Dans cette étude, les effets toxiques de la nicotine, seule et en combinaison avec le lipopolysaccharide de bactéries parodontopathogènes, sur les cellules épithéliales et les fibroblastes d'origine buccale ont été déterminés. La capacité de polyphenols à neutraliser les effets cytotoxiques et inflammatoires de la nicotine a également été évaluée. Les cellules mucosales buccales ont été traitées avec la nicotine (± lipopolysaccharide), en présence et en absence de polyphenols. La viabilité cellulaire a été évaluée à l'aide d'un test colorimétrique mesurant la respiration cellulaire alors que la sécrétion de cytokines a été déterminée par un test immuno-enzymatique. Il a été démontré que la nicotine cause une perte de viabilité cellulaire de manière dose-dépendante. Une combinaison de nicotine et de lipopolysaccharide a entraîné des effets cytotoxiques additifs. Certaines anthocyanines pures ou présentes dans un extrait de cassis de même que l'épigallocatéchine-3-gallate ont permis de neutraliser les effets cytotoxiques et inflammatoires induits par la nicotine. Les résultats de cette étude supportent le potentiel thérapeutique des polyphenols pour la maladie parodontale.

L’immaturité pulmonaire caractérisée par un défaut en surfactant est très fréquente chez le nouveau-né prématuré, particulièrement chez les plus jeunes. La sévérité du syndrome de détresse respiratoire (SDR) et le taux de mortalité qui y est associé ont été considérablement réduits par l’administration anténatale de glucocorticoïdes. En plus, les traitements administrant du surfactant exogène, qui compense l’immaturité, et l’amélioration des protocoles de ventilation assistée ont contribué à ces progrès. Toutefois, le SDR reste plus fréquent chez les enfants de sexe masculin que féminin. Le sexe fœtal est alors un facteur déterminant dans les processus de développement et de maturation pulmonaire où la maturation des pneumocytes de type II marque le début de la montée de synthèse et de la sécrétion du surfactant. Chez l’enfant né prématurément, la structure du poumon est simplifiée. Les saccules distales sont indifférenciées, les parois paraissent plus larges et on observe un faible développement microvasculaire. Le poumon verra sa surface alvéolaire augmenter vers la 30e semaine de gestation tandis que la septation alvéolaire des saccules distales commencera vers la 32e semaine de gestation. Durant cette maturation structurale du poumon, des interactions entre le mésenchyme et l’épithélium vont être impliquées dans la régulation de différents processus via des facteurs paracrines. Chez le garçon, la maturation est retardée par les androgènes, conduisant à un délai dans la synthèse du surfactant pulmonaire. Dans le but de développer de nouvelles cibles pharmacologiques, nous avons étudié les différences temporelles et sexuelles dans les transcriptomes des cellules fibroblastiques et épithéliales pulmonaires chez la souris durant les jours de gestation 17 .5, 18.0 et 18.5. Nous avons utilisé une approche de biopuce ADN durant une fenêtre de gestation qui encadre la montée de synthèse du surfactant, qui est asynchrone entre femelles et mâles en défaveur de ces derniers. Différents profils d’expression des gènes du poumon ont été obtenus entre les jours de gestation 17.5, qui correspond au stade canaliculaire, et 18.5, qui correspond au début du stade sacculaire. Les résultats ont montré que 347 gènes présentaient une différence d’expression en fonction du temps dans les cultures de fibroblastes contre 116 gènes dans les cultures épithéliales. Le gène Cox-1, impliqué dans la synthèse des prostaglandines présentait une expression qui diminuait entre les jours de gestation 17.5 et 18.5. Pour le gène Sema3A impliqué dans la différenciation des cellules épithéliales, et le gène Lemd2, un régulateur négatif de la signalisation PI3K/MAP kinase, on observait une augmentation de leur niveau d’expression entre les jours de gestation 17.5 et 18.5. De plus, nos résultats indiquent que le nombre de gènes exprimé avec des différences sexuelles évolue à la hausse en fonction du temps de gestation. Dans les cellules épithéliales, 3276 transcrits présentant une différence sexuelle dans leur niveau d’expression au jour gestationnel 18.5 ont été identifiés. Ils sont principalement impliqués dans la prolifération et la croissance cellulaire, les interactions cellulaires, le métabolisme des lipides et l’apoptose. Plusieurs voies de signalisation, dont celles de TGF, FGF, IGF et WNT présentaient des différences sexuelles. Des modulations temporelles et sexuelles spécifiques aux types cellulaires ont été observées pour plusieurs gènes, ce qui pave la voie au développement de nouvelles cibles pharmaceutiques. / Pulmonary immaturity characterized by the deficiency absence of surfactant is frequent for premature babies, especially for those who born before the 32nd week of gestation. The severity of respiratory distress syndrome of the neonate (RDS) and the related mortality rate have been reduced substantially by antenatal administration of glucocorticoids. Moreover, exogenous surfactant therapy and ventilation strategies also have contributed to this progress. However, RDS is still more frequent for boys than girls. Fœtal sex is thus a critical factor for fœtal lung maturation. For babies born prematurely, lungs structure is simplified. The distal saccules are undifferentiated. Pulmonary walls seem thicker and the microvasculature is underdeveloped compared with normal lungs. Alveolar surface of normal lungs increases from the 30th week of gestation, while saccularization starts around the 32nd week of gestation. During this lung structural maturation, interactions between mesenchymal and epithelial cells involving paracrine factors are involved in the regulation of different processes. For males, maturation is delayed by androgens, leading to a delay in the surge of surfactant synthesis in type II pneumocytes. In order to develop novel pharmaceutical targets, we have studied the effect of sex and gestation time on the transcriptome of cultured mouse pulmonary fibroblasts and epithelial cells isolated on gestation day 17.5, 18.0 and 18.5. We used DNA microarrays during a gestation period overlapping the surge of surfactant synthesis, which occurs later in males. Different expression profiles were obtained on gestation day 17.5, corresponding to the canalicular stage, compared with gestation day 18.5, corresponding to the beginning of the saccular stage. Our data indicated that 347 genes were expressed differently according to gestation time in lung fibroblast cultures, while only 116 genes presented such a variation in epithelial cell cultures. The expression levels of Cox-1, involved in prostaglandin synthesis, decreased from gestation day 17.5 to 18.5. For Sema3A, involved in epithelial cell differentiation, and Lemd2, encoding for a negative regulator of PI3K/MAP kinase signalling, we observed an increase in expression from gestation day 17.5 to GD 18.5. Moreover, our results show that the number of genes expressed with a sex difference increased according to gestation time. In epithelial cells, 3,276 transcripts presenting a sex difference in their expression level on gestation day 18.5 have been identified. They are mainly involved in cell proliferation and growth, cell-cell interaction, lipid metabolism, and apoptosis. Several signalling pathways including those of TGF, FGF, IGF and WNT showed sex differences. Time- and sex-related modulations were observed for various genes in specific cells, which pave the way to the development of novel pharmaceutical targets.

L'altération des fonctions des cellules épithéliales dans l'asthme a été démontrée par plusieurs études. Afin de mieux comprendre l'implication des cellules épithéliales dans la cascade asthmatique, des cellules épithéliales bronchiques ont été isolées de rats Brown Norway (un modèle murin d'asthme) naïfs (NBE), sensibilisés (SBE) et sensibilisés/challenges avec l'allergène (ABE). Différentes fonctions des cellules épithéliales ont ensuite été analysées pour les différentes lignées. L'expression des protéines des jonctions cellulaires a été mesurée par immunobuvardage, la sécrétion de cytokines par ELISA et l'expression d'une molécule de surface immunomodulatrice, CD200, par cytométrie en flux. Les cellules épithéliales NBE, SBE et ABE présentent des phénotypes distincts et ces phénotypes sont maintenus en culture sur une longue période. De plus, les ABE ont un phénotype semblable à ce qui a été observé chez les sujets asthmatiques. Il semble donc que ce modèle d'étude soit un bon outil afin de mieux comprendre le rôle des cellules épithéliales dans l'asthme.

La polarité apico-basale des cellules épithéliales est essentielle aux fonctions des tissus épithéliaux. La protéine Yurt promeut l’identité de la membrane basolatérale et régule négativement l’activité de Crumbs par des mécanismes encore inconnus. Crumbs est un déterminant apical qui réprime la croissance tumorale et prévient la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). Nous avons identifié la protéine CG5964 (ALBATROSS chez l’humain) comme un nouvel interacteur physique de Yurt. L’objectif de ma maîtrise est de réaliser l’analyse fonctionnelle de cette protéine (renommée Cérès chez la drosophile), par des méthodes biochimiques et génétiques (génération d’un allèle mutant et d’une lignée de surexpression). Nos résultats suggèrent que la protéine Cérès n’est pas impliquée dans la polarité épithéliale mais plutôt dans le maintien de l’équilibre énergétique. Mon projet apportera les données de base sur la protéine de drosophile Cérès qui n’avait jamais été caractérisée. La compréhension du rôle fonctionnel de l’interaction entre Cérès et Yurt pourrait révéler de nouvelles fonctions de Yurt. Dans l’optique d’utiliser Yurt comme cible thérapeutique pour lutter contre le cancer, il est important de connaître les différents processus biologiques dans lesquels Yurt est impliquée.

La cavité buccale est la porte d'entrée de nombreux antigènes, mais elle est également le lieu d'établissement de niches microbiennes. C'est le cas de la levure dimorphique, Candida albicans, qui y réside de manière symbiotique et asymptomatique. Cependant, C. albicans est également l'agent étiologique des candidoses buccales, infections buccales communes qui se développent essentiellement chez les personnes jeunes, âgées ou immunosupprimées. Les candidoses muco-cutanées peuvent être traitées. Cependant, les antifongiques efficaces sont peu nombreux ; leur utilisation clinique est liée à des effets secondaires et à l'émergence de résistances. Ceci montre l'importance de développer de nouveaux composés antifongiques efficaces et sécuritaires. Une molécule senseur du quorum de C. albicans, le farnesol, a été découverte récemment. Cette molécule est sécrétée par C. albicans lui-même qui régule ainsi sa croissance et sa virulence. Le premier objectif de notre étude a été de montrer comment le farnesol agissait sur C. albicans et son dimorphisme (bourgeonnement), puis comment il pouvait moduler la virulence de C. albicans en agissant sur des proteinases aspartyles sécrétées (les SAPs). Nous avons montré que le farnesol contrôle la croissance de C. albicans en inhibant la formation de colonies par des modifications ultrastructurales. D'autre part, nous avons confirmé que le farnesol bloque le bourgeonnement. Enfin, nos résultats ont montré que le farnesol inhibe l'expression des SAPs, facteur de virulence de C. albicans. Par ailleurs, plusieurs études ont indiqué que l'épithélium de la muqueuse buccale, barrière anatomique importante contre les agents physiques, microbiens et chimiques, était impliqué dans le processus pro-inflammatoire via la production de cytokines. Ceci suggérerait que l'épithélium buccal joue un rôle actif dans le contrôle des infections buccales et le maintien de la relation symbiotique avec les agents microbiens, ce qui est le cas de Candida. Nous avons montré grâce à un modèle de muqueuse buccale que les cellules épithéliales buccales préviennent l'infection à C. albicans via les TLRs et que la présence de farnesol exogène favorise la défense des cellules épithéliales contre les infections à C. albicans. Ainsi, le farnesol pourrait être une nouvelle voie dans le traitement des candidoses buccales.

Les Hedgehogs (Hh) sont des morphogènes multifonctionnels qui ont des rôles importants dans l'embryogenèse et la morphogenèse de plusieurs organes. Leur rôle dans le développement de la glande gastrique humaine n'est pas connu. Peu est connu de la signalisation Hh, plus précisément de Sonic Hedgehog (Shh), dans la glande gastrique humaine adulte, autant dans sa localisation et son association aux différents types cellulaires gastriques que dans son rôle fonctionnel dans cet organe.Les modèles murins de délétion classique des molécules de la signalisation Hh subissent, dans la grande majorité, une mort néonatale ou au stade somites rendant ces modèles inutiles pour l'étude du maintien de l'homéostasie du tube digestif adulte, autant au niveau de l'intestin que de l'estomac. Dans un premier temps, les patrons d'expression des différents gènes clés impliqués dans la voie de signalisation Hh dans le développement foetal humain de la glande gastrique ont été déterminés à l'aide de tissus gastriques foetaux âgés entre 14 et 20 semaines de gestation. Dans un deuxième temps, les rôles fonctionnels et physiologiques de Shh, dans l'homéostasie de l'intestin adulte et dans la morphogenèse et homéostasie de l'estomac ont été élucidés par la génération de souris possédant une délétion conditionnelle de Shh à l'épithélium de l'intestin ou de l'estomac à l'aide du système Cre/loxP. L'analyse des patrons d'expression des ligands SHH et Indian Hedgehog (IHH), des récepteurs PATCHED et SMOOTENED, des effecteurs GLI et de gènes cibles de la voie de signalisation Hh dans la glande gastrique humaine en développement, a confirmé la présence de la majorité de ces protéines dès 14 semaines de gestation. Ces effecteurs n'ont été détectés qu'au niveau des cellules à mucus de surface, des cellules du foveolae et des cellules zymogéniques mais pas au niveau des cellules pariétales. L'expression strictement épithéliale de presque toutes ces protéines suggère fortement l'activation exclusivement autocrine de cette voie de signalisation dans la glande gastrique humaine foetale. Ces patrons d'expression diffèrent de ceux retrouvés dans la glande gastrique murine foetale ou adulte. L'étude du modèle murin Villine -Cre; ShhloxP/loxP , qui possède une délétion de Shh à l'épithélium intestinal, a permis d'élucider les rôles fonctionnels de Shh dans l'homéostasie de l'intestin. Nous avons constaté que Shh a un rôle spécifique dans l'homéostasie intestinale puisque les souris expérimentales présentent un allongement villositaire. Shh est également impliqué dans la maturation des cellules caliciformes et dans l'inhibition de la prolifération épithéliale intestinale.Les résultats montrent aussi que Ihh semble, quant à lui, avoir un rôle compensateur puisqu'il se relocalise dans les régions qui expriment normalement Shh. L'étude du modèle murin Foxa3 -Cre; ShhloxP/loxP , qui possède une délétion de Shh dans l'épithélium gastrique, a permis d'élucider les rôles de Shh dans le développement et le maintien de la glande gastrique. Nous avons déterminé que Shh a un rôle dans la morphogenèse de la glande gastrique et dans le maintien de ce dernier. En effet, l'architecture foveolae-glande est fortement affectée par la perte épithéliale de Shh.Les résultats démontrent également que Shh a un rôle déterminant dans la différenciation des cellules pariétales puisque ces dernières sont absentes chez les souris expérimentales.

La participation de HNF4[alpha] à la réponse inflammatoire se manifeste par différents rôles, notamment par la régulation transcriptionnelle du cytochrome P450, de l'oxyde nitrique synthase inductible, mais également par la protection face aux maladies inflammatoires de l'intestin (MII). En effet, la perte de HNF4[alpha] au niveau de l'épithélium intestinal de souris rend celles-ci plus sensibles face à l'induction d'une colite chimique. Également, l'expression de HNF4[alpha] est perdue au niveau des tissus coliques de patients atteints de maladies inflammatoires de l'intestin, dont la colite ulcéreuse. Les MII sont caractérisées par une activation chronique de la réponse immune et inflammatoire le long du tractus gastro-intestinal. L'agent causal est, dans la majorité des cas, la flore intestinale, laquelle peut activer plusieurs réponses inflammatoires, telle la sécrétion abondante de cytokines et d'interleukines pro-inflammatoires ainsi que le recrutement et l'infiltration de cellules immunitaires à l'épithélium, causant des dommages importants à la muqueuse intestinale et menant ainsi à une augmentation de la perméabilité de l'épithélium intestinal. La perte de HNF4[alpha] au niveau de l'épithélium colique de souris a mené à l'apparition spontanée d'inflammation, à l'infiltration massive de cellules leucocytaires et a révélé une augmentation de la production de plusieurs facteurs pro-inflammatoires, dont la chimiokine KC/CXCL1. Cette molécule est en fait un chimioattractant important pour les neutrophiles et autres cellules leucocytaires. Dans cette optique, nous avons évalué, par immunobuvardage et gel de rétention, l'impact d'un stress pro-inflammatoire sur l'expression et l'activité de HNF4[alpha]. Nous avons également déterminé l'effet de l'expression de HNF4[alpha] sur la production de KC/CXCL 1 ainsi que les mécanismes de régulation de HNF4[alpha] sur l'expression de la chimiokine. Nous avons quantifié, par qPCR et par ELISA, la production et la sécrétion de KC/CXCL1 par les différentes lignées de cellules épithéliales intestinales surexprimant le facteur de transcription HNF4[alpha]. Aussi, nous avons montré l'influence de HNF4[alpha] sur l'activation de NF[kappa]B, puisque ce facteur est responsable de la régulation transcriptionnelle de KC/CXCL1. Nous avons, en effet, montré que l'activation par phosphorylation, la translocation nucléaire et la capacité de liaison à l'ADN de NF[kappa]B sont diminuées dans les modèles cellulaires de surexpression de HNF4[alpha]. Nous avons finalement évalué l'effet de HNF4[alpha] sur la dégradation de l'inhibiteur de kappaB (I[kappa]B[alpha]). Dans cette étude, nous avons montré que le facteur de transcription HNF4[alpha] régule de façon négative la production de la chimiokine KC/CXCL1 en modulant l'activité transcriptionnelle de NF[kappa]B via la stabilisation de l'inhibiteur I[kappa]B.

Les aquaporines (AQPs) sont de petites protéines membranaires permettant le passage facilité de l'eau, du glycérol et de certains solutés à travers les membranes biologiques. Elles jouent d'importants rôles de transport transmembranaires ou transcellulaires dans diverses cellules telles que les cellules rénales, mais aussi dans les kératinocytes de l'épiderme. L'épiderme est un épithélium pluristratifié en constant renouvellement. Le calcium extracellulaire joue un rôle important dans le mécanisme de différenciation des kératinocytes.Dans ce travail, nous avons montré que la différenciation induite par le calcium de kératinocytes humains s'accompagne de l'adressage de l'aquaporine-3 (AQP3) du réticulum endoplasmique, vers les membranes plasmiques. Pour étudier la cinétique et les bases moléculaires de cette régulation, notre objectif était de produire des clones stables d'une lignée de kératinocytes humains en culture (HaCat) exprimant une AQP3 fluorescente. Malgré plusieurs tentatives, je n'ai pas pu obtenir ces clones stables. J'ai alors choisi un autre modèle de cellules épithéliales en culture; les cellules MDCK. Nous avons produit deux lignées stables de MDCK exprimant des aquaporines fluorescentes: l'AQP3-GFP et l'AQP2-mCherry. De manière intéressante, dans les cellules MDCK, l'AQP3 -GFP reproduit la régulation de son adressage par le calcium observée dans les kératinocytes humains; dans des cellules MDCK cultivées en présence de 0,15mM de Ca2+, l'AQP3-GFP est localisée dans le réticulum endoplasmique, tandis qu'à 1,5mM de Ca2+ extracellulaire, celle-ci est localisée aux membranes plasmiques. Dans les mêmes conditions, l'AQP2-mCherry conserve une localisation intracellulaire. Par des expériences de " calcium switch ", nous avons étudié la cinétique du trafic cellulaire de l'AQP3 et montré que l'adressage de l'AQP3 à la membrane plasmique en réponse au calcium est lent (6h minimum) et semble dépendant non seulement de la différenciation cellulaire, mais aussi de l'établissement de la polarité cellulaire. A l'aide d'inhibiteurs de la PLC et de la PKC, nous avons montré l'implication de cette voie de signalisation, qui dépend du calcium, dans le trafic de l'AQP3. De plus, l'adressage membranaire de l'AQP3 est dépendant du cytosquelette d'actine.En conclusion, nous montrons pour la première fois une régulation du trafic intracellulaire d'une aquaporine par le calcium au cours de la différenciation et de l'établissement de la polarité cellulaire de cellules épithéliales. Cette régulation permet probablement l'hydratation de l'épiderme humain, sans remettre en cause la barrière de perméabilité que constitue la peau.

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

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