Les changements dans la forme des cellules sont essentiels à de nombreux processus qui déterminent le destin de la cellule, notamment la division cellulaire. Ils sont orchestrés par le remodelage de structures mécanosensibles à base d’actine contrôlant la tension cellulaire. Les évidences récentes laissent croire que le contrôle de qualité des protéines pourrait contribuer à la régulation spatiotemporelle du remodelage des structures d’actine par des mécanismes de séquestration, de recyclage et de dégradation protéiques. Les chaperons moléculaires de la famille des HSPB apparaissent comme des modulateurs des structures à base d’actine en conditions physiologiques. Durant un stress protéotoxique, ces protéines séquestrent des composantes cellulaires endommagées afin de prévenir leur agrégation. Bien que leur implicationdans différentes pathologies soit démontrée, le mode d’action des HSPB demeure encore peu compris. Les travaux effectués dans le cadre de cette thèse adressent l’hypothèse centrale que le complexe chaperon formé d’HSPB8 et de son co-chaperon BAG3 régule le remodelage des structures à base d’actine qui dirigent la division cellulaire. Nos travaux ont établi que lors de la mitose, BAG3, d’une manière dépendante de son association avec HSPB8, facilite l’arrondissement mitotique requis pour le positionnement du fuseau et la ségrégation adéquate des chromosomes. Nous montrons que la réduction des niveaux d’HSPB8 ou de BAG3 interfère également avec le désassemblage de l’anneau contractile d’actomyosine et l’abscission des cellules filles lors de la cytokinèse. Cet effet est corrélé avec une augmentation de la prévalence de cellules multi-nucléées, laquelle est restaurée à des niveaux contrôles par des drogues qui normalisent la dynamique de l’actine dans les cellules déplétées en HSPB8. Ceci établit un lien de cause à effet entre la dérégulation de la dynamique de l’actine et les défauts de division cellulaire observés dans ces cellules. De plus, l’inhibition du désassemblage de l’anneau d’actomyosine est corrigée par la rapamycine, une drogue qui active la dégradation par autophagie. Inversement, ce phénotype est reproduit par les cellules contrôles traitées avec des drogues qui réduisent le flux autophagique. Ces observations suggèrent que la régulation de la morphodynamique mitotique par HSPB8-BAG3 impliquerait sa fonction dans l’autophagie sélective. En outre, pendant la mitose et la cytokinèse, HSPB8-BAG3 limiterait la polymérisation de l’actine branchée. Notamment, HSPB8-BAG3 semble faciliter l’arrondissement mitotique et la dynamique d’un réseau sous-cortical d’actine qui dépend d’Arp2/3, en modulant la déacétylase HDAC6 et son substrat la cortactine, tous deux intervenants dans les processus d’autophagie sélective. L’ensemble de ces travaux contribue à une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels le complexe chaperon HSPB8-BAG3 facilite les transitions dans la forme des cellules qui contrôlent des fonctions essentielles, notamment la division cellulaire. Ils identifient de nouvelles cibles cellulaires du complexe chaperon impliquées dans le remodelage des structures à base d’actine, lesquelles pourraient contribuer au développement de pathologies associées avec une dérégulation du complexe, notamment à la progression tumorale. / Changes in cell shape are essential to key cellular processes that determine the cell fate, including cell division. They are orchestrated by the remodeling of mechanosensitive actin-based structures guiding cellular tension. Recent data suggest that protein quality control may contribute to the spatiotemporal remodeling of actin-based structures through protein sequestration, recycling and degradation mechanisms. Incidentally, the molecular chaperones of the HSPB family appearas modulatorof actin-based structures under physiological processes. These proteins are known to sequester damaged cellular constituents to prevent their toxic aggregation during proteotoxic stress. Whilst their implications in human pathologies have been clearly established, their mode of action is still poorly understood. The work presented in this thesis addresses the central hypothesis that the chaperone complex formed by HSPB8 and its co-chaperone BAG3 would facilitate the remodeling of actin-based structures, which is deemed instrumental for proper mitotic progression. We have shown that during mitosis, BAG3, in a manner requiring its association with HSPB8, facilitates mitotic rounding, spindle positioning and accurate chromosomes segregation. We further showed that depletion of HSPB8 or BAG3 silencing also interferes with disassembly of the contractile actomyosin ringduring cytokinesis, thereby impairing daughter cells abscission. Such an effect is correlated with accumulation of multinucleated cells, a defect which is corrected by drugs that normalize actin dynamics in HSPB8-depleted cells. These results established a cause-effect relationship between deregulation of actin dynamics and the cell division defects induced by HSPB8 silencing. Further, we found that such a phenotypecan be rescued by rapamycin, a drug that stimulates autophagy, while itis recapitulated in control cells by inhibitors of autophagic degradation. These results, and others presented in this thesis, suggest that the regulation of cell shape remodellingby HSPB8-BAG3 may involve their function in the selective targeting of proteins for autophagic degradation. Finally, evidence was obtained that during mitosis, like during cytokinesis, HSPB8-BAG3 would act by limiting branched actin polymerization. We found that HSPB8-BAG3 can modulate mitotic rounding and the dynamics of an Arp2/3-dependent subcortical actin pool that contributes to spindle positionning, by restrictingthe activity of HDAC6 deacetylase maybe on its target cortactin, both having a role in selective autophagy processes. Together, this work contributed to a better understanding of the mechanisms by which the chaperone complex HSPB8-BAG3 would facilitate transitions in cellshape during cell division and uncovered novel targets of HSPB8-BAG3 that may be implicated in the development of human disorders associated with deregulation of the chaperon complex, notably cancer.

Chez les procaryotes, FtsZ est reconnu comme étant la protéine clé impliquée dans le contrôle de la septation lors de la division cellulaire. Le gène correspondant, ftsZ, semblait être hautement conservé dans l’évolution chez les bactéries à Gram positif et à Gram négatif. Afin d'amplifier une région génique homologue chez Pseudomonas aeruginosa, deux amorces dirigées contre une région conservée du gène ftsZ ont été conçues à partir de la table d’utilisation des codons riches en GC. Un amplicon de 220 pb a été généré, séquencé et utilisé comme sonde moléculaire afin de cribler une banque génomique de P. aeruginosa PAO dans le vecteur phagique λSE6. Le phage recombinant isolé et cartographié contenait un fragment d’ADN chromosomique de P. aeruginosa de 16.5 kb. L’analyse de la séquence partielle d’un fragment de 4,5 kb BamHl a révélé un arrangement génique ftsA-ftsZ-envA suggérant une organisation similaire à celle observée chez Escherichia coli. L’étude de l’expression protéique in vitro a démontré la présence d’une protéine de 40 kDa. L’alignement des séquences de 8 gènes ftsZ a démontré que ces protéines sont hautement conservées. Une analyse phylogénétique des gènes ftsZ séparant les espèces en deux groupes de bactéries à Gram positif et à Gram négatif semble en accord avec la phylogénie des ARNr de ces espèces. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2018 / Ottawa Bibliothèque nationale du Canada, Direction des acquisitions et des services bibliographiques 19 . --

Les arylchloroéthyle urées touchent plusieurs protéines clés de la cancérogenèse. Les récentes recherches démontrent qu'une nouvelle cible thérapeutique pourrait émerger d'une nouvelle classe de ACEUs qui bloque la division cellulaire en phase S. Par conséquent, 46 nouveaux composés ont été synthétisés afin d'évaluer leurs propriétés biologiques, soit leur activité antiproliferative sur des cellules humaines et leur effet sur le cycle cellulaire. La détermination d'une partie du mécanisme d'action a révélé l'effet des ACEUs sur la phosphorylation de l'histone H2AX. De plus, l'évaluation du potentiel thérapeutique in vivo sur des cellules humaines cancéreuses (HT-1080) déposées sur la membrane chorioallantoïque (CAM) d'embryons de poulet a démontré de bonnes propriétés antitumorales, en plus de faibles toxicités. Parallèlement, la conversion de la portion imidazolidone (initialement obtenue par la cyclisation de la portion V-phényle-V-(2-chloroéthyle) urée des ACEUs) en portion imidazolidinethione a conduit à la synthèse de six nouveaux bioisostères. L'évaluation des propriétés biologiques a révélé une perte d'activité antiproliferative. Toutefois, l'activité antitumorale et la toxicité des bioisostères sont similaires indiquant que la modification des propriétés physicochimiques permettrait d'obtenir de meilleures propriétés biopharmaceutiques et pharmacocinétiques.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Cette thèse de doctorat présente la problématique de résistance aux antibiotiques parmi les pathogènes bactériens en émergence et en réémergence à travers le monde. En effet, le développement et la propagation des mécanismes de résistance compromet l’efficacité des traitements antibactériens disponibles et met en danger la vie des patients infectés. Cette thèse se concentre sur l’identification de nouvelles cibles antibactériennes et sur le développement de nouvelles classes d’agents antibactériens en utilisant le pathogène opportuniste Pseudomonas aeruginosa en tan que modèle d’étude. Le premier chapitre aborde l’exploitation des protéines de division cellulaire FtsZ et FtsA en tant que cibles antibactériennes. Suite à une revue de la littérature détaillée, deux articles scientifiques décrivent la synthèse et la sélection d’inhibiteurs contre FtsZ et FtsA. Ces inhibiteurs représentent des candidats prometteurs en vue du développement d’une nouvelle classe d’agents antibactériens. Le deuxième chapitre du corps de la thèse porte sur l’utilisation des amides ligases MurC, MurD, MurE et MurF essentielles à la biosynthèse de la paroi bactérienne en tant que cibles antibactériennes. Suite à une revue de la littérature sur la biologie de ces enzymes, trois articles scientifiques relatent la sélection d’inhibiteurs peptidiques par présentation phagique contre les enzymes MurD, MurE et MurF. Le mode d’action innovateur de ces inhibiteurs permet d’envisager le développement de nouveaux agents antibactériens par peptidomimétisme. Le dernier chapitre expose le pouvoir antibactérien des endolysines de bactériophages. Une revue de la littérature résume le mode d’action et la biologie des endolysines en tant qu’agents antibactériens efficaces ciblant l’intégrité de la paroi bactérienne. Par la suite, un article décrit la capacité de l’endolysine du phage ΦKZ à hydrolyser la paroi bactérienne des bactéries à Gram-négatif et à outrepasser les membranes bactériennes. Ainsi, cette enzyme possède un potentiel antibactérien fort intéressant. En conclusion, cette thèse fournit plusieurs pistes attrayantes afin de développer de nouvelles stratégies antibactériennes pour contrer la problématique de résistance aux antibiotiques. / This thesis first presents the critical outcome of antibiotic resistance among emerging and re-emerging bacterial pathogens worldwide. The incessant increase and spread of antibiotic resistance mechanisms compromise the efficiency of available antibacterial therapies and increase the impact of bacterial infections on human mortality and morbidity. This thesis focuses efforts to identify new antibacterial targets in order to develop novel classes of antibacterial agents using the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa as a research model. The first chapter of this thesis reports the exploitation of the cell division proteins FtsZ and FtsA as antibacterial targets. A detailed scientific review is presented along with two articles reporting the synthesis and selection of inhibitors against FtsZ and FtsA. These inhibitors represent potent candidates to develop new classes of antibacterial agents targeting the bacterial cell division process. The second chapter describes the use of the essential bacterial cell wall biosynthesis enzymes MurC, MurD, MurE and MurF as antibacterial targets. A scientific review first summarises the biology of these amide ligase enzymes and three scientific articles report the selection of peptide inhibitors against MurD, MurE and MurF by phage display. The novel mode of action of these inhibitors against the unexploited Mur enzymes can be the basis for future development of antibacterial agents targeting the cell wall biosynthesis pathway by peptidomimetism. The last chapter exposes the antibacterial potential of the phage-encoded endolysin enzymes. A review describes the mode of action and the biology of endolysins as efficient antibacterial agents targeting the integrity of the bacterial cell wall layer. Finally, an article presents the peptidoglycan hydrolytic activity of the P. aeruginosa phage ΦKZ gp144 lytic transglycosylase. This endolysin is able to pass through the bacterial membranes and thus represents a strong candidate for developing new antibacterial therapies against Gram-negative bacteria. In conclusion, this thesis provides various attractive ways to develop new antibacterial strategies and face the problem of antibiotic resistance.