L’athérosclérose est un processus d’évolution lente, dont les premières étapes sont marquées par le dépôt de lipoprotéines de basse densité (LDL) dans l’intima des artères. Les études histologiques montrent que les cellules musculaires lisses (CML) sont prépondérantes dans l’intima des lésions précoces et qu’elles ont un rôle critique dans le développement des lésions. A l’inverse des CML saines de la média qui présentent un phénotype contractile, certaines CML de l'intima sont caractérisées par la synthèse de matrice extracellulaire, associée à une migration et une prolifération augmentées. Comme les macrophages, une fraction de ces CML peut internaliser les LDL et participe à la formation de cellules spumeuses.Dans ce travail, nous avons cherché à déterminer le rôle du syndécan-1 dans la modulation du phénotype de la CML. Nous avons mis en évidence une surexpression du syndécan-1 par les CML intimales lors des stades précoces de l'athérosclérose. Dans le but de déterminer l'effet de cette surexpression, nous avons élaboré un vecteur lentiviral codant le syndécan-1 afin de le surexprimer dans les CML en culture. Nos résultats montrent qu'en réponse au transforming growth factor beta (TGF-β), les CML surexprimant le syndécan-1 présentent une augmentation amplifiée des gènes du collagène de type I et de certains marqueurs de fonction contractile incluant la SM α-actine, la calponine et la smootheline.Un autre volet de l'étude s'est intéressé à l'origine des cristaux de cholestérol (CCs) dans les lésions. Fréquemment retrouvés dans les lésions avancées, les études montrent que ces CCs pourraient induire mécaniquement la rupture de la plaque. Par l'analyse de coupes d'aortes fraîches, nous avons observé que les CCs apparaissent au stade de la lésion fibrolipidique et qu'ils sont associés à la présence de CML mortes. In vitro, les CML chargées en cholestérol sont capables de produire des cristaux, un processus qui est accéléré par la présence de collagène de type I et par l'inhibition de l'autophagie et de l'estérification du cholestérol. Nous avons montré que le collagène de type I entraine une diminution de p62 et une augmentation de Niemann-Pick C1, suggérant qu'il module l'expression de gènes associés à l'autophagie et au trafic du cholestérol.L’ensemble de ce travail ouvre ainsi de nouvelles perspectives quant à l’identification des mécanismes initiant la modulation du phénotype de CML, et aux conséquences de cette modulation au niveau de la lésion. / Atherosclerosis is a chronic pathological process that is characterized, in the earliest stage, by low density lipoproteins (LDL) accumulation within the arterial intima. Evidences show that smooth muscle cells (SMCs) are preponderant in the intima of early lesions and play a major role in lesions development. Whereas medial SMCs are involved in the contractile function, intimal SMCs are characterized by increased proliferation and migration, loss of contractile markers, and extracellular matrix production. Like macrophages, these SMCs have the capacity to internalize LDL and become foam cells. In this work, we explored syndecan-1 role in SMCs phenotypic modulation. We show that syndecan-1 expression is increased in intimal SMCs of early lesions. To determine the effect of this overexpression in SMCs in vitro, we elaborated the construction of a lentiviral vector encoding syndecan-1 cDNA. Our results demonstrate that syndecan-1 amplifies the up-regulation of type I collagen, SM α-actin, calponin, and smoothelin mRNA expression, induced by TGF-β.In the second part of our work, we investigated cholesterol crystals (CCs) formation in atherosclerotic lesions. Besides to being a major component of the atheromatous core, studies have shown that CCs could promote plaque rupture by causing mechanical damage. Our observations of fresh aortas revealed that CCs first appeared at the fibroatheroma transition and are associated with the death of SMC. Cholesterol-loaded human SMCs were capable of producing CCs in vitro, a process that was enhanced by type I collagen and by inhibition of autophagy and cholesterol esterification. We found that type I collagen leads to a decrease in the expression of p62, and an increase in Niemann-Pick C1, suggesting that collagen induces changes in genes relating to regulation of intracellular cholesterol levels and localization.In conclusion, this work described a novel candidate potentially implicated in SMCs phenotypic modulation, and the important consequences of this modulation in lesions development.

L'administration d'une diète enrichie à 0,2% en cholestérol (DEC) cause une hypercholestérolémie maternelle et foetale, et entraîne une diminution de 15,5% du poids des rejetons à la naissance chez les lapines. Cependant, les mécanismes qui engendrent la diminution du poids des rejetons sont encore inconnus Le glucose joue un rôle primordial dans le développement foetal. Une diminution de l'apport en glucose et une hypoglycémie foetale sont les mécanismes pathophysiologiques d'une restriction de la croissance intrauterine (RCIU). Le glucose traverse le placenta en utilisant des transporteurs spécifiques, soit les SGLT (dépendant du Na+) et les GLUTs (transport facilité). Cependant, la régulation des GLUTs nécessite leur translocation du pool intracellulaire vers la membrane plasmatique et ce phénomène peut grandement être influencé par l'environnement lipidique de la membrane. L'objectif de cette étude est donc d'étudier l'impact d'une DEC durant la gestation chez la lapine sur le métabolisme du glucose, l'expression génétique et protéique des SGLT et GLUTs et le routage des GLUTs dans le placenta. Pour effectuer cette étude, deux groupes de lapines gestantes et leurs rejetons ont été utilisés: un groupe de femelles a été nourri avec une diète standard pour lapin et l'autre avec une DEC. Les niveaux sériques de glucose et d'insuline ont été évalués. La quantification relative de GLUTs (ARNm) dans le placenta a été fait par «reverse transcriptase polymerase chain reaction» (RT-PCR) en temps réel. La quantification des niveaux d'expression protéique de SGLTI et de GLUTs placentaires a été réalisée par immunobuvardage de type Western. Nos résultats démontrent que la concentration du glucose chez les rejetons hypercholestérolémiques est inférieure à celle de leur mère, ainsi qu'à celle des rejetons contrôles. Une diminution du niveau d'insuline maternelle à la fin de la gestation a également été observée dans les deux groupes des lapines. Cependant, aucune différence dans l'insulinémie foetale n'a été retrouvée. L'expression des GLUT1, GLUT3 et GLUT4 (ARNm) placentaires n'a pas été modifiée par la DEC. En ce qui a trait à l'expression protéique des GLUTs, la DEC ne semble pas influencer leur niveau dans des extraits de protéines totales placentaires. Cependant l'expression de la SGLT1, elle, est fortement diminuée (4 fois). Par contre, le fractionnement cellulaire a permis de démontrer une diminution de l'expression de GLUT1 dans la membrane plasmique des placentas de lapines hypercholestérolémiques, avec une augmentation concomitante de l'expression de GLUT1 dans la fraction cytosolique. Cependant, aucune différence dans l'expression protéique de GLUT4 dans ces 2 fractions n'a été constatée dans le placenta de deux groupes de lapines. En conclusion, l'hypercholestérolémie maternelle: 1) entraîne une hypoglycémie foetale, 2) n'influence pas le niveau de l'insuline maternelle et foetale, 3) n'a pas d'effet sur l'expression génétique de GLUT1, GLUT3 et GLUT4 placentaires, 4) diminue l'expression de SGLTI placentaire dans l'extrait de protéines totales, et 5) influence uniquement le routage des GLUT1 vers la membrane plasmique. L'hypoglycémie foetale pourrait, donc, être engendrée par la diminution de la mobilisation de GLUT1 placentaire dans la membrane plasmatique. Le faible poids à la naissance des rejetons hypercholestérolémiques pourrait s'expliquer par l'hypoglycémie foetale. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Hypercholestérolémie, RClU, Transporteur du glucose, Placenta, Lapin.

Le cholestérol est véhiculé dans le sang par les lipoprotéines de faible densité (LDL), du foie vers les cellules. Ces LDL se divisent en 3 sous-classes (LDL1, LDL2 et LDL3). Elles sont métabolisées soit par captation sélective par le récepteur « scavenger » de classe B, type I (SR-BI) qui permet de capter uniquement leurs esters de cholestérol (EC) ou par captation globale par le récepteur de LDL (rLDL). Des études réalisées par le groupe de Madame Brissette ont démontré que des LDL injectées à des souris et ré-isolées quelques heures plus tard se retrouvent appauvries en EC et sont de plus petites tailles. Ces études ont donc établi le phénomène de la captation sélective des EC des LDL in vivo. Le sujet de ce mémoire est l'étude de l'effet de la captation sélective sur les LDL1, LDL2 et LDL3. Pour cela, des souris CD1 ont été injectées avec 3 mg de LDL1, LDL2 et LDL3 natives et 5 heures plus tard, les LDL modifiées ont été isolées par ultracentrifugation. Le travail expérimental subséquent a permis de déterminer les caractéristiques de chacun des types de LDL à savoir leur composition chimique par dosage enzymatique; taille par électrophorèse sur gradient de gel de polyacrylamide; densité par la procédure de Terpstra; charge selon leurs migrations sur gel d'agarose-barbital; niveau d'oxydation des LDL après une incubation avec du CuSO4; capacité à accepter les EC des HDL3 par la protéine de transfert des esters de cholestérol (CETP); activité de captation sélective des EC de SR-BI des cellules HepG2 envers les différents types de LDL et leurs affinités de liaison pour le rLDL. Les résultats ont démontré qu'il y a une diminution de 15% en EC pour les LDLt modifiées et de 58% et 41% en triglycérides (TG) pour les LDL1 et LDL2 modifiées. Il y a eu également un enrichissement en cholestérol total (CT) et cholestérol libre (CL) pour chacune des 3 sous-classes de LDL modifiées. Les résultats ont également démontré que, par rapport à leurs formes natives respectives, les LDL1 modifiées sont plus denses, plus petites et sont chargées plus négativement, les LDL3 modifiées sont moins denses, plus grosses et plus chargées négativement, alors que les LDL2 modifiées sont moins chargées négativement et ne démontrent pas de différence de taille et de densité. Toutes les sous-classes de LDL modifiées semblent être plus sensibles à l'oxydation, ce qui à première vue semble néfaste. Les résultats de transfert des EC des HDL3 vers les sous-classes de LDL ne démontrent aucune différence significative entre les différentes sous-classes natives et modifiées mais il y a 11% moins de transfert des EC aux LDL3 natives qu'aux LDL1 natives et une tendance à la diminution pour les LDL3 natives par rapport aux LDL2 natives. L'étude in vitro avec des cellules HepG2 a démontré qu'il y a une augmentation de 90% de la captation sélective pour les LDL1 modifiées alors qu'il y a une diminution de 46% pour les LDL2 modifiées, par rapport à leurs formes natives. Aussi, une augmentation de 56% d'affinité de liaison envers le rLDL est observée pour les LDL1 et LDL2 modifiées, par rapport à leurs formes natives. Ainsi, la captation sélective des EC dans la circulation sanguine par le SR-BI favoriserait la dégradation des LDL1 et LDL2, in vivo, ce qui est bénéfique pour l'organisme et permettrait donc la réduction des risques cardiovasculaires. D'autres études sont nécessaires afin de tester les LDL3 sur les cellules HepG2. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : captation sélective, SR-BI, rLDL, sous-classes de LDL.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

De nombreuses études épidémiologiques associent le cholestérol avec l’incidence et le développement du cancer de la prostate. Parmi les acteurs impliqués dans le métabolisme du cholestérol, les récepteurs nucléaires LXRα et LXRβ sont identifiés comme d’importants régulateurs intra-cellulaires capables d’ajuster les niveaux d’accumulation de cette molécule. En parallèle, ces récepteurs peuvent exercer des effets anti-prolifératif et pro-apoptotique sur des cellules tumorales prostatiques. L’ensemble de ces données suggère un rôle protecteur des LXRs dans le cadre du cancer de la prostate. Les objectifs de ces travaux ont été d’étudier les mécanismes moléculaires reliant les LXRs au cycle cellulaire et de comprendre le rôle de ces récepteurs nucléaires dans le processus de la carcinogenèse prostatique. Nous avons ainsi montré que les LXRs exerçaient leur effet anti-prolifératif sur des cellules murines épithéliales prostatiques (MPECs) notamment via des modulations des voies de transduction PI3K/AKT et MAPK. Ces résultats font de ces cellules un modèle d’étude des mécanismes moléculaires impliqués dans cet effet. Les souris Lxrαβ-/- nourries avec un régime riche en cholestérol présentent un phénotype de néoplasie prostatique associé à un profil tanscriptomique proche de celui de souris modèles de cancer de la prostate démontrant l’effet protecteur des LXRs dans une condition d’hypercholestérolémie. Enfin, l’expression et l’activité des LXRs et leur gènes cibles ont été étudiées dans un modèle murin de carcinogenèse prostatique, les souris Pten-/-, dont l’invalidation du gène suppresseur de tumeur Pten est spécifique de l’épithélium prostatique. De manière intéressante, nous montrons que les LXRs sont activés au cours de la carcinogenèse prostatique et que la perte des LXRs dans les souris Pten-/- entraîne une accélération de la progression tumorale. Au final, ces résultats mettent en lumière que les LXRs peuvent exercer un rôle de barrière limitant la progression tumorale, notamment par l’intermédiaire de leurs gènes cibles codant les cassettes d’efflux de cholestérol, Abca1 et Abcg1. / Several epidemiological studies associate cholesterol to prostate cancer incidence and development. Among the actors involved in cholesterol metabolism, the nuclear receptors LXRα and β have been identified as important intracellular regulators, able to adjust cholesterol accumulation. In parallel, these receptors exert anti-proliferative and proapoptotic effects on prostate tumor cells. Altogether, these data suggest a protective role of LXRs against prostate cancer. This work aimed at understanding the molecular mecanisms linking LXRs to cell cycle regulation and prostate carcinogenesis. We showed that LXRs are able to exert their anti-proliferative effect on murine prostate epithelial cells (MPECs) via modulation of PI3K/AKT and MAPK pathways. These results demonstrate the value of these cells to study the molecular mecanisms involved in this LXR effect. Lxrαβ-/- mice fed a high cholesterol diet, display prostate neoplasia and a transcriptomic profil close to the one of a mouse model of prostate cancer demonstrating the protective effect of LXRs in hypercholesterolemia condition. Expression and activity of LXRs and their target genes have been studied in a mouse model of prostate cancer, the Pten-/- mice with a knock-out of the tumour supressor Pten specifically in the prostate epithelium. Interestingly, we showed that LXRs are activated during prostate carcinogenesis and that the loss of LXRs in Pten-/- mice leads to an acceleration of tumor progression. In summary, these results highlight the role of LXRs as a barrier to constrain tumor progression in particular through their target genes Abca1 and Abcg1.

L'athérosclérose est un processus physiopathologique chronique impliqué dans la majorité des maladies cardio-vasculaires. Le développement des lésions d'athérosclérose est caractérisé par l'accumulation de lipides extra et intracellulaires dans la paroi artérielle à l'origine d'une forte réponse inflammatoire impliquant notamment les macrophages. Les macrophages sont considérés comme des acteurs clés dans le développement des plaques d'athérosclérose. En effet, de par leur capacité à métaboliser le cholestérol (captation, stockage, efflux), à réguler l'inflammation et à phagocyter les cellules apoptotiques, ils exercent des fonctions pro et/ou anti-athèrogènes qui peuvent être modulées à des fins thérapeutiques. Dans cette perspective, nous avons évalué le pouvoir thérapeutique des " macrophages protégés de l'apoptose " sur la progression des lésions d'athérosclérose constituées. Nous avons démontré que l'augmentation de la survie des macrophages permet de ralentir la progression des lésions, de stabiliser les lésions et de diminuer la cholestérolémie. Ces effets athéro-protecteurs sont attribués à l'augmentation des cellules de Kupffer et des monocytes Ly-6Clow en partie par leur capacité à produire de l'apolipoprotéine E. Nous montrons également que les cellules de Kupffer participent à la clairance des lipoprotéines pro-athérogènes. L'augmentation du pool d'apoE ainsi que l'augmentation des cellules de Kupffer permettent de diminuer la cholestérolémie et ainsi de diminuer la progression des lésions. / Atherosclerosis represents a chronic pathophysiological process implicated in the majority of cardiovascular diseases. The development of atherosclerotic lesions is characterized by an accumulation of extra and intracellular lipids in the arterial wall at the origin of a strong inflammatory response involving macrophages.Macrophages are considered key actors in the development of atherosclerotic plaques. Indeed, because of their ability to metabolize cholesterol (capture, storage, efflux), to regulate inflammation and to phagocyte apoptotic cells, they exert pro and/or anti-atherogenic functions that may be modulated therapeutically. In this context, we evaluated the therapeutic potential of macrophages protected against apoptosis, on the progression of established atherosclerotic lesions.We have demonstrated that increased macrophage survival can slow down the progression of established lesions, stabilize lesion and reduce cholesterol levels. These athero-protective effects are attributed to the increase in Kupffer cells and Ly-6Clow monocytes partly due to their ability to produce apolipoprotein E. We also show that Kupffer cells are involved in the clearance of pro-atherogenic lipoproteins. The increase in ApoE pool and in Kupffer cells reduces cholesterol levels and thus lesion progression.

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

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

Les oestrogènes sont des hormones bien connues pour leur implication dans le développement sexué et la reproduction chez la femme. La distribution ubiquitaire des récepteurs des oestrogènes [alpha] et [béta] favorise l'implication importante des oestrogènes dans plusieurs voies métaboliques dont celle des lipides, la balance énergétique, la masse osseuse et la cognition. Les oestrogènes sont malheureusement fortement associés à l'augmentation du risque de cancer du sein et de l'utérus. Le développement d'anti-oestrogènes pour traiter et prévenir les cancers oestrogénosensibles a mené à la découverte de modulateurs sélectifs des récepteurs des oestrogènes (SERM) ayant une action antagoniste au niveau de la glande mammaire et de l'endomètre, mais qui conservent des actions agonistes au niveau de la masse osseuse et du métabolisme des lipides. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que le SERM EM-652.HCl (EM), un puissant antagoniste dans la glande mammaire et l'utérus, possède des propriétés agonistes importantes au niveau du métabolisme des lipides. Nous avons observé que le EM diminue la prise alimentaire, ce qui résulte en une importante diminution de la masse adipeuse chez la rate intacte ou ovariectomisée et chez la souris. Dans ce dernier modèle, nous avons établi que les effets métaboliques bénéfiques du EM étaient entièrement dus à son interaction avec le récepteur des oestrogènes [alpha]. De plus, le traitement avec le EM induit une très forte diminution de la cholestérolémie. Le EM a augmenté la quantité de deux récepteurs hépatiques importants, le LDLr et le SR-B1, ce qui suggère fortement que l'effet hypocholestérolémiant du EM résulte d'une augmentation de la captation hépatique de cholestérol provenant des lipoprotéines circulantes. Enfin, le EM s'est avéré capable de diminuer fortement la cholestérolémie même chez des rats présentant une hypercholestérolémie induite par la diète. Ces données suggèrent donc un potentiel positif agoniste du EM-652.HCl sur le métabolisme des lipides et permettent de penser à une nouvelle thérapie chez la femme pour contrer les effets métaboliques négatifs de la ménopause, tout en la protégeant contre les cancers oestrogénosensibles.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Notre groupe de recherche a récemment démontré que des apports très élevés en acides gras trans naturels (AGTn) et industriels (AGTi) avaient des effets comparables sur les lipides et lipoprotéines plasmatiques. L'impact des différents AGT sur les processus impliqués dans l'homéostasie du cholestérol demeure toutefois inconnu et il nous est apparu important d'investiguer dans cette voie. Ce mémoire présente les résultats d'une étude dont l'objectif était de comparer l'impact des AGTi et des AGTn sur les marqueurs de la synthèse endogène et de l'absorption intestinale du cholestérol. Les résultats démontrent que le niveau d'absorption du cholestérol est modifié de façon plus importante suite à la consommation d'AGTn que d'AGTi, mais cette différence ne se reflète pas dans les concentrations de LDL-C entre les deux sources d'AGT. Il semble également que la consommation d'AGT n'affecte pas la synthèse endogène de cholestérol, peu importe leur origine.