Th. 3e cycle--Amélioration des prod. vég. et microbiennes--Lille 1, 1980. N°: 861. / Rés. de la th.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2006. / Titre de l'écran-titre (visionné le 28 mars 2007). Bibliogr.

Les maladies inflammatoires du système nerveux central (SNC) sont caractérisées par l'altération de la barrière hémato-encéphalique induite par les cellules immunitaires et les cellules tumorales. Il est reconnu que les macrophages peuvent induire l'inflammation en infiltrant la BHE. Lors d'un dommage ou d'une infection du SNC, les macrophages dérivés du sang sont activés. Une fois activés, ceux-ci migrent au site infecté ou endommagé et libèrent des cytokines et médiateurs inflammatoires tels que IL1, TNFα, VEGF. Ces cytokines jouent un rôle essentiel dans l'inflammation du SNC puisqu'elles induisent des chimiokines tels que la sphingosine-1-phosphate (S1P), un sphingolipide fortement exprimé dans les glioblastomes et qui joue un rôle important dans la chimiotaxie et le trafic des cellules immunitaires. Nous avons étudié l'efficacité d'une molécule dérivée de notre diète possédant des propriétés chimiopréventives et anti-inflammatoires, l'épigallocatéchine gallate (EGCG), sur la régulation transcriptionnelle des récepteurs de la S1P à divers stades de différenciation des cellules promyélomonocytaires HL-60. Nous avons d'abord différencié les cellules promyélomonocytaires HL-60 en « macrophages-like » en utilisant un promoteur tumorigène et activateur de la protéine kinase C-Phorbol 12-myristate 13-acétate (PMA). Nous avons démontré que le PMA induit l'adhésion cellulaire et augmente l'expression des transcrits S1P1, S1P2 et S1P5. Nous avons ensuite constaté que les cellules adhérentes semblaient être sensibles à la S1P en induisant la phosphorylation d'ERK, de JNK et de P38 MAPK. Cependant, l'inclusion de l'EGCG avant la différenciation par le PMA inhibe l'induction de ces trois voies MAPK par la S1P. D'autre part, un traitement par l'EGCG au cours de la différenciation, c'est-à-dire simultanément avec le PMA, affecte seulement la voie P38 MAPK. De plus, les cellules différenciées « macrophages-like » devenaient insensibles à l'EGCG. Enfin, nous démontrons que seul le récepteur S1P2, parmi les récepteurs fortement induits par le PMA, diminue lors du prétraitement par l'EGCG. Nos résultats suggèrent que l'EGCG antagonise la réponse à la S1P dans les cellules prédifférenciées via l'inhibition de la signalisation induite par le PMA. Par conséquent, une réponse réduite à la S1P pourrait abroger la migration transendothéliale des monocytes vers le SNC, et prévenir la neuroinflammation, les infections cérébrales secondaires ou certaines pathologies cérébrales conséquentes à l'infiltration de cellules immunitaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Neuroinflammation, S1P, EGCG, macrophages, chimiotactisme, chimioprévention

L'axe formé par la chimiokine CXCL12 et son récepteur CXCR4 est conservé chez les vertébrés où il joue un rôle important dans l'embryogenèse et la vie adulte, régule de nombreux processus des réponses immunitaires grâce à ses fonctions dans la migration cellulaire, la survie et la prolifération.En outre, cet axe est impliqué dans les processus pathologiques tels que les cancers (croissance et métastase) et immunodéficiences ainsi que des dysfonctionnements (par exemple l'expression dérégulée, polymorphismes ou mutations) et est également détourné par certains agents pathogènes (par exemple le virus de l'immunodéficience humaine, virus du papillome humain).Un grand groupe de travail est consacré à cette paire comme cible thérapeutique, mais seulement un composé (à savoir Plérixafor) a atteint l'approbation pour une utilisation clinique faisant le potentiel de cet axe comme cible de médicament encore inexploré.Bien que cet axe est l'objet d'un grand intérêt, des questions demeurent quant aux déterminants structurels impliqués dans l'interaction CXCL12/CXCR4.Cependant, la structure récemment résolue par diffraction de CXCR4 a donné quelque indice au sujet de ces questions, et au­ delà, la possible stoichiométrie entre CXCL12 et CXCR4.Plusieurs éléments de preuve appuient le concept que les formes CXCR4 homo- et hétéro- oligomères (qui peut contribuer à la diversité des fonctions de récepteur), telles que la structure de diffraction, le gain de fonction d'un récepteur CXCR4 mutant responsable du syndrome WHIM et la modulation allostérique des fonctions de CXCR4 par CXCR7 (ACKR3), le second récepteur de CXCL12. La possibilité de former des oligomères ouvre de nombreuses questions en matière de CXCL12 et ses interactions avec CXCR4 et CXCR7/ACKR3. La stoichiométrie de cette interaction reste une question ouverte, comme le récepteur est capable de former des oligomères avec le même récepteur ou autre récepteurs, en particulier CXCR7/ACKR3. Ce récepteur, connu comme scavenger, n'a pas de structure résolue et son mécanisme d'interaction avec CXCL12 reste inconnu.Afin d'étudier les interactions CXCL12/CXCR4/CXCR7, nous avons appliqué plusieurs techniques de modélisation moléculaire tels que peptid-peptide docking et simulations de dynamique moléculaire.Objets du projet ont étés : la résolution des possibles formes stoichiométriques de l'interaction CXCR4/CXCL12 (modélisation moléculaire, docking et dynamique); la modélisation de la structure du récepteur CXCR7/ACKR3 et son interaction avec CXCL12 (homology modeling), avec caractérisation des domaines et des résidus clef de l'activation des pathways de signalisation en aval du récepteur (mutants CXCR7/ACKR3); l'étude et la caractérisation de nouveaux outils innovants pour la détection de l'oligomerisation de ces récepteurs en conditions endogènes. (Nanobodies, HTRF)Les résultats du premier objectif ont été publiés en janvier 2016 : PMID 26813575.La modélisation de CXCR7/ACKR3 nous a permit de générer plusieurs mutants du récepteur pour tester nos hypothèses sur l’activation.Les nanobodies caractérisés pour CXCR4 seront utilisé dans une deuxième étude pour l’identification des formes oligomériques du récepteur sur tissus et cellules. / The axis formed by the chemokine CXCL12 and its receptor CXCR4 is conserved in vertebrates where it plays an important role in embryogenesis and adult life, regulates many processes of immune responses through its functions in cell migration, survival and proliferation.In addition, this axis is involved in pathological processes such as cancers (growth and metastasis) and immune deficiencies and malfunctions (eg deregulated expression, mutations or polymorphisms) and is also hijacked by certain pathogens (eg HIV, human papilloma virus).A large working group is dedicated to this pair as a therapeutic target, but only a compound (ie Plerixafor) achieved approval for clinical use by the potential of this area as a drug target unexplored.Although this axis is the subject of great interest, questions remain about the structural determinants involved in CXCL12 / CXCR4 interaction.However, the recently resolved diffraction structure of CXCR4 gave some clue about these questions, and beyond possible stoichiometry between CXCL12 and CXCR4.Several lines of evidence support the concept that forms CXCR4 homo- and hetero-oligomers (which can contribute to the diversity of the receptor functions), as shown in the diffraction structure, the gain function of a mutant CXCR4 receptor responsible for the syndrome WHIM and allosteric modulation of CXCR4 functions by CXCR7 (ACKR3), the second receptor of the chemokine CXCL12. The ability to form oligomers opens many issues of CXCL12 and its interaction with CXCR4 and CXCR7 / ACKR3.The stoichiometry of this interaction still remains an open question, as the receptor is capable to form oligomers with the same receptor or other receptors, particularly CXCR7 / ACKR3. This receptor, known as scavenger, has not solved structure and the mechanism of interaction with CXCL12 is unknown.To study the interactions CXCL12 / CXCR4 / CXCR7, we applied several molecular modeling techniques such as peptide-peptide docking and molecular dynamics simulations.Objectives of this project were: the resolution of the different stoichiometric forms for the interaction of CXCR4 and CXCL12 (molecular modeling, docking and dynamic); modeling the CXCR7 / ACKR3 receptor structure and its interaction with CXCL12 (homology modeling), with the characterization of domains and residues key in the activation of downstream signaling pathways of the receptor (CXCR7 / ACKR3 mutants); the study and characterization of new innovative tools for the detection of oligomerization of these receptors in endogenous conditions. (Nanobodies, HTRF)The results of the first objective were published in January 2016: PMID 26813575.Modeling of CXCR7 / ACKR3 allowed us to generate several mutants of the receptor to test our hypothesis about the activation pathways.Nanobodies were fully characterized for CXCR4 to be used in a second study to identify oligomeric forms of the receptor in tissues and cells.

Le neutrophile humain est impliqué dans la première ligne de défense du corps humain. Pour jouer ce rôle le neutrophile doit se rendre au site inflammatoire et phagocyter les agents microbiens. L'objectif de cette étude est d'étudier les mécanismes impliqués lors de la chimiotaxie des neutrophiles et la phagocytose. Les résultats obtenus permettent d'identifier plusieurs voies de signalisation impliquées dans ces deux réponses majeures du neutrophile et décrivent des différences majeures entre les signaux chimiotactiques qui permettent une spécialisation de la réponse.

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

Ce manuscrit présente des études expérimentales sur l'évaporation de gouttes et la chimiotaxie de la mite.Une première partie s'intéresse à l'évaporation de spray dense au moyen d'une nouvelle approche, par analogie avec le mélange scalaire. Dans cette limite de forte densité en gouttes, où il y a saturation en vapeur au sein des structures constituantes, l'évaporation est principalement fonction de l'étirement auxquelles ces structures sont soumises. C'est en effet celui-ci qui conditionne le taux d'évacuation de cette vapeur interstitielle, ce qui permet de mettre les gouttes en contact avec un environnement plus sec, déclenchant ainsi leurs évaporations.Une deuxième partie s'intéresse à une application de la compréhension de cette dynamique d'évaporation de spray dense à un contexte d'entomologie: la chimiotaxie de la mite. Il s'agit du processus par lequel l'animal va se repérer dans un champ de concentration, pour localiser la source d'une substance attractive par exemple (ici de la phéromone sexuelle). Cette partie a tendu vers l'obtention d'une visualisation conjointe de la trajectoire de l'animal et du champ de concentration sous-jacent par la visualisation des gouttes. / This thesis present some experiments on droplets evaporation and moth chemotaxis.In a first part, dense spray evaporation is explained through a new approach, drawing an analogy with scalar mixing. In this high density droplets limit, where vapor saturation is reached within the structures, evaporation is mainly controlled by the intensity at which these structures are stretch. It is indeed the stretching that controls the rate at witch interstitial vapor is evacuated: droplets are thus in contact with a dryer environment, so they can start to evaporate.A second part take an interest in applying dense spray evaporation dynamic understanding to an entomologist situation: moth chemotaxis. This is the process by which animals find their way in a concentration field, such at finding a chemoattractant source for instance (sexual pheromone in our case). This part tended towards visualizing animal trajectory and concentration field underlying through droplets visualization simultaneously.

L’objectif de cette thèse est d’appréhender la complexité des mécanismes biologiques de l’acupuncture afin de construire un modèle mathématique multi-échelle. Ce modèle est étudié théoriquement et numériquement. L’acupuncture est une des plus vielles pratiques de l’histoire de la médecine et une partie intégrante de la médecine traditionnelle chinoise. Dans sa pratique la plus classique, une ou plusieurs aiguilles sont placées à des endroits spécifiques, nommés points d’acupuncture. L’aiguille est ensuite manipulée en utilisant des mouvements de rotation et de translation de façon à stimuler le point d’acupuncture. Les effets cliniques de l’acupuncture pourraient être le résultat d’effet de cascades de réactions produites par les interactions entre l’hypoderme et les systèmes nerveux, endocrinien et immunitaire. Le travail présenté s’articule sur la modélisation de l’insertion d’une aiguille dans le tissu conjonctif de l’hypoderme. Un modèle d’écoulement en milieu poreux du liquide interstitiel de l’hypoderme a permis d’étudier numériquement les composantes de contrainte qui agissent sur les récepteurs à la surface des cellules du tissu et notamment des mastocytes.Un modèle mathématique de la réponse chimiotactique des mastocytes à une contrainte physique créée par le traitement d’acupuncture est développé. Ce modèle prend en compte les mécanismes de signalisation cellulaire. La contrainte physique induit la libération rapide et continue, grâce au recrutement chimotactique de mastocytes, d’attractants et de médiateurs chimiques. Le modèle est basé sur le modèle de chimiotaxie de type Keller-Segel. / The objective of this thesis is to comprehend the complexity of the underlying basis of acupuncture. Acupuncture needling is investigated in order to establish a multiscale model that takes into account the complexity of biology but is mathematically simple enough to run simulations.Acupuncture is one of the oldest practices in the history of medicine and is the core of Traditional Chinese Medicine. Once needles are inserted in the right locations, called acupoints, they are manipulated via manual needling to stimulate the acupoint. The physiological reactions of acupuncture needling lead to therapeutic effects which can be explained by a series of interactions between the skin and the nervous, the endocrine, and the immune systems.In the present work, the thrusting and lifting of an acupuncture needle inserted in subcutaneous connective tissue is modeled. A porous media model is used to run simulations and compute the pressure and shear stress affecting the organization of fibers and of isolated cells in their matrix. A mathematical model was conceived to take into account cell signaling. There is ample evidence that needle manipulation in acupuncture can cause degranulation of mastocytes directly through a physical stress to occur. Activated mastocytes rapidly release granules containing chemical mediators. These chemical mediators play a key role recruiting mastocytes in their environment and are known to affect the excitability of nerve endings as well as local microcirculation permeability and size for the appropriate transfer of long-term acting endocrine signals. The process is sustained by the recruitment of mastocytes through chemotaxis.

Chez les bactéries, les pôles cellulaires servent de domaines subcellulaires impliqués dans plusieurs processus cellulaires. Chez l’agent pathogène du choléra, Vibrio cholerae, en forme de bâtonnet incurvé, le pole contenant l’unique flagelle est impliqué dans la virulence. La protéine d’ancrage polaire HubP interagit avec plusieurs ATPases telles que ParA1 (ségrégation des chromosomes), ParC (localisation polaire du système de chimiotaxie) et FlhG (biosynthèse des flagelles), organisant ainsi l'identité polaire de V. cholerae. Cependant, les mécanismes moléculaires exacts de cet ancrage polaire doivent encore être élucidés. L’objectif de cette thèse est d’établir une vue d'ensemble de l'organisation de pôle cellulaire ce qui implique le mécanisme d’orchestration des différentes fonctions cellulaires par l’identification de l’ensemble des partenaires d'interaction de HubP ainsi que la cartographie fine du pôle cellulaire par microscopie à super résolution (PALM). Afin d’identifier de nouveaux partenaires d'interaction de HubP, j'ai étudié la différence de composition en protéines polaires entre les contextes HubP+ et HubP-. La composition en protéines polaires a été quantifiée de manière relative et absolue en ajoutant des Tag isobares aux protéines extraites de mini-cellules. Ces mini-cellules correspondent des petits compartiments cellulaires issus d’un évènement de division anormal proche du pole et sont enrichies en protéines polaires. Parmi ~800 protéines identifiées, ~ 80 protéines ont été considérées comme enrichies en contexte HubP+ incluant de nombreuses protéines attendues (FlhG, ParC et en aval des protéines de chimiotaxie). J'ai étudié la localisation de 14 protéines par microscopie à fluorescence et pu révéler 4 nouvelles protéines présentant une localisation polaire dépendant de HubP : VbrX, VbrY, et 2 protéines hypothétiques MotV et MotW. La délétion de motV et motW provoque un défaut significatif de propagation dans une gélose molle suggérant une implication dans la chimiotaxie et/ou la motilité. Alors que la microscopie électronique a montré que les deux mutants ont bien un flagelle polaire unique, le suivi-vidéo de leur déplacement a révélé que les deux mutants présentaient des défauts de nage assez distincts: ∆motV est plutôt affecté dans le changement de direction et ∆motW dans la vitesse de déplacement. Des expériences de microscopie fluorescente ont montré que MotV, MotW et HubP présentaient des dynamiques de localisation polaire distinctes au cours du cycle cellulaire. Pour une observation fine du pôle cellulaire par PALM, de nouveaux outils d’analyse d’image à haut débit étaient exigés. La précision des contours des petites cellules bactériennes faiblement contrastées n’est pas suffisante par l’observation en fond clair, j'ai développé une nouvelle technique de marquage avec des protéines fluorescentes photo-activables pour un tracé précis de la membrane interne ou du périplasme. En outre, nous avons créé un logiciel utilisant Matlab appelé Vibio qui intègre le contour de cellule et la liste des molécules obtenues par microscopie à super résolution. La capacité d’analyse à haut débit du logiciel permet d’étudier la distribution des molécules de l’échelle de la cellule unique à une population en orientant les cellules par leur courbure longitudinale. J’ai pu révéler que HubP est principalement localisé du côté convexe du pôle de la cellule, tandis que ses partenaires se situaient principalement au milieu du pôle. Mon travail de thèse a révélé avec succès de nouveaux partenaires d'interaction de HubP et la fonction de certaines protéines dans la motilité cellulaire. J'ai développé une nouvelle technique de microscopie pour une localisation subpolaire précise qui fonctionne bien pour l'analyse d'images PALM dans Vibio. J’ai ainsi pu faire progresser les connaissances de l’orchestration des fonctions polaires chez V. cholerae. / In rod shaped bacteria, cell poles serve as important subcellular domains involved in several cellular processes including motility, chemotaxis, protein secretion, antibiotic resistance, and chromosome segregation. In the cholera pathogen Vibrio cholerae, vibrioid rod shape and single polarized flagellum involve in the virulence. Polar landmark protein HubP was shown to interact with multiple ATPases, such as ParA1 (chromosome segregation), ParC (polar localization of chemotaxis apparatus), and FlhG (flagella biosynthesis), thus organizing the polar identity of V. cholerae by tethering proteins to cell pole. However, the exact molecular mechanisms are yet to be elucidated. In this thesis, I tackled to unveil comprehensive view of the cell pole organization which implies the orchestration of different cellular functions, by identifying further interaction partners of HubP as well as drawing conceivable picture of the cell pole by super-resolution photoactivated localization microscopy. To identify new interaction partners of HubP, I used minicells in which cell poles were enriched as they derived from cell division near the cell pole. Difference in protein composition between HubP+ and HubP- minicells were examined by isobaric tags for relative and absolute quantitation. Among ~800 proteins identified, ~80 proteins were considered to be enriched in HubP+ minicells including many expected proteins (FlhG, ParC and downstream chemotaxis proteins). I chose 14 proteins to investigate their subcellular localization with fluorescent microscopy. In conclusion, I discovered 4 proteins that showed polar localization in a HubP-dependent manner. These proteins are VbrX, VbrY, and 2 hypothetical proteins MotV and MotW. ∆motV and ∆motW showed significant defect in a diameter of travel in soft agar plate that suggesting the possible involvement in chemotaxis and/or motility. Whereas electron microscopy showed that both mutants possess intact monotrichous flagellum, video-tracking revealed that the two mutants showed rather distinct defects during swimming: MotV is rather turning mutant while MotW is a speed mutant. Fluorescent microscopy experiments indicated that MotV, MotW and HubP showed distinct polar dynamics over cell cycle. For fine-scale observation of the cell pole by PALM, it was appreciated that novel tools for high-throughput analysis was demanded. Since brightfield images are not sufficient to have accurate contours of small and low contrast bacterial cells, I developed new labeling technique with photoactivatable fluorescent proteins for precise outlining at either inner membrane or periplasm. Furthermore, we created Matlab-based software called Vibio which integrates cell outline and the list of molecules obtained by super-resolution microscopy. High-throughput capability of the software enabled to analyze distribution of detected molecules from single cell to whole bunch of cells in a manner that cells are oriented by cell curvature. These allowed me to discover that HubP is mostly lopsided at the convex side of the cell pole, while its partners mostly located middle of the pole. Altogether, I successfully unveiled 4 novel interaction partners of HubP. I revealed of the function of hypothetical proteins that are involved in cell motility. I developed new labeling technique for precise polar localization that works well for PALM image analysis in Vibio. Therefore, I observed precise polar localization of HubP and other polar proteins.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / Le neutrophile est spécialisé dans la chimiotaxie et la phagocytose. Ces deux phénomènes sont accompagnés d'une accumulation de phosphatidylinositol(3,4,5)triphosphate. Ce dernier est formé par les phosphatidylinositols 3-kinases. Leur activation et la formation de phosphatidylinositol(3,4,5)triphosphate sont bien caractérisés dans le neutrophile. La régulation du niveau de phosphatidylinositol(3,4,5)triphosphate par les lipide phosphatases est peu étudiée. Nous avons examiné le rôle des lipide phosphatases SHIP1 et PTEN suite à la stimulation du CD32a, un FcyR, dans la régulation du niveau de phosphatidylinositol(3,4,5)triphosphate. Ce dernier augmente suite à la stimulation du CD32a. La localisation cellulaire et la phosphorylation de SHIP1, mais pas de PTEN, sont modifiées en réponse à la stimulation du CD32a. Ces événements seraient dépendants des Src kinases. Par contre, ils seraient indépendants de l'activation des phosphatidylinositol 3-kinases. SHIP1, et non PTEN, pourrait donc être impliquée dans la régulation du phosphatidylinositol(3,4,5)triphosphate formé suite à la stimulation du CD32a dans le neutrophile humain.