Extracellular nucleotides act as local intercellular messengers. In response to various stimuli, nucleotides can be released from the cytosol of damaged cells, exocytosis vesicles and efflux through membrane channel. In the extracellular fluids, nucleotides are rapidely degraded by ecto-nucleotidases, such as CD39,CD39L1 and CD73. Extracellular nucleotides activate the P2 receptor family .This family of receptors can be divided into 2 groups: P2X1-7R ( ionotropic receptors) and P2YR ( G protein-coupled receptors). Nowadays, there are eight accepted human P2Y receptors: P2Y1,2,4,6,11,12,13,14.<p>To determine the physiological roles of P2Y receptor family, our laboratory generated different strains of P2Y knockout mice (P2Y4 ,6 and 13). In collaboration with A. Gartland ,I. And Arnett TR Orriss ( Sheffield and London University) ,it has been observed that the P2Y13R-/- mice exhibit an impaired bone tissue metabolism that leads to a reduction in the volume of the femoral trabecular bone and the number of trabeculae. This phenotype is correlated with the decrease in the number of osteoblasts at the endo-cortical bone surface .<p>We therefore examined whether P2Y13 R activation was involved in the osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs). In the first part of our work we have shown that :<p>Induction of the MSCs differentiation is associated with the release of ATP and its conversion to ADP (agonist of the P2Y13R). ATP release probably involves the pannexine1 while the conversion of ATP into ADP is probably due to the activity of the ecto-nucleotidase CD39L1.<p>ADP stimulation of P2Y13 R+/+ (but not P2Y13 R-/-) adherent bone marrow stromal cells (BMSC) increased significantly the formation of alkaline phosphatase-colony forming units (CFU-ALP), as well as the expression of osteoblastic genes such as Osterix involved in the maturation of pre-osteoblasts into osteoblasts. The number of CFU-ALP obtained from P2Y13 R-/- BMSC and the level of osteoblastic gene expression after osteogenic stimulation were also strongly reduced compared to those obtained in wild-type cell cultures. In contrast, when P2Y13 R-/- BMSCs were incubated in an adipogenic medium, the number of adipocytes generated and the level of adipogenic gene expression (PPARγ2 and Adipsin) were higher than those obtained in P2Y13 R+/+ MSC. We also observed a significant increase of the number of bone marrow adipocytes in tibia of P2Y13 R-/- mice. <p>The P2ry12 gene deletion (also activated by ADP) also affects the ability of BMSCs to differentiate into osteoblasts but stimulates adipogenic differentiation.<p>In a second part of our work ,we have shown that the pro- osteogenic action of P2Y13R is indirect. Indeed ,this receptor is not expressed by MSCs but by adherent myeloid cells present in the bone marrow cell cultures (characterized by the expression of CD11b and CD45 markers) .In addition, we observed that following receptor activation by ADP ,these myeloid cells produce BMP2 factor.<p>We therefor propose that the stimulation of MSCs differentiation induces CD45- adherent cells to release ATP that is converted into ADP, most probably by the up-regulated CD39L1 ectonucleotidase. This ADP stimulates P2Y12R and P2Y13R expressed by CD45+/CD11b+ myeloid cells leading to the release of the osteogenic factor BMP2. This cytokine favours the maturation of pre-osteoblasts into osteoblasts and concomitantly inhibits the maturation of pre-adipocytes.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le métabolisme des cellules souches embryonnaires est étroitement régulé par un équilibre entre<p>auto-renouvellement et différenciation. Ces cellules peuvent proliférer en culture de manière prolongée,<p>tout en restant indifférenciées, mais cela peut engendrer l’apparition d’anomalies karyotypiques, qui<p>accentuent la prolifération de ces cellules au détriment de leur potentiel de différenciation. Ce<p>phénomène d’adaptation à leurs conditions de culture et leurs caractéristiques communes avec les<p>cellules cancéreuses sont deux preuves majeures de la nature tumorigène de ces cellules souches.<p>Le but de ce travail a été d’élucider les voies de signalisation qui contrôlent le métabolisme des<p>cellules souches embryonnaires humaines, et plus particulièrement, leur différenciation. De plus, nous<p>avons souhaité étudier le caractère tumorigène de ces cellules et pour cela, nous avons travaillé en<p>comparant différentes lignées de cellules souches embryonnaires avec une lignée de carcinome<p>embryonnaire humain, leurs correspondantes cancéreuses. Nous avons choisi d’étudier la voie des<p>dérivés de l’inositol, dont la composante PI3K/AKT avait déjà été auparavant associée avec le<p>métabolisme des cellules souches embryonnaires murines, tout comme la composante des inositols<p>phosphates solubles qui avait été impliquée dans le contrôle de l’auto-renouvellement de ces cellules.<p>Nous avons tout d’abord étudié la distribution des inositols phosphates dans ces différents<p>modèles par HPLC et observé que leur profil différait entre les cellules souches embryonnaires normales<p>et cancéreuses, principalement au niveau de la quantité d’InsP5. L’analyse du profil des InsPs en cours de<p>différenciation spontanée a permis par la suite de mettre en évidence des modulations de ces différents<p>métabolites, avec notamment une diminution reproductible d’InsP5. Nous basant sur l’hypothèse que ces<p>modulations devaient se refléter au niveau de l’expression des enzymes régulant la production des<p>inositol phosphates, nous avons entamé une analyse par qPCR des kinases et phosphatases principales<p>impliquées dans cette voie. Nous avons effectivement pu mettre en évidence une augmentation<p>significative de deux isoformes de la triphosphate 3-kinase, ITPKB et ITPKA, en cours de différenciation<p>spontanée. Ces deux enzymes sont également davantage exprimées dans les cellules souches cancéreuses.<p>Ces augmentations d’expression ont ensuite pu être confirmées au niveau protéique pour ITPKB et au<p>niveau de leur activité enzymatique. Par ailleurs, au cours de ce travail, nous avons également mis au<p>point un modèle de différenciation dirigée de nos cellules souches embryonnaires vers des cellules<p>souches mésenchymateuses, que nous avons entièrement caractérisées et dont nous avons pu mettre en<p>évidence les propriétés immunomodulatrices. Des résultats préliminaires sont venus confirmer, dans ce<p>modèle, l’augmentation d’ITPKB préalablement observée en cours de différenciation spontanée.<p>Nous avons également montré que l’expression du gène suppresseur de tumeur PTEN était<p>augmentée en cours de différenciation spontanée des cellules souches embryonnaires humaines. A l’aide<p>de la technique d’immunofluorescence, nous avons mis en évidence une localisation subcellulaire<p>différente de PTEN dans nos cellules souches embryonnaires normales par rapport à leur<p>correspondantes cancéreuses ainsi qu’une plus faible expression de PTEN dans ces dernières, confirmant<p>ainsi nos résultats obtenus précédemment par qPCR. PTEN est le principal inhibiteur de la voie<p>PI3K/AKT dont nous avons également disséqué l’expression des effecteurs majeurs par qPCR. Nous<p>avons notamment mis en évidence une augmentation de l’expression des unités régulatrices p85α et<p>catalytique p110β en cours de différenciation. Ces mêmes enzymes étaient également surexprimées dans<p>les cellules de carcinome embryonnaire préalablement différenciées à l’aide d’acide rétinoïque.<p>En conclusion, l’ensemble de ces résultats met en évidence une modulation des voies de<p>signalisation dérivées de l’inositol en cours de différenciation spontanée et dirigée des cellules souches<p>embryonnaires, suggérant leur implication dans le contrôle de la différenciation de ces cellules. Nous<p>avons également observé des différences entre les cellules souches embryonnaires normales et<p>cancéreuses, dont l’étude devra être approfondie afin d’évaluer l’impact de ces divergences sur le risque<p>de transformation cancéreuse des cellules souches embryonnaires humaines. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) sont des cellules dotées de nombreuses propriétés dont les plus importantes sont leur rôle de soutien de l’hématopoïèse, leur potentiel de différenciation multilignée et leurs pouvoirs immunomodulateurs. Grâce à ces propriétés et à leur facilité d’obtention et d’amplification ex vivo, les CSM sont des candidats prometteurs pour diverses applications thérapeutiques. Au cours de ce travail, nous avons caractérisé ces pouvoirs immunomodulateurs et étudié les mécanismes sous-jacents.<p><p>Nous avons dans un premier temps, évalué la capacité des CSM de la MO à moduler la prolifération des lymphocytes T purifiés à partir de sang périphérique (SP) ou de sang de cordon ombilical (SCO). Quel que soit le stimulus utilisé pour les activer, les lymphocytes T du SP ou du SCO sont modulés par les CSM d’une manière dose dépendante. Le profil d’inhibition des lymphocytes T du SP ou du SCO par les CSM est différent et vraisemblablement lié à leur composition cellulaire (rapport T naïfs vs mémoires).<p><p>Dans le but de comprendre les mécanismes impliqués dans l’immunomodulation et l’influence de l’environnement sur les CSM, nous nous sommes intéressés à l’expression des molécules d’adhésion et de la galectine 1 ainsi qu’à leurs rôles dans l’immunomodulation. Lors des co-cultures avec les lymphocytes T, il y a augmentation de l’expression du CD54, du CD58 et de la sécrétion de la galectine 1 alors qu’en présence d’un environnement inflammatoire ou infectieux, celles-ci sont différemment modulées. Nous avons ensuite pu démontrer que l’inhibition de la réponse lymphocytaire par les CSM impliquait notamment la galectine 1 comme facteur immunorégulateur.<p><p>Le troisième volet de cette thèse, s’est intéressé à l’étude et à la comparaison du pouvoir immunomodulateur des CSM issues du tissu adipeux et la gelée de Wharton, considérés comme des sources potentiellement alternatives à la MO. L’immunomodulation exercée sur les réponses immunes est indépendante de l’origine des CSM. Les CSM du tissu adipeux et de la gelée de Wharton inhibent l’activation des lymphocytes mise en évidence par l’expression du CD38. La réponse allogénique ou mitogénique des lymphocytes est réduite en présence de CSM et les sous populations (CD4+ et CD8+) sont affectées de la même manière par ces effets suppresseurs. Ces effets sont dépendants des concentrations en CSM et sont vraisemblablement liés à l’expression de la PGE2 et du LIF. Durant les co-cultures, les Tregs sont expansés et cela indépendamment des concentrations en CSM. <p><p>En résumé, nous avons caractérisé le pouvoir immunomodulateur des CSM issues de trois sources différentes à savoir la moelle osseuse, la gelée de Wharton et le tissu adipeux. Comme le mettent en évidence nos observations, ce pouvoir est clairement dépendant de la concentration en CSM utilisée et est fortement sensible à l’environnement auquel les CSM sont exposées. Sur le plan mécanistique, nous avons démontré la participation de la galectine 1, de la PGE2 et du LIF aux fonctions immunosuppressives des CSM. Nous rapportons également la capacité des CSM à promouvoir l’expansion des Tregs aussi bien au sein d’une population lymphocytaire que fraîchement purifiés. Nos travaux soulignent l’importance et l’avantage de l’utilisation des CSM issues de ces nouvelles sources dans le cadre des thérapies immunes.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le sujet de ce travail de thèse a concerné l'analyse de l’immunogénicité de progéniteurs cardiaques issus de cellules souches embryonnaires humaines. Le but a été double. D’une part, comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent cette immunogénicité et, d’autre part, mettre en place des stratégies d’immuno-intervention permettant de la surmonter.Le travail a comporté deux volets, l’un in vitro et l’autre in vivo utilisant des modèles expérimentaux murins. Les analyses in vitro, ont utilisé une méthode de culture lymphocytaire mixte où des progéniteurs cardiaques humains ont été mis en culture avec des lymphocytes allogéniques. Les résultats ont montré que les progéniteurs cardiaques sont effectivement immunogènes et que la réponse immunitaire qu’ils suscitent peut-être modulée efficacement par des cellules mésenchymateuses dérivées du tissu adipeux. De plus, nous avons confirmé l’expression des molécules d’histocompatibilité de classe I à la surface de progéniteurs cardiaques, une expression qui semble modulée au cours de la culture.Les modèles in vivo que nous avons utilisés ont consisté en l’implantation de corps embryoïdes et des progéniteurs cardiaques de souris dans un contexte allogénique. Divers sites d’implantation ont été utilisés (myocarde, capsule rénale, muscle gastrocnemius) chez des souris immunocompétentes. Les résultats ont montré qu’à la fois les corps embryoïdes et les progéniteurs cardiaques sont rejetés chez les receveurs immunocompétents non traités, avec une cinétique différente en fonction du site d’implantation. Par ailleurs, l’utilisation d’un traitement par anticorps anti-CD3, appliqué à différents temps suivant l’implantation nous a permis de prolonger la survie des cellules implantées en induisant, en fonction de la fenêtre thérapeutique, soit une immunosuppression soit une tolérance immunitaire. / The present work concerned the analysis of the immunogenicity of cardiac progenitors derived from human embryonic stem cells. Our aim was to understand the cellular and molecular mechanisms which underlie this immunogenicity and to surmount it by setting up strategies of immune-intervention. The study consisted in two major components, one in vitro and the other in vivo using experimental mice models. The in vitro analyses were assessed by the mixed leukocyte reaction method, where human cardiac progenitors were cultured with allogeneic lymphocytes. The results showed that the cardiac progenitors are indeed immunogenic and that the immune response that they induce could be modulated by mesenchymal stromal cells derived from adipose tissue. Moreover, we confirmed the expression of class I histocompatibility molecules on the surface of cardiac progenitors, an expression which seems modulated during the culture. The in vivo models that we used consisted of the grafting of embryoïdes bodies and cardiac progenitors derived from mouse embryonic stem cells in an allogeneic context. Cells were grafted in different sites of immunocompetent mice (myocardium, renal capsule, muscle gastrocnemius). The results showed highlighted that at the same time both embryoïdes bodies and cardiac progenitors are rejected among untreated immunocompetents hosts, whereas their survival is extended by anti-CD3 treatments, In addition, anti-CD3 treatment prolongs the survival of grafted cells, either by immunosuppression or by inducing immune tolerance according to the timing when it is applied.

Les affections ostéo-articulaires concernent des millions de personnes. L’ingénierietissulaire osseuse, associant cellules souches mésenchymateuses humaines (CSM) etmatériaux synthétiques, pourrait répondre aux besoins cliniques. Pour cela, les différentescomposantes de cette approche et leur association doivent être mieux étudiées pour la rendreutile cliniquement. Durant cette thèse, une première étude animale proche du cas cliniquenous a permis de définir les points à améliorer pour le traitement des pertes osseuses. Nousavons ainsi pu développer un milieu spécifique induisant une différenciation rapide etterminale des CSM en ostéoblastes. Par la suite, l’utilisation de particules de céramiquescomme support cellulaire nous a permis d’obtenir des hybrides riches en matriceextracellulaire. Cet environnement 3D biomimétique permet l’engagement spontané des CSMvers un phénotype ostéoblastique et l’obtention d’une quantité osseuse importante in vivo.L’ensemble de ces résultats met en évidence l’importance de l’environnement et du stade dedifférenciation cellulaire pour la formation osseuse par ingénierie tissulaire osseuse. / Osteo-articular disorders affect millions of people over the world. Bone tissueengineering, an approach combining human mesenchymal stem cells (MSC) and syntheticmaterials, could potentially fulfill clinical needs. However, the different components of thisapproach and their association should be investigated further to make it clinically useful. Inthis thesis, an initial animal study close to clinical situation allowed us to identify areas thatneed improvement for regenerating bone defect. We were then able to develop a specificmedium which induces a rapid and terminal osteoblastic differentiation of MSC.Subsequently, the use of ceramic particles as cell support has allowed us to obtain hybridmainly composed of extracellular matrix. This biomimetic 3D environment allowsspontaneous osteoblastic commitment of MSC and induces a large bone quantity in vivo.Overall, these results highlight the importance of the environment and the cell differentiationstate for bone formation using bone tissue engineering.

Thèse numérisée 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.

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

L’athérosclérose et la pathologie anévrysmale sont principalement caractérisées par un remodelage de laparoi artérielle au cours de leur évolution. Ce travail a examiné un aspect de la destruction de la paroiartérielle à travers l’étude de la métalloprotéase MMP-14 au cours de l’athérome et un aspect dereconstruction artérielle à travers l’étude d’une thérapie cellulaire d’un modèle d’Anévrysme de l’AorteAbdominale (AAA) par Cellules Souches Mésenchymateuses (CSMs).En utilisant un modèle de greffe de Moëlle Osseuse (MO) dans des souris Ldlr-/-, nous avons montré que ladélétion d’expression de MMP-14 dans les cellules issues de la MO provoquait une accumulation decollagène interstitiel dans la plaque athéromateuse sans modification de la composition cellulaire nivariation de taille. Une mesure de l’activité collagénolytique par substrat fluorescent a confirmé que ladélétion en MMP-14 chez les macrophages provoquait une baisse de l’activité collagénolytique. Cetteactivité est indépendante de l’activité MMP-2 et MMP-8 et pourrait être médiée partiellement parl’activation de MMP-13. Nous avons mis en évidence la présence de CSMs à la surface luminale de thrombus de AAA et nous avonsmontré une diminution significative des CSMs circulantes chez des patients porteurs de AAA. Nous avonspu stabiliser la croissance de AAA expérimentaux chez le rat à partir de xénogreffe artérielle par perfusionendoluminale de CSMs. La perfusion de CSMs provoquait une diminution de l’inflammation à court termeet favorisait la reconstruction artérielle par accumulation de collagène et d’élastine à moyen terme.En conclusion, l’activité collagénolytique de MMP-14 est un des mécanismes moléculaires possibles del’évolution de la plaque athéromateuse par rupture de plaque. Elle ouvre la perspective d’une nouvelleapproche thérapeutique et pourrait être une cible comme substrat pour une imagerie fonctionnelle de laplaque athéromateuse. L’évolution de la maladie anévrysmale pourrait être secondaire à une altération dessystèmes de réparation tissulaire dont les CSMs seraient des acteurs clé. La perfusion endoluminale desCSMs dans un modèle expérimental a permis la restauration de ces systèmes de réparation tissulaire etouvre la perspective d’un nouvel outil thérapeutique contre les AAA / Pas de résumé anglais

L’infection par Helicobacter pylori touche environ la moitié de la population mondiale et est responsable de plusieurs pathologies gastro-intestinales incluant l’adénocarcinome gastrique. Les mécanismes de la carcinogénèse induite par H. pylori ne sont pas clairement élucidés. Mais, l’oncoprotéine CagA que possèdent certaines souches est très impliquée dans la carcinogénèse gastrique ; elle induit l’apparition d’un phénotype particulier, dit colibri, qui mime une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). De plus, CagA déstabilise les jonctions cellulaires en perturbant la E-cadhérine. Les objectifs de ces travaux ont été de déterminer si H. pylori induit une véritable EMT et si cette EMT est à l’origine de l’émergence de cellules souches cancéreuses (CSC). De plus, nous avons étudié le rôle joué par la protéine IQGAP1, protéine assurant le maintien des jonctions cellulaires, dans la carcinogénèse gastrique induite par H. pylori. Ces travaux ont montré que H. pylori induit une EMT in vitro. Cette EMT est à l’origine de l’émergence de cellules CD44high présentant les caractéristiques de CSC. L’étude du rôle de IQGAP1 au cours de la carcinogénèse gastrique liée à H. pylori a permis de déterminer son implication dans l’apparition de lésions néoplasiques dans un modèle de souris transgéniques hétérozygotes pour IQGAP1. En outre, IQGAP1 apparaît comme une protéine dont l’expression est modifiée par l’infection à H. pylori et par l’EMT induite par cette bactérie in vitro. Nos résultats permettent de mieux comprendre le mécanisme physiopathologique de l’adénocarcinome gastrique et seront potentiellement utiles au développement de nouvelles thérapeutiques anti-cancéreuses. / Helicobacter pylori infection is found in about half of the world population and is responsible for several gastrointestinal pathologies, including gastric adenocarcinoma. The mechanisms of the carcinogenesis due to H. pylori remain unclear. However, the link with gastric adenocarcinoma is partly due to the H. pylori CagA oncoprotein. CagA is responsible for a particular cell phenotype in vitro, the “hummingbird” phenotype which corresponds to an elongation of the cells, mimicking an epithelial to mesenchymal transition (EMT). EMT participates to carcinogenesis, and is involved in the generation of cancer stem cells (CSC). Moreover, CagA destabilize the cell junctions. This study aimed to determine wether H. pylori induces a true EMT, and if so, wether this EMT can generate CSCs. The role of IQGAP1, which is a scaffold protein involved in cell adhesion, was also studied in cases of gastric carcinogenesis due to H. pylori. We demonstrated that H. pylori induces an EMT in vitro. Moreover, we showed that this EMT is responsible for the emergence of CD44high cells which have the same characteristics as the CSCs. IQGAP1 has been identified as a protein implicated in neoplastic lesion development in a transgenic mouse model heterozygous for IQGAP1. Moreover, in vitro, the expression of IQGAP1 was modified by H. pylori infection and more specifically by the EMT induced by H. pylori. Our results allow a better understanding of gastric adenocarcinoma pathophysiology and will be helpful in developing new cancer chemotherapies.