Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 75-80. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Le domaine du génie tissulaire ouvre la voie à l'utilisation de nouvelles stratégies pour l'obtention de tissus de remplacement. Un soin particulier doit être porté lors de la production de ces substituts afin d'optimiser la quantité et la qualité des cellules prolifératrices présentes à l'intérieur de ces tissus. Nos analyses ont permis de déterminer que les caractéristiques du site de prélèvement cutané influençaient la quantité de cellules souches retrouvées in situ. De plus, nos expérimentations sur le modèle de peau reconstruite par auto-assemblage permet de préserver les cellules avec un cycle lent de division cellulaire, une caractéristique des cellules souches cutanées. Finalement, la cryopréservation, utilisée pour conserver les lignées de kératinocytes, n'influence pas la fonction des cellules souches épithéliales. Ces résultats suggèrent que les techniques utilisées pour la production de substituts cutanés sont optimales dans un contexte où la conservation des cellules souches est une nécessité.

La mégacaryopoïèse est le mécanisme par lequel les cellules souches hématopoïétiques se différencient en cellules mégacaryocytaires. Notre équipe a récemment découvert que la culture des cellules CD34+ issus de sang de cordon ombilical sous condition d'hyperthermie légère (39°C) accélère la différenciation des mégacaryocytes. Le but de ces travaux était de mieux caractériser l'effet de l'hyperthermie sur nos cellules et d'identifier le mécanisme d'action sur la mégacaryopoïèse. Nous avons découvert que l'impact sur la différenciation mégacaryocytaire était rapide et que l'optimisation du temps de culture à 39°C augmentait le nombre de mégacaryocytes. L'hyperthermie légère avait peu d'effets sur la viabilité cellulaire mais diminuait légèrement le degré de ploïdie des mégacaryocytes. De plus, les cellules maintenues à 39°C avaient un temps moyen de division plus court et une augmentation significative du nombre de cellules en cycle cellulaire actif. Finalement, une analyse par PCR a révélé une diminution d'expression de plusieurs gènes régulant le cycle cellulaire.

Les gliomes sont les tumeurs cérébrales primitives les plus fréquentes de l'adulte. Le glioblastome (grade IV) en est la forme la plus agressive, caractérisé par sa résistance aux traitements actuels (chirurgie, chimiothérapie et radiothérapie). La mortalité de cette pathologie est quasi constante (survie médiane de 15 mois), ce qui justifie l'importance de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques. Le challenge est d'arriver à identifier des marqueurs spécifiques pour proposer un schéma thérapeutique alignant des stratégies de thérapies ciblées qui vont améliorer la prise en charge clinique, la survie globale et la survie sans progression des patients atteints de ces pathologies. Deux axes sont au centre des recherches fondamentales, translationnelles et cliniques. Le premier axe se définit autour du développement de molécules inhibitrices des voies de signalisation et le second autour du concept de cellules souches tumorales (CST) de glioblastomes (GBM) découvertes récemment dans le cerveau et qui révolutionnent la conception de la transformation tumorale.ASPM (Abnormal Spindle Like Microcéphaly Associated) est une cible candidate pertinente susceptible de participer au développement des gliomes (Horvath et al., 2007 ; Hagmann et al., 2008). Cette protéine régule la prolifération des neuroblastes, elle est fortement exprimée au stade embryonnaire, mais, reste faiblement exprimée dans le cerveau adulte. Par ailleurs, ASPM est impliquée dans divers processus de cancérisation (surexprimée dans les cancers du sein, du foie et du cerveau...), toute fois, le mécanisme responsable de cette dérégulation n'est pas encore bien caractérisé.Nos études menées sur une série de 169 gliomes humains, sélectionnés à partir de notre cohorte de patients, montrent que le gène ASPM est un marqueur de la progression vers la malignité, les grades les plus élevés exprimant le plus fortement ASPM. En outre, nous avons également montré que le niveau des transcrits d'ASPM est augmenté dans les récidives de gliomes et qu'en in vitro, ASPM contrôle la formation des gliomasphères (CST de GBM) avec une augmentation de l'expression de ses transcrits dans les cultures in vitro au fil des passages. En continuité de ces observations, nous avons alors développé un sh-miR-RNA spécifique d'ASPM permettant l'extinction post-transcriptionnelle de ce gène. Les résultats obtenus in vitro montrent que la perte d'expression d'ASPM conduit à un arrêt de la prolifération et aboutit à une mort cellulaire massive.Actuellement, des modèles de greffe de gliomasphères chez la souris (orthotopique) sont en cours de développement pour confirmer les effets observés in vitro et vérifier in vivo la validité de notre approche thérapeutique. En perspective, nous tenterons d'étudier les effets du silencing d'ASPM sur la voie de signalisation la plus dérégulée (pRB / E2F ou PI3K / AKT). Enfin, nous étudierons le rôle potentiel de cette protéine dans le contrôle du cycle cellulaire, et, in fine la mise en évidence de ses partenaires...

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

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La réussite de la thérapie cellulaire à l'aide des cellules souches embryonnaires, nécessite une bonne compréhension des mécanismes moléculaires qui contrôlent leur différenciation. Une des voies de signalisation, impliquée dans le contrôle de la différenciation des cellules souches, est la voie p38MAPK. Dans le but de comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la différenciation précoce des cellules ES, nous avons réalisé un criblage sur puces à ADN. Les résultats du criblage ont montré que certains gènes régulés différentiellement, comme le gène Bcl2, sont des cibles communes de p38MAPK et de p53. En plus de son rôle de répresseur de tumeur, p53 a été impliqué dans le développement embryonnaire et dans la biologie des cellules ES. Ainsi, il est connu que p53 agit comme un répresseur du gène de pluripotence, Nanog. Il est également connu que p53 interfère avec le processus de reprogrammation des cellules adultes ; et que son activité transcriptionnelle augmente avec l'entrée des cellules ES en différenciation. En revanche, son rôle dans la différenciation et dans la formation des différents lignages issus des cellules ES, reste inconnu. Nous avons trouvé que le traitement des cellules ES sauvages avec l'inhibiteur spécifique de p53, la pifithrine-α, durant le processus de différenciation, inhibe les lignages mésodermiques, et à l'inverse, stimule la neurogenèse. De plus, la transfection transitoire des cellules ES avec des siRNAs spécifiques, dirigés contre p53 ainsi que l'utilisation des cellules ES déficientes pour le gène p53, montrent que l'absence de p53, affecte les lignages cardiaques, du muscle lisse et du muscle squelettique. / Embryonic stem cells (ESCs) differentiate in vitro into all cell lineages. We previously found that p38MAPK controls two independent successive steps during the early mesodermal commitment of ESCs. The first one is Brachyury dependent, a master gene of mesoderm formation whereas the second one is not. In order to understand the molecular mechanism implicated in the second step, we treated ESCs with the p38 specific Inhibitor PD169316 and performed microarray experiments on mRNAs extracted from treated versus untreated cells. Our results show that many regulated genes are common targets of p38MAPK and p53 transcription factor. In addition to its role as a tumor suppressor and cell cycle checkpoint control, p53 has been involved in embryonic development, but its role in ESC differentiation is still unknown. We found that treatment of wild type ESCs with the p53 specific inhibitor pifithrin α during the differentiation process inhibits mesodermal lineages and, by contrast, stimulates neurogenesis. Likewise, ESCs Transfected with p53 siRNAs and p53 KO ESCs show an inhibition of cardiac, endothelial, smooth muscle and skeletal muscle lineage formation. Furthermore, p38MAPK inhibition by PD169316 for 24h induces a strong decrease of p53 protein level. Our results suggest that p53 mediates the p38MAPK control of the commitment of ESCs towards mesodermal lineages. The involvement of the various p53 isoforms in this process will be discussed.

Il est maintenant établi que les cellules souches mésenchymateuses (MSC), résident dans la même niche que les cellules souches hématopoïétiques (HSC), au sein de la moelle osseuse (MO). Il est connu que la pression en O2 (pO2) de la niche est inférieure à la normale, soit moins de 5% pO2 contre 12-15 % pO2 dans le sang artériel. Cette hypoxie a des conséquences sur le métabolisme, en protégeant les cellules contre le stress oxydatif et en favorisant leur caractère multipotent. Notre hypothèse est que les MSC cultivées en hypoxie devraient être plus proches de leur condition physiologique, donc plus multipotentes. Des MSC de la MO humaine ont été cultivées en pO2 de 21% et 5%. Leur morphologie, capacité de différenciation en ostéocytes et adipocytes, et transcriptome ont été comparés à différents passages. Nous avons observé un ralentissement de la prolifération à des temps précoces à pO2 5%, caractérisée par une inhibition de l'expression de gènes impliqués dans la réplication et le cycle cellulaire, puis une augmentation à des passages tardifs. Les gènes codant pour des molécules d'adhérence et de la matrice extracellulaire sont stimulés par l'hypoxie. A des temps tardifs, la capacité de différenciation des MSC est stimulée en hypoxie, les cellules présentent un aspect plus immature et une diminution de synthèse des mitochondries. Surtout, l'hypoxie stimule la synthèse de « gènes de la plasticité » suivant le logiciel « Gene Ontology », et de gènes impliqués dans le développement épithélial et neuronal. En conclusion, la culture des MSC de MO en hypoxie semble plus physiologique et pourrait être utile pour des applications en médecine régénératrice / It is now settled that mesenchymal stem cells (MSC), reside in the same microenvironment or niche than hematopoietic stem cells (HSC), within the bone marrow (BM). It is also known that the O2 tension (pO2) of the niche is below 5% as compared to 21% O2 in the air and 12-15% in the arterial blood. As developed in our recent review, this physiological hypoxia protects stem cells from oxidative stress and maintains their multipotential state. Our hypothesis is that MSC cultured in hypoxia should be closer to their physiological condition and therefore more "multipotent". MSC from human BM were cultured et 21% and at 5% pO2. Their morphology, their ability to differentiate into osteocytes and adipocytes, and their transcriptome were compared at different passages. We observed a decrease of proliferation rate in early times in hypoxia, characterized by inhibition of the expression of genes involved in cell replication and cell cycle, and an increase in later passages. Whatever the passage, the genes encoding adhesion molecules and extracellular matrix are stimulated by hypoxia. At later times, the ability of MSC differentiation is stimulated by hypoxia, the cells look to be more immature and show decreased synthesis of mitochondria. Indeed, hypoxia stimulates the synthesis of plasticity genes according to "Gene Ontology" (GO) terms, and of several genes involved in neuronal- and epithelial-cell development. In conclusion, the culture of MSC from BM in hypoxia seems to be more physiological and may be useful for regenerative medicine applications.