'intégrer des vias sur ces hétérostructures tout en limitant les pertes en performances.

Le CD40 ligand (CD40L) est une molécule inflammatoire appartenant à la famille du Facteur de Nécrose Tumorale ("Tumor Necrosis Factor", TNF), originalement identifié au niveau des cellules immunitaires. L’interaction du CD40L avec son récepteur de haute affinité présent sur les cellules B, le CD40, est d’une importance cruciale à la production d’immunoglobulines lors de la réponse immunitaire. Aujourd’hui, nous savons que ces deux molécules qui constituent l’axe CD40/CD40L sont aussi exprimées au niveau des cellules du système vasculaire et occupent une place importante dans une variété de réactions inflammatoires, de sorte que le CD40L est présentement reconnu comme une molécule thrombo-inflammatoire prédictive des évènements cardiovasculaires. Les plaquettes sont la principale source du CD40L soluble ("soluble CD40L", sCD40L) plasmatique et il fut démontré être impliqué dans l’activation plaquettaire, malgré que son impact exact sur la fonction plaquettaire et les mécanismes sous-jacents demeurent inconnus. Ainsi, le but de ce projet était de déterminer l’impact du sCD40L sur la fonction plaquettaire et d’élucider les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents. Les objectifs spécifiques étaient : 1) d’évaluer l’impact du sCD40L sur l’activation et l’agrégation plaquettaire in vitro; 2) de déterminer le récepteur cible (CD40 ou autre) impliqué dans ces effets; 3) de décortiquer les voies signalétiques intracellulaires et moléculaires induites par le sCD40L, impliquant la participation potentielle de la famille du facteur associé du récepteur du TNF ("Tumor Necrosis Factor Receptor Associated Factor", TRAF) et 4) d’analyser l’effet du sCD40L sur la formation du thrombus in vivo. Le sCD40L augmente fortement l’activation et l’agrégation plaquettaire induite par de faibles doses d’agonistes. Les plaquettes humaines traitées avec une forme mutante du sCD40L qui n’interagit pas avec le CD40 et les plaquettes de souris CD40 déficientes (CD40-/-) ne furent pas en mesure d’induire ces effets. De plus, nous démontrons la présence de plusieurs membres de la famille des TRAFs dans les plaquettes, parmi lesquels seulement TRAF-2 interagit avec le CD40 suite à la stimulation par le sCD40L. Le sCD40L agit sur les plaquettes au repos par l’entremise de la protéine Rac1 et de sa cible en aval, soit la protéine kinase activatrice du mitogène p38 ("Mitogen Activating Protein Kinase", MAPK). Ceci mène ultimement au changement de forme plaquettaire et à la polymérisation de l’actine. Par ailleurs, il est intéressant de noter que les souris CD40-/- démontrent un défaut significatif de l’agrégation plaquettaire en réponse au collagène, ce qui souligne l’importance du CD40 dans les interactions plaquettes-plaquettes. Dans un deuxième temps, le sCD40L amplifie l’agrégation plaquettaire en sang complet, accélère les temps de thrombose in vitro mesurés à l’aide du système PFA-100 et augmente l’adhésion plaquettaire au collagène sous condition de flux, le tout par l’entremise du CD40. Finalement, dans un modèle de thrombose artérielle murin, l’infusion du sCD40L exacerbe la formation du thrombus chez les souris du type sauvage ("Wild Type", WT), mais non chez les souris CD40-/-. Ceci fut en plus associé à une augmentation significative du nombre de leucocytes au sein du thrombus des souris WT traitées à l’aide du sCD40L, tel que démontré par marquage immuno-histologique anti-CD45 et par quantification des coupes artérielles par microscopie optique. En résumé, ce projet identifie une nouvelle voie signalétique, TRAF-2/Rac1/p38 MAPK, en réponse au sCD40L et démontre ses effets sur l’activation et l’agrégation plaquettaire. De manière encore plus importante, nous démontrons pour la première fois la présence d’une corrélation positive entre les niveaux circulants du sCD40L et la thrombose artérielle, tout en soulignant l’importance du CD40 dans ce processus. Ainsi, le sCD40L constitue un activateur important des plaquettes, les prédisposant à une thrombose exacerbée en réponse au dommage vasculaire. Ces résultats peuvent expliquer le lien étroit qui existe entre les niveaux circulants du sCD40L et l’incidence des maladies cardiovasculaires. / CD40 ligand (CD40L) is an inflammatory molecule of the tumor necrosis factor (TNF) superfamily originally identified on cells of the immune system. Interaction of CD40L with its respective receptor on B cells, CD40, is of critical importance for immunoglobulin isotype switching during the immune response. Today, we know that these two molecules are also present on cells of the vascular system and have important implications in various inflammatory reactions, such that CD40L is now regarded as a thrombo-inflammatory molecule that predicts cardiovascular events. Platelets constitute the major source of soluble CD40L (sCD40L) found in plasma and it has been shown in return to influence platelet activation, albeit the exact functional impact and underlying mechanisms remain undefined. Hence, this project was designed to investigate the effects of sCD40L on platelet function and to elucidate the cellular and molecular mechanisms involved. The specific aims of this study are four fold: 1) evaluate the impact of sCD40L on platelet activation and aggregation in vitro; 2) determine through which receptor (CD40 or other) these responses are mediated; 3) elucidate the underlying intracellular signalling pathways and molecular mechanisms involved, including the potential participation of the Tumor Necrosis Factor Receptor Associated Factor (TRAF) family and 4) assess the impact of sCD40L on thrombus formation in vivo. sCD40L strongly enhances activation and aggregation of washed human platelets induced by sub-threshold concentrations of agonists. Human platelets treated with a mutated form of sCD40L that does not bind CD40 and CD40 deficient (CD40-/-) mouse platelets failed to elicit such responses. Furthermore, we found that platelets express multiple members of the TRAF family, among which only TRAF-2 associates with CD40 upon sCD40L stimulation. Noticeably, sCD40L primes resting platelets through activation of the small GTPase Rac1 and its downstream target p38 mitogen activating protein kinase (MAPK), which leads to platelet shape change and actin polymerization. Interestingly, CD40-/- mice exhibit impaired platelet aggregation in response to collagen, thus highlighting the importance of CD40 in platelet-platelet interactions. Moreover, sCD40L dose-dependently enhances whole blood platelet aggregation and accelerates platelet function analyzer (PFA)-100 closure times in a CD40-dependant fashion. Preincubation of whole blood with sCD40L significantly increases platelet adhesion to collagen in an ex-vivo perfusion system under flow. In addition, in a ferric chloride-induced murine arterial thrombosis model, infusion of sCD40L exacerbates thrombus formation in wild type (WT), but not in CD40-/- mice. This was further associated with increased leukocyte infiltration within the thrombus mass of WT mice treated with sCD40L. In this project, we identify a new TRAF-2/Rac1/p38 MAPK signaling pathway in response to sCD40L and its effects on platelet activation and aggregation. More importantly, we establish a direct positive correlation between levels of sCD40L and thrombus formation in vivo, while highlighting the requirement of CD40 in this process. Thus, sCD40L is an important platelet primer predisposing platelets to enhanced thrombus formation in response to vascular injury. These results may explain the link between circulating levels of sCD40L and the occurrence of cardiovascular diseases.

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

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

CD20 est une phosphoprotéine transmembranaire exprimée spécifiquement à la surface des lymphocytes B. Malgré les nombreuses études qui ont montré son implication dans le flux calcique, son rôle physiologique est assez mal connu. Cependant, des études récentes ont démontré que CD20 peut jouer un rôle important dans la mort cellulaire. D’ailleurs, le rituximab, un anticorps monoclonal chimérique dirigé contre CD20 humain, a montré son efficacité dans le traitement de nombreuses maladies auto-immunes. Cet anticorps est capable d’induire une profonde déplétion des lymphocytes B, qui va également interférer avec la coopération T et la sécrétion de cytokines. En plus, l’engagement du CD20 à la surface des cellules induit la mort cellulaire, alors que la partie cytoplasmique de cette molécule ne possède pas un motif de mort. Donc, il est possible que cette réponse soit médiée par des molécules qui semblent être associées au CD20 comme CD40. En effet, CD40, une glycoprotéine transmembranaire de type I, est un composant majeur du système immunitaire, dont l’engagement pourrait moduler la fonction cellulaire et même conduire à la mort rapide des cellules B. Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l’étude de la mort cellulaire induite par un anti-CD20, le rituximab, ainsi que l’étude du rôle de l’association CD20/CD40 dans la mort cellulaire médiée par cet anticorps. Nos résultats montrent que la mort cellulaire induite par le rituximab varie en fonction du type cellulaire et du niveau d’expression du CD20, et que la présence du CD40 à la surface des cellules augmente l’activité de la mort cellulaire induite par le rituximab. En plus, CD20 et CD40 sont associés à la surface cellulaire, et la partie cytoplasmique n’est pas impliquée dans cette association mais semble être importante dans la mort cellulaire induite via CD20. / CD20 is a transmembrane phosphoprotein specifically expressed at the surface of B cells. Despite the many studies that have shown its involvement in calcium flux, its physiological role is poorly understood. However, recent studies have shown that CD20 can play an important role in cell death. Moreover, rituximab, a chimeric monoclonal antibody directed against human CD20, has shown efficacy in the treatment of many autoimmune diseases. Indeed, this antibody is able to induce a profound depletion of B cells and interfere in T cooperation and secretion of cytokines. In addition, the engagement of CD20 at the cell surface induces cell death, while the cytoplasmic portion of this molecule has no death domain. So, it is possible that this response is mediated by molecules that could be associated with CD20, like CD40. In fact, CD40, a type I transmembrane glycoprotein, is a major component of the immune system. The engagement of CD40 can modulate cellular function and may even lead to rapid B cell death. The work presented in this thesis will focus on the study of cell death induced by an anti-CD20, rituximab, and on the role of the association of CD40 with CD20 at the cell surface in susceptibility to cell death mediated by this antibody. Our results show that cell death induced by rituximab depends on cell type and on the levels of expression of CD20, and that the presence of CD40 at the cell surface increases cell death induced by rituximab. In addition, CD20 and CD40 are associated at the cell surface, and the cytoplasmic portion is not involved in this association but seems to be important in induction of cell death by CD20.

Le CD40 est un membre de la famille des récepteurs du facteur de nécrose tumorale ("Tumour necrosis factor", TNF), initialement identifié sur des cellules de carcinome de la vessie. L'interaction du CD40 avec son ligand (CD40L) est d'une importance cruciale pour le développement des cellules B et de la commutation d'isotype au cours de la réponse immunitaire acquise. L'expression du complexe CD40/CD40L était initialement cru d'être limiter aux cellules du système immunitaire, mais aujourd'hui il est bien connu que ce complexe est également exprimé sur les cellules du système circulatoire et vasculaire, et est impliqué dans diverses réactions inflammatoires; de sorte que le CD40L est maintenant considéré comme une molécule thrombo-inflammatoire prédictive des événements cardiovasculaires. Les plaquettes expriment constitutivement le CD40, alors que le CD40L n'est exprimé que suite à leur l'activation. Il est ensuite clivé en sa forme soluble (sCD40L) qui représente la majorité du sCD40L en circulation. Il fut démontré que le sCD40L influence l'activation plaquettaire mais son effet exact sur la fonction plaquettaire, ainsi que les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à son action demeurent inconnus. Ainsi, ce projet a été entrepris dans le but d’adresser les objectifs spécifiques suivants: 1) évaluer les effets in vitro du sCD40L sur l'activation et l'agrégation plaquettaire; 2) identifier les récepteurs plaquettaires impliqués dans l’action du sCD40L; 3) élucider les voies signalétiques intracellulaires induits par le sCD40L; 4) évaluer les effets du sCD40L sur la formation de thrombus in vivo. Nous avons trouvé que le sCD40L augmente fortement l'activation et l'agrégation des plaquettes en réponse à de faibles concentrations d'agonistes. Les plaquettes humaines traitées avec une forme mutante du sCD40L qui n'interagit pas avec le CD40, et les plaquettes de souris déficientes en CD40 ne furent pas en mesure d'induire de telles réponses, indiquant que le récepteur principal du sCD40L au niveau des plaquettes est le CD40. En plus, nous avons identifié la présence de plusieurs membres de la famille du facteur associé du récepteur du TNF ("TNF receptor-associated factor", TRAF) dans les plaquettes et nous avons montré que seulement le TRAF2 s'associe avec le CD40 suite à la stimulation par le sCD40L. Nos résultats indiquent aussi que le sCD40L agisse sur les plaquettes au repos par l'entremise de deux voies signalétiques distinctes. La première voie implique l'activation de la petite GTPase Rac1 et de sa cible en aval, soit la protéine kinase p38 activée par le mitogène ("p38 mitogen-activated protein kinase", p38 MAPK ), menant au changement de forme plaquettaire et à la polymérisation de l'actine; alors que la deuxième voie implique l'activation de la cascade signalétique du NF-kB. Par ailleurs, à la suite d'une lésion artérielle induite par le chlorure de fer, le sCD40L exacerbe la formation de thrombus et l'infiltration leucocytaire au sein du thrombus dans les souris du type sauvage, mais pas chez les souris déficientes en CD40. En conclusion, ce projet a permis d'identifier pour la première fois deux voies signalétiques distinctes en aval du CD40 plaquettaire et a permis d'établir leur implication dans l'activation et l'agrégation plaquettaire en réponse au sCD40L. De manière plus importante, ce projet nous a permis d'établir un lien direct entre les niveaux élevés du sCD40L circulant et la formation de thrombus in vivo, tout en soulignant l'importance du CD40 dans ce processus. Par conséquent, l'axe CD40/CD40L joue un rôle important dans l'activation des plaquettes, les prédisposant à une thrombose accrue en réponse à une lésion vasculaire. Ces résultats peuvent expliquer en partie la corrélation entre les taux circulants élevés du sCD40L et l'incidence des maladies cardiovasculaires. / CD40 is a member of the tumour necrosis factor (TNF) receptor family, originally identified on human bladder carcinoma cells. Interaction of CD40 with its ligand (CD40L) is of crucial importance for B cell development and immunoglobulin isotype switching during the adaptive immune response. Expression of the CD40/CD40L dyad was initially thought to be restricted to cells of the immune system, but today it is known to be also expressed on cells of the circulatory and vascular systems, and have important implications in various inflammatory reactions, such that CD40L is now regarded as a thrombo-inflammatory molecule and a reliable predictor of cardiovascular events. Platelets constitutively express CD40, whereas CD40L is expressed upon activation and subsequently cleaved into its soluble form (sCD40L), accounting for the majority of circulating sCD40L. Soluble CD40L has been shown to influence platelet activation but its precise effect on platelet function, and the underlying cellular and molecular mechanisms remain undefined; hence the purpose of this project. The specific aims of this study are: 1) to evaluate the in vitro effects of sCD40L on platelet activation and aggregation; 2) to determine the receptor(s) on platelets involved in the action of sCD40L; 3) to elucidate the intracellular signalling pathways induced by sCD40L; and 4) to evaluate the in vivo effects of sCD40L on thrombus formation. We have showed that sCD40L strongly enhances activation and aggregation of washed human platelets in response to sub-threshold concentrations of agonists. Human platelets treated with a mutated form of sCD40L that lacks CD40 binding, and platelets from CD40 deficient mice failed to elicit such responses, indicating that CD40 is the major platelet receptor for sCD40L. Moreover, we identified the presence of multiple members of the TNF receptor-associated factor (TRAF) in platelets and showed that only TRAF2 associates with CD40 after sCD40L stimulation. Interestingly, sCD40L primes resting platelets through two distinct signalling pathways. The first pathway involves activation of the small GTPase Rac1 and its downstream target p38 mitogen-activated protein kinase, leading to platelet shape change and actin polymerization; whereas the second pathway involves activation of the NF-κB signalling cascade. Furthermore, sCD40L exacerbates thrombus formation and leukocyte infiltration within the thrombus mass in wild-type mice but not in CD40 deficient mice following ferric chloride-induced arterial injury. In conclusion, we have identified for the first time two distinct signalling pathways downstream of platelet CD40, and established their implication in platelet activation and aggregation in response to sCD40L. Noticeably, we established a direct link between elevated levels of sCD40L and in vivo thrombus formation, while emphasizing the requirement of CD40 in this process. Therefore, the CD40/CD40L dyad plays an important role in platelet priming that predisposes platelets to enhanced thrombus formation in response to vascular injury. These results may partly explain the correlation between elevated circulating levels of sCD40L and the incidence of cardiovascular diseases.

La famille des protéines kinases C (PKC) est essentielle pour la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine qui signale et active les plaquettes via les proteases activated receptors (PAR-1 et PAR-4) et le GPIbα. Ces derniers constituent les récepteurs de moyenne/faible et de hautes affinités pour la thrombine, respectivement. L’isoforme PKCδ régule positivement ou négativement la fonction des plaquettes tout dépendamment de la nature du stimulus. Cependant, son importance dans la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine en aval de la GPIbα reste inconnue. L’objectif principal de ce projet de doctorat était de déterminer l'implication de l'axe thrombine/GPIbα/PKCδ dans la fonction plaquettaire et d’évaluer le rôle de cet axe dans la régulation de la thrombose. Dans les plaquettes humaines, le prétraitement avec l'inhibiteur spécifique de la PKCδ δ(V1-1)TAT, a significativement potentialisé l'activation et l’agrégation des plaquettes en réponse à de faibles concentrations de α-thrombine, mais pas en réponse à la γ-thrombine ou aux agonistes des PARs. Ce phénomène de potentialisation a été associé à une sécrétion accrue de granules, de génération de thromboxane A2 (TXA2) et une phosphorylation de la PKCδ sur la Tyr311, qui ont toutes été prévenues par l’inhibition spécifique du GPIbα à l’aide d’un anticorps monoclonal bloquant. En outre, l'inhibition de la p38 MAPK, ERK1/2 et le TXA2 a inversé ce processus de potentialisation. Les plaquettes murines déficientes en PKCδ étaient aussi plus réactives à la thrombine et ont montré une augmentation significative de l'agrégation, alors qu’une étude menée in vivo chez la souris PKCδ- /- a montré, suite à une stimulation par α-thrombine, une réaction thrombotique accrue caractérisée par une diminution significative du temps de saignement ainsi qu’une formation de thrombo-embolies pulmonaires. En bloquant le GPIbα, ces effets ont été renversés. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives quant au rôle de la PKCδ dans les plaquettes en aval de GPIbα, où elle régule négativement la fonction plaquettaire en réponse à la thrombine. Ainsi, l'axe thrombine/GPIbα/PKCδ dans les plaquettes pourrait représenter un régulateur critique de la fonction plaquettaire et l'hémostase, et le dysfonctionnement de cette voie pourrait conduire à des événements thrombotiques. / The protein kinase C (PKC) family is essential for platelet function in response to thrombin, which signals and activates platelets via protease-activated receptors (PARs) and GPIbα, the low/medium and high affinity receptors in human platelets, respectively. PKCδ positively and negatively regulates platelet function depending on the nature of the stimulus. However, its importance in platelet function in response to thrombin downstream of GPIbα remains unknown. Here, we aimed to determine the involvement of the thrombin/GPIbα/PKCδ axis in platelet function and investigate the relevance of this axis in regulating thrombosis. In human platelets, pre-treatment with the specific PKCδ inhibitor δ(V1-1)TAT significantly potentiated platelet activation and aggregation in response to a priming concentration of α-thrombin, but not to γ-thrombin or PAR agonists. This potentiation process was associated with enhanced granule secretion, TXA2 generation and PKCδ phosphorylation on Tyr311, all of which were prevented by GPIbα blockade. Moreover, inhibition of p38 MAPK, Erk1/2 and TXA2 reverses this potentiation process. Platelets from PKCδ-/- mice show increased aggregation, whereas PKCδ-/- mice exhibit significantly decreased in vivo tail bleeding times and exacerbated pulmonary thrombo-emboli in response to α-thrombin. Blockade of GPIbα protects PKCδ-/- mice from these effects. This study adds new insights into the role of PKCδ in platelets downstream of GPIbα, where it negatively regulates platelet function in response to thrombin. Thus, the thrombin/GPIbα/PKCδ axis in platelets may represent a critical regulator of platelet function and hemostasis, and dysfunction of this pathway could lead to adverse thrombotic events.

Le facteur de transcription Growth factor independent 1b (GFI1b) est impliqué à différents stades dans la régulation de l'hématopoïèse. Il est notamment fortement exprimé dans les cellules souches hématopoïétiques et au cours de la différenciation des cellules des lignées érythroïdes et mégacaryocytaires. Grâce à un modèle de délétion conditionnelle chez la souris par le système CreLox, nous avons montré que l'absence de GFI1b entraîne une prolifération de cellules mégacaryocytaires incapables de produire des plaquettes. Notre étude ne permet pas de confirmer formellement la prolifération des cellules souches dans la moelle osseuse précédemment observée par notre équipe dans un autre modèle murin. En revanche, les souris GFI1b "knockout" présentent une augmentation des cellules souches circulantes dans le sang périphérique. Une analyse moléculaire préliminaire montre que GFI1b pourrait influer sur la régulation par le cycle circadien de la mobilisation de ces cellules dans le sang. Finalement, notre étude des effets biologiques de la délétion de GFI1b dans le compartiment hématopoïétique des souris adultes nous a permis de définir de façon plus précise le rôle de GFI1b dans l'hématopoïèse et de confirmer son rôle majeur dans la régulation de la mégacaryopoïèse et la production de plaquettes matures. / Growth factor independent 1b (GFI1b) is a transcription factor implicated in the regulation of hematopoiesis. It is highly expressed in hematopoietic stem cells (HSCs) and throughout the differentiation of erythroid and megakaryocytic lineages. Using a CreLox system, we have generated mice in which GFI1b is conditionally deleted in megakaryocytic lineages. These mice exhibit a strong proliferation of immature megakaryocytes, which are unable to produce platelets. We were unable to confirm the results of a previously published study from our group, which reported an increase of hematopoietic stem cells in the bone marrow using a different mouse model. However, in agreement with this publication, an increase in the circulating HSC pool can be detected in our GFI1b knockout mice. A preliminary analysis of the molecular role of GFI1b suggests that this transcription factor might be implicated in the circadian regulation of HSC mobilization in the blood. Finally, our experiments on the biological effects of the deletion of GFI1b in the adult murine hematopoietic compartment allowed us to better understand the role of GFI1b in hematopoiesis, and to confirm the major contribution of GFI1b to the development of megakaryocytes and the production of mature platelets.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.