La balance entre synthèse et dégradation des collagènes joue un rôle crucial dans le développement de pathologies de cicatrisation. Les collagènes fibrillaires sont synthétisés et sécrétés sous forme de précurseurs dans l'espace extracellulaire. Ils subissent alors une maturation protéolytique par des métalloprotéases, telles que les « BMP-1/Tolloid-like » (BTPs), permettant la formation de fibres de collagène. Ce clivage protéolytique est stimulé de façon spécifique par deux glycoprotéine, les « Procollagen C-Proteinase Enhancers » (PCPE-1 et -2). Ainsi, l'objectif de mon travail de recherche a été d'étudier les rôles de PCPE-1 et -2 dans la cicatrisation cutanée. De façon intéressante, nous avons montré que les BTPs et PCPE-1 étaient exprimés au niveau du derme et que leur expression augmentait pendant la première semaine de cicatrisation. PCPE-1 est principalement exprimée par les fibroblastes alors que PCPE-2 est retrouvée dans les kératinocytes. De plus, nous avons montré que PCPE-2 était abondante dans les cellules myéloides, suggérant un rôle pendant la phase inflammatoire de cicatrisation. Nos résultats montrent que PCPE-2 ne stimule pas efficacement la maturation des procollagènes fibrillaires et inhibe même l'activité de BMP-1 sur des substrats non-collagéniques, suggérant un rôle inattendu de PCPE-2. Enfin, aucune différence majeure n'a été observée dans la peau de souris déficientes en PCPE-2 au cours de la cicatrisation, suggérant que PCPE-1 serait le principal stimulateur impliqué dans la maturation et le dépôt des fibres de collagènes. Ainsi, ce travail suggère que PCPE-1 et -2 joueraient des rôles distincts dans la peau et pendant la cicatrisation cutanée / The imbalance between collagen assembly and degradation during skin wound healing is a major factor contributing to wound healing pathologies. Fibrillar collagen precursors are synthesized by fibroblasts and processed in the extracellular space by specific metalloproteases (e.g. BMP-1/Tolloid-like Proteinases, or BTPs) to form collagen fibrils. These proteolytic maturations can be efficiently stimulated by two glycoproteins, Procollagen C-Proteinase Enhancers (PCPE-1 and -2). The main goal of our study was to analyze the possible redundant and specific roles of the two PCPE proteins during wound healing.Interestingly, both BTPs and PCPE-1 were found to be expressed in the dermis and to be significantly increased during the first week after injury. Surprisingly, PCPE-1 is mainly expressed by dermal fibroblasts, whereas PCPE-2 is lowly expressed in fibroblasts and more abundant in basal keratinocytes. Moreover, PCPE-2 appears to be expressed by myeloid cells suggesting that PCPE-2 might rather play a role during the inflammatory phase of wound healing. In addition, our results indicate that recombinant PCPE 2 does not efficiently enhance their proteolytic maturation of fibrillar procollagens and can even inhibit the action of BMP-1 on other non-collagenous substrates, suggesting a differential and unexpected role of PCPE-2. Finally, the in vivo role of PCPE-2 was investigated using a Pcolce2 knockout model; skin morphology and wound healing were not affected by PCPE-2 loss, indicating that PCPE-1 is the main enhancer involved in collagen deposition during wound healing. Thus, this work suggests that PCPE-1 and -2 play distinct roles in the skin and during wound healing

Le Syndrome d’Ehlers-Danlos classique (EDSc) est une maladie génétique du tissu conjonctif lié, dans 90% des cas, à des mutations sur les gènes du collagène V (COLV). Elle se caractérise par une peau fine, vulnérable et hyper-extensible, des défauts de cicatrisation et une hypermobilité articulaire. Afin d’établir un lien entre le génotype et le tableau clinique des patients, j’ai étudié l’impact de mutations identifiées sur le N-propeptide de la chaine α1 de COLV, particulièrement la mutation S254L associée à un syndrome chevauchant EDSC/UCMD (Dystrophie Musculaire Congénitale d’Ullrich), sur la maturation de COLV, la production et l’organisation de la matrice extracellulaire (MEC), et sur l’intégrité et la fonction des fibroblastes du derme.J’ai ainsi montré que seule la mutation S254L abolit le clivage BMP-1 du N-propeptide, étape importante de la maturation de COLV. Le COLV muté est normalement sécrété dans la MEC qui va toutefois présenter une organisation anarchique des fibres de collagène et du réseau de collagène VI. À l’aide de tests de blessure sur couche cellulaire, j’ai observé que les fibroblastes EDSc (fb/EDSc) et S254L (fb/SL) ont un niveau de cicatrisation inférieur à celui observé chez les fibroblastes sains (fb/WT). Ce défaut de recouvrement est associé à des défauts de migration et à un plus faible niveau de prolifération. De plus, les fb/SL ont une surface d’adhésion inférieure à celle des fb/WT. J’ai également observé une augmentation du flux autophagique chez les fb/EDSc et fb/SL par rapport aux fb/WT. L’autophagie des fb/SL, contrairement au fb/EDSc, n’est pas associée à un stress du réticulum endoplasmique mais à la mitophagie, un mécanisme permettant la dégradation spécifique des mitochondries qui sont altérées chez les fb/SL.Mon étude portant sur les mutations du N-propeptide a ainsi permis de caractériser certains des processus biologiques associés à la pathogénèse de l’EDSc et ceux spécifiquement liée au syndrome chevauchant EDS/UCMD. / Classic Ehlers-Danlos syndrome is a heritable connective tissue disorder, characterized by fragile and hyperextensible skin, and joint hypermobility. 90% of patients harboured a mutation in the COL5A1 gene, which encode the pro α1(V) chain of the collagen V, that could assemble with the pro α2(V) chain to form the predominant isoform of collagen V, the heterotrimer α1(V) ₂ α2(V). This isoform is expressed in bones, skin and tendons and is able to control collagen fibrillogenesis. Here we described for the first time a mutation, localized in the BMP-1 cleavage site on the α1(V) chain in a patient exhibiting muscular contractures and weakness, an abnormal skin and problems with nerve conductions, which could remind an UCMD pathology, which is normally due to mutations in the collagen VI molecule. We first showed that this new mutation totally abolished the maturation of the pro α1(V) chain by the BMP-1 enzyme but didn’t affect the secretion of the collagen V in the ECM. Analysis of fibroblasts from this patient showed that the collagen V is secreted but that the collagen fibrils are not correctly organized in the ECM of the cells. Our analysis also revealed that fibroblasts migration is affected, compared to wild-type cells and that number, area and length of vinculin-containing focal adhesion are reduced. Interestingly, there is an increase of the autophagic flux in those cells, associated with mitophagy but without ER stress. These data highlight that a mutation in the COL5A1 gene could leads to a new pathology in which skin, muscle and nerves are affected.

Les polluants environnementaux, en particulier les perturbateurs endocriniens (PE), agissent à très faibles doses sur des cibles multiples. Les effets rapportés portent en majorité sur les organes de reproduction. Très peu d’études ont porté sur le squelette alors que le cartilage et l’os sont sous un puissant contrôle hormonal, depuis le stade fœtal où le système hormonal se met en place jusqu’au vieillissement, en passant par la naissance (hormones thyroïdiennes, hormone de croissance), la puberté et la ménopause chez la femme (stéroïdes sexuels). L’objectif de ce travail est d’étudier les effets de polluants anti-androgènes (vinclozoline, V et métabolite actif M2) ou xenestrogènes (génistéine, G; bisphénol A, BPA), in vivo sur le développement du squelette du rat Wistar et in vitro sur les marqueurs de différenciation chondrogéniques. Les effets in vivo ont été étudiés à des doses inférieures aux “No Observed Adverse Effect Levels ” (NOAEL) fixés par les instances européennes (EFSA) et internationales (US EPA). Des rattes ont été exposées à V, G seuls, combinés (GV) et/ ou associés au BPA (BGV), et ce de la conception des petits jusqu’à leur sevrage (J30) ou leur sacrifice (J30, J110). Les effets ont été recherchés sur des petits de mères et portées différentes, quatre pour chaque traitement, âge et sexe. Les effets in vitro du métabolite M2 de la Vinclozoline, associé ou non avec G et BPA, ont été étudiés sur l’expression de marqueurs chondrogéniques en utilisant : 1) un modèle murin de cellules souches inductibles vers la voie chondrogénique (C1) pour les effets sur la différenciation chondrogénique précoce et 2) des chondrocytes de souriceaux nouveau-nés, différenciés en culture primaire ou dédifférenciés (passages répétés). Comparaison avec les effets du bFGF, facteur de dédifférenciation chondrogénique. Résultats : In vivo, l’exposition à V, seule ou associée à G ou au BPA induit chez les rattes F1 exposées, une cannelure de la queue, discrète mais perceptible à la palpation en regard de chaque articulation intervertébrale. Les xénestrogènes tendent à réduire cet effet de V. Les rats et les animaux F2 ne sont pas atteints. L’examen par micro CT-scan montre une augmentation significative de la largeur des apophyses transverses (ITA) des vertèbres, et une diminution de la hauteur des corps vertébraux chez les rattes F1 exposées en regard des contrôles. Ces modifications anatomiques rappellent certaines pathologies génétiques des collagènes (dysplasies épiphysaires) chez l’homme Elles sont absentes chez les rats F1 et les animaux F2. Elles sont en partie transitoires car présentes à J30 (effets sur ITA et longueur) quand seul l’effet sur l’ITA perdure à J110. L’examen histologique des cartilages de croissance des corps vertébraux montre un déséquilibre entre les zones de prolifération et d’hypertrophie qui évoque une modification de la maturation du cartilage de type estrogénique. Ces effets sont ici aussi transitoires et majoritairement observés chez les rattes. L’effet plus prononcé du BPA lisse toutes les autres activités. Cela suggère que les PE pourraient moduler la différenciation du cartilage de croissance. C’est ce qui a été étudié in vitro. In vitro. Le premier objectif était d’évaluer les effets des PE sur la dynamique d’induction chondrogénique (cellules C1). Nous montrons que l’addition de M2 seul ou avec G ou BPA modifie le processus de maturation du collagène2 sans effet sur les autres marqueurs (SOX9, Agrécane, Col10). M2 prolonge l’expression de COL2A immature et retarde son remplacement par l’isoforme COL2B. Le second objectif était d’étudier les effets des PE sur la régulation de l’expression de COL2A au cours du processus de dé-différenciation des chondrocytes in vitro. L’expression de COL2A augmente avec le degré de dédifférenciation cellulaire (passages successifs) et double en présence de M2, G et BPA. Cet effet dépend des récepteurs aux estrogènes (ER) et des voies p38-MAPK. (...) / Environmental pollutants, particularly Endocrine Disruptors (ED), show effects on multiple targets at very low doses. Mostly known effects target reproductive organs. Very few studies are conducted on skeleton, although cartilage and bone are under potent hormonal control, from fetal stage, where hormonal system takes place, until aging, through birth stage (thyroid hormones, growth hormones), puberty and menopause for women (steroid hormones). The aim of this work is to study effects of anti-androgenic pollutants (vinclozolin, V, and its active metabolite M2) or xenoestrogens (genistein, G; bisphenol A, BPA), in vivo on Wistar rat skeletal development and in vitro on chondrogenic differenciation markers.In vivo effects were studied at doses below the “No Observed Adverse Effect Levels” (NOAEL) established by European and American agencies (EFSA and US EPA respectively). Female Wistar rats were exposed to V and G alone, in combination (GV) and/or associated to BPA (BGV), from pups conception until weaning (d30) or sacrifice (d30, d110). Effects were investigated on offsprings from different mothers and litters, on four animals by treatment, age and gender. In vitro effects of M2 metabolite of Vinclozolin, combined or not to G and BPA, were studied on chondrogenic markers expression using : 1) inducible murine stem-cells model towards chondrogenesis (C1) to sudy effects on early chondrogenic differentiation and 2) post-natal mouse differentiated chondrocytes, in primary culture or dedifferenciated chondrocytes by successive passages. Comparison with bFGF, a dedifferentiation factor for chondrocytes.Results : In vivo, exposure to V, alone or combined to G or BPA, induce discrete but palpable annealing in F1 treated female rat tails, in front of each intervertebral articulation. Xenoestrogens tend to decrease V effect. Male rats and F2 offsprings were not affected. Micro-CT Scan analysis shows significative increase of vertebrae inter transverse apophyses (ITA) distance, and decrease of vertebral body height in F1 female rats comparing to control animals. Anatomical modifications recall human collagen genetic diseases (epiphyseal dysplasias). They are absent in F1 male rats and F2 offsprings. Furthemore they are partly transient, ITA and height effects being present at d30 whereas ITA effect alone remains until d110. Histological analysis of vertebral body growth plate shows unbalance between proliferative and hypertrophic zones, which evokes estrogenic acceleration of cartilage maturation. Those effects are still transient and mainly observed in female rats. BPA activity is dominant above G and V effects. This result suggests ED can modulate growth plate cartilage differentiation, which was studied in vitro. In vitro : First, we aimed to evaluate eventual role of ED on the dynamic of the chondrogenic differentiation process. We show that M2 addition, alone or in combination with G or BPA, modifies collagen 2 maturation process without any effect on other markers (SOX9, Agrecan, COL10). M2 addition extends immature isoform COL2A expression and delays its replacement by mature isoform COL2B. Second, we studied the effects of ED on the regulation of COLA expression through the dedifferentiating process of chondrocytes in vitro. COL2A expression increases with cell dedifferenciation degree (successive passages) and double with M2, G and BPA. No other chondrogenic marker was modified. This effect depends on estrogen receptors (ER) and p38-MAPK pathway. (...)

Les effets des agents anti-ostéoporotiques sur le tissu osseux sont évalués au niveau de la crête iliaque (CI) mais les réponses aux traitements peuvent varier selon le site osseux. Le but de cette étude était de comprarer les effets de l’acide zolérodronique (ZOL) et du tériparatide (TPTD) au niveau de la crête iliaque et de la vertèbre lombaire L1 (VL1) chez la brebis âgée. Le ZOL a induit une forte diminution du remodelage osseux et une augmentation des microendommagements au niveau des deux sites et une modification des crosslinks du collagène surtout au niveau de l’os cortical de la CI. Trois mois de TPTD ont augmenté le remodelage osseux uniquement au niveau de la VL1. En conclusion, les délais et les amplitudes de réponses au ZOL ou au TPTD diffèrent entre la CI et la VL1 chez la brebis. Ces résultats montrent l’importance de prendre en compte le site osseux pour évaluer les effets des agents anti-ostéoporotiques / The effects of anti-osteoporotic agents on bone tissue are evaluated on iliac crest (IC) but the answers to treatments may vary according to the skeletal site. The purpose of this study was to compare the effect of zoledronic acid (ZOL) and teriparatide (TPTD) on IC and lumbar vertebrae (LV1) in ewes. ZOL has induced a high decrease of bone remodeling, an increase in microdamages in both sites and a modification of collagen crosslinks mainly in cortical bone of IC. Three months of TPTD has increased the bone remodeling only in LV1. In conclusion, the delays and the magnitudes of responses to ZOL or to TPTD differ between IC and LV1 in ewes. These results show that the distinction of bone sites to study the early effects of antiosteoporotic therapies appears meaningful

Dans ce travail, la nanoindentation et la Microscopie à Force Atomique ont été utilisées pour déterminer les caractéristiques mécaniques et morphologiques de l'os cortical aux échelles micro et nanoscopique. Les propriétés mécaniques qui dépendent du temps, élastique et plastique ont été quantifiées par nanoindentation en utilisant une méthode spécifique. Les essais ont été réalisés sur trois différentes espèces d'os cortical. Dans un premier temps, l'os du rat fut utilisé pour quantifier l"évolution des propriétés mécaniques de la croissance à la sénescence. La variation des propriétés mécaniques avec l'âge fut démontrée et sa corrélation avec les propriétés physico-chimiques établie. Les équations de prédiction ont été proposées afin de décrire le comportement mécanique puis pour quantifier un âge de maturation apparent pour chaque propriété. Dans un deuxième temps, le comportement mécanique qui dépend du temps a été examiné sur l'os humain. Les systèmes Haversiens avec différents contenus du minéral furent identifiés à partir d'images ESEM. Les résultats démontrent l'hétérogénéité mécanique des systèmes Haversiens et l'influence des propriétés mécaniques qui dépendent du temps sur l'anisotropie de l'os. Enfin, l'os bovin fut utilisé pour quantifier les effets mécaniques et morphologiques du processus de déminéralisation. Le résidu organique de l'os déminéralisé présente un comportement mécanique quasi-isotrope. Les images AFM montrent que les fibres de collagène sont orientées dans une direction privilégiée. Les données obtenues pourront servir à développer des matériaux biomimétiques et à établir des lois de comportement multi-échelles de l'os cortical. / Bone is a dynamical, anisotropic, hierarchical, inhomogeneous and time-dependent biological material. At the micro and nano scales, their mechanical and structural characterizations are still being a challenging topic. Nanoindentation and Atomic Force Microscopy are used to assess the mechanical and morphological characteristics of cortical bones. Time-dependent, elastic and plastic mechanical properties were computed using the nanoindentation method proposed by (Mazeran et al., 2012). Experiments were performed on different species of bones for different conditions. Wistar rat femoral cortical bone was used to assess the evolution of the mechanical properties in a life span model (from growth to senescence). The variation of the mechanical properties with age was evidenced and their correlation with physico-chemical properties was established. Then, prediction equations were proposed to describe these behaviours. From these equations, it is possible to estimate an apparent maturation age for each mechanical property. Our findings suggest maturation age is earlier and growth rate are higher for elastic properties than for time-dependent mechanical properties. Time-dependent mechanical behaviour of Human femoral cortical bones were assessed considering its heterogeneity. Haversian systems with different apparent mineral content were identified by means of their apparent grey levels obtained from ESEM images. Results prove the mechanical heterogeneity of the Haversian systems and highlight the influence of the time-dependent mechanical properties in the anisotropic behaviour of bone. Bovine femoral cortical bone was used to quantify the mechanical and morphological effects of the demineralization process. Bone seems to have a quasi-isotropic mechanical behaviour after mineral loss. AFM images of the remaining organic components show that collagen fibrils are oriented in a possible privileged direction. According to our knowledge, few investigations have been performed simultaneously on mechanical, morphological and physico-chemical properties of bone. All these results provide a better understanding of the interactions of the collagen-mineral matrix, bone remodelling and their influence especially in the time-dependent mechanical response. Data reported in this work could be useful to develop and to improve multi-scale bone models and multi-scale constitutive laws for cortical bone.

Les protéases Tolloïdes constituent un groupe de métalloprotéases extracellulaires comptant quatre membres chez les mammifères (BMP-1, mTLD, mTLL-1 et mTLL-2). Ces protéases jouent un rôle majeur dans le développement et la réparation tissulaire, ainsi que dans certaines pathologies comme les fibroses. En 2006, le premier inhibiteur endogène des protéases Tolloïdes a été identifié chez le xénope et le poisson zèbre. Il s'agit de la protéine Sizzled, qui appartient à la famille des secreted Frizzled-Related proteins (sFRPs). Le travail présenté dans ce manuscrit suggère que ce mécanisme d'inhibition des protéases Tolloïdes par les sFRPs n'est pas conservé chez les mammifères. En effet, trois des cinq sFRPs de mammifères ont été testées (sFRP1, sFRP2 et sFRP4), et aucune d'entre elles ne s'est avérée capable d'inhiber l'activité de la protéase BMP-1 humaine in vitro. Ce travail montre toutefois que les protéases BMP-1, mTLD et mTLL-1 humaines peuvent être inhibées de façon puissante et spécifique par la protéine Sizzled de xénope. Cette inhibition repose sur l'interaction du domaine Frizzled de Sizzled avec le domaine catalytique des protéases Tolloïdes. Plus particulièrement, les résidus Asp-92, Phe-94, Ser-43 et Glu-44 de Sizzled (dont certains ne sont pas présents chez les sFRPs de mammifères) jouent un rôle crucial dans cette inhibition. Enfin, nous nous sommes intéressés au variant long du collagène XVIII, qui comporte également un domaine Frizzled. Nous avons pu montrer que BMP-1 clive le collagène XVIII in vitro, libérant un fragment contenant le domaine Frizzled. Des expériences sont en cours pour déterminer si ce fragment est capable d'inhiber les protéases Tolloïdes / Tolloid proteinases constitute a group of extracellular metalloproteinases which includes four members in mammals (BMP-1, mTLD, mTLL-1, mTLL-2). These proteinases play major roles in development, tissue repair and related pathological conditions such as fibrosis. In 2006, the first endogenous inhibitor of Tolloid proteinases was identified in Xenopus and zebrafish. This inhibitor, called Sizzled, is a member of the secreted Frizzled- related proteins (sFRPs). The present study strongly suggests that inhibition of Tolloid proteinases activity by sFRPs is not conserved in mammals. Indeed, three of the five mammalian sFRPs were tested (sFRP1, sFRP2 and sFRP4) and none of them was found to inhibit human BMP-1 activity in vitro. In contrast, this study demonstrates that Xenopus Sizzled is a potent and specific inhibitor of human BMP-1, mTLD and mTLL-1. This inhibition involves an interaction between the Frizzled domain of Sizzled and the catalytic domain of Tolloid proteinases. More precisely, residues Asp-92, Phe-94, Ser-43 and Glu-44 of Sizzled (among which only Asp-92 is conserved in mammalian sFRPs) play a crucial role in Tolloid proteinase inhibition. Finally, we studied the longest isoform of collagen XVIII, which also contains a Frizzled domain. We found that BMP-1 can cleave collagen XVIII in vitro, resulting in a Frizzled domain-Containing fragment. Experiments are in progress to determine if this fragment can also inhibit Tolloid proteinase activity

Cette méta-analyse révise et accroit le corpus de données d’analyses de la teneur isotopique du collagène osseux (δ 13C et δ 15N) et du carbonate des os et de l’émail dentaire (δ 13C et δ 18O) mesuré sur quatre collections ostéologiques canadiennes, afin d’étudier l’identité culturelle et l’adaptation alimentaire dans la vallée du Saint-Laurent, du XVIIe au XIXe siècle. Ces sites correspondent aux trois gouvernements de la colonie du Canada : le Vieux Cimetière de Trois-Rivières (1650-1865) et le cimetière de la première église paroissiale de Notre-Dame à Montréal (1691-1796), ouverts durant la période de la Nouvelle-France, et le cimetière Saint-Matthew à la ville de Québec (1771-1860) apparu au début du Régime Britannique. Le site de Sainte-Marie-de-Beauce (1748-1878) ajoute un comparatif, en contexte rural, à ces sites urbains. Dans un premier temps, la compilation des données démontre une incompatibilité entre les chercheurs en ce qui concerne les δ 15N du collagène et les δ 13C du carbonate osseux mesurés. Pour explorer la variation en δ 15N, l’effet de l’utilisation d’un agent acidifiant (acide chlorhydrique, HCl) a été testé, de même que la reproductibilité des résultats. Un enrichissement en 15N a été observé chez les échantillons traités avec du HCl à 2 % et 5 %. La variabilité des mesures entre les séquences d’analyses, malgré la constance de la mesure de l’étalon interne, n’a pu être expliquée. Dans un deuxième temps, la diversité culturelle des sites a été explorée. Par l’analyse des comportements migratoires et alimentaires à l’enfance (δ 18O et δ 13C de l’émail dentaire, respectivement), des « identités culturelles » ont été suggérées, soit : possiblement Autochtone, Inuit, Canadien Français ou Anglais, Nord-Américain (Acadien, Louisianais ou Terre-Neuvien), prisonniers de la Nouvelle-Angleterre, individu de descendance Africaine et Européen. L’hypothèse de la mise en esclavage de certains de ces individus, basée sur trois caractéristiques, le lieu d’origine, le décès avant l’âge de 17 ans et un changement drastique d’alimentation, a permis de considérer cet aspect de l’histoire canadienne. Dans un troisième temps et finalement, l’étude du carbonate des os (δ 13Ccarb) de même que du collagène osseux (δ 13Ccoll et δ 15N) a permis d’aborder l’adaptation alimentaire au Québec ancien. Globalement, les quatre sites suggèrent une rétention des traditions alimentaires Européennes (alimentation de type C3), tendance similaire à ce qui a été observé pour des sites coloniaux nord-américains, situés en contexte continental (tels que la Louisiane et l’Ontario). Les Canadiens français de Montréal semblent consommer plus de ressources C4 (telles que le maïs, la canne à sucre ou le rhum) que les migrants intracontinentaux (de l’Amérique du Nord tels que les Acadiens et Louisianais). Inversement, à Québec, les immigrants des Îles Britanniques ont consommé plus de ressources C4 que les individus nés localement. Comme les ressources marines étaient consommées par des individus à Montréal, une explication a été proposée en relation avec les restrictions alimentaires du calendrier liturgique Catholique. / This meta-analysis reviews and expands the dataset and analysis of bone collagen (δ 13C and δ 15N) and carbonate content of bone and tooth enamel (δ 13C and δ 18O) measured on four key sites, to study dietary adaptation in the St. Lawrence Valley from the 17th to the 19th centuries. These sites correspond to the three governments of the colony of Canada: The Old Cemetery of Trois-Rivières (1650-1865) and the cemetery of the first parish church of Notre-Dame in Montreal (1691-1796), both opened during the New France era, while the Saint-Matthew cemetery in Quebec City (1771-1860), belongs to the British Regime. The Sainte-Marie-de-Beauce cemetery (1748-1878) adds a rural comparison to these urban sites. Firstly, a compilation of the data demonstrated incompatibilities between some researchers concerning the bone collagen δ 15N and the bone carbonate δ 13C measured. The effect of various concentrations of an acidifying agent (hydrochloric acid, HCl) on δ 15N was tested, as was the reproducibility of the results. Enrichment in 15N was observed in samples treated with 2 % and 5 % HCl. The variability of measurements between analytical sequences, despite the consistency of the internal standard measurement, could not be explained. Secondly, the population diversity of the sites was explored. Based on the analysis of migratory and dietary behaviors at childhood (from tooth enamel δ 18O and δ 13C, respectively), the following "cultural identities" were suggested: Indigenous, Inuit, French or Anglo-Canadians, North American (as Acadians, Louisianians or Newfoundlanders), prisoners from New England, individual of African descent and European immigrants. The hypothesis of enslavement for some of these individuals was based on the following conditions: origin, death before the age of 17 years and a major shift in diet. This allowed for a deeper comprehension of this aspect of Canadian history. Thirdly and finally, bone carbonate (δ 13Ccarb), and bone collagen (δ 13Ccoll and δ 15N) were used to address the central theme of the thesis, which is the dietary adaptation. Overall, the four sites suggest a retention of European dietary traditions (C3-type diet), a trend similar to what has been perceived at other North American colonial sites located in continental settings (such as Louisiana and Ontario). The French Canadians in Montreal would have consumed more C4 resources (as maize, sugar cane or rum) than the intracontinental migrants (from North America as Acadians or Louisianians). Conversely, the British Isles immigrants consumed more C4 resources that the locally born individuals in Quebec City. Finally, as marine resources were consumed by some individuals in Montreal, an explanation was proposed in relation to Catholic food restrictions.

Les phosphates de calcium sont des biomatériaux couramment utilisés dans de nombreuses spécialités médicales. L'amélioration de ces biomatériaux vise à augmenter leur ostéointégration et leur bioactivité. Le strontium possédant d'intéressantes capacités de modification de la physiologie osseuse, l'incorporation de ce dernier au sein de phosphates de calcium par substitution ionique pourrait permettre un déplacement de la balance osseuse vers la formation osseuse.Notre travail a permis de démontrer la capacité des particules de phosphates de calcium substitués en strontium à augmenter la prolifération des ostéoblastes en culture et à modifier l'expression et la synthèse des principales protéines impliquées dans la physiologie osseuse (Collagène de type I, Serpine H1, métalloprotéinases matricielles 1 et 2, inhibiteurs tissulaires des MMPs). Par ailleurs, la poudre de phosphates de calcium ne contenant pas de strontium a entrainé une sécrétion accrue de chimiokines pro-inflammatoires (MCP-1 et GRO-?) qui n'a pas été observée pour la poudre substituée. Enfin, des études in-vivo réalisées dans un modèle de défaut osseux murin a permis de démontrer une plus grande résorbabilité de la poudre contenant du strontium et sa plus grande capacité à stimuler la réparation osseuse. / Calcium phosphate are widely used in medicine. Their upgrade tend to enhance their biocompatibility and their bioactivity. Strontium has interesting capability to modify the bone physiologie. Its incorporation in calcium phosphates could lead to modify the bone balance toward osteogenesis.The present work reveal the capacities of such biomaterials to enhance the replication of osteoblasts ant to modify the expression and the synthesis of proteins implicated in the bone balance (type I collagen, serpinH1, Matrix metalloproteinases 1 and 2, tissular inhibitors of MMPs). Moreover, non substituted calcium phosphate powders enhance the expression and synthesis of inflammatory cytokines (MCP-1 and Gro-a). This fact was not observed with the non substituted powder. In-vivo studies on a mouse model permit us to demonstrate the higher resorbability and the higher bone healing capability of the substituted powder.

OBJECTIF: Récemment, nous avons démontré que la modification du collagène type II (Col II) par le 4-hydroxynonénal (HNE), un produit de la peroxydation lipidique, est augmentée dans le cartilage arthrosique sans qu’on sache la signification de cette augmentation dans la pathogenèse de l’arthrose. L’objectif de cette étude vise à démontrer que cette modification affecte l’interaction chondrocytes/matrice extracellulaire (MEC) et en conséquence induit des changements phénotypiques et fonctionnels de ces cellules. METHODES: Des plaques de culture ont été préalablement cotées avec du Col II puis traitées avec du HNE (0.1-2 mM) excepté le puits contrôle. Les chondrocytes ont été ensuite ensemencés puis incubés pendant 48 heures. La viabilité des cellules est évaluée par le test MTT. Le Western blot est utilisé pour mesurer l’expression des molécules d’adhésion (l’ICAM-1 et l’intégrine α1β1), de la cyclooxygenase-2 (COX-2), du Col II ainsi que la phosphorylation de la p38 MAPK, ERK1/2 et NF-κB-p65. La RT-PCR en temps réel est utilisée pour mesurer l’expression de l’ARNm de l’ICAM-1, des intégrines α1β1, de la COX-2 et de la métalloprotéinases-13 (MMP-13). La détermination de l’expression de l’ICAM-1 à la surface des cellules est réalisée par cytométrie de flux. Des kits commerciaux ont servi pour mesurer le niveau de la MMP-13, de la prostaglandine E2 (PGE2), de l’activité de la caspase-8 et de la phosphorylation de la p38 MAPK, ERK1/2 et NF-κB-p65. RESULTATS: La modification du Col II par 0.2 mM HNE induit significativement l’expression des molécules d’adhésion telles que l’ICAM-1 et l’intégrine α1β1, de la MMP-13 sans avoir un effet sur la morphologie, la survie et le phénotype cellulaires. Nos résultats montrent aussi une forte augmentation de la phosphorylation de la p38 MAPK, d’ERK1/2 et de NF-κB-p65. Cependant, la modification du Col II par 2 mM HNE affecte la morphologie et la viabilité cellulaires et induit l’activité de la caspase-8. Elle inhibe fortement l’expression des integrines α1β1 et du Col II ainsi que la phosphorylation de l’ERK1/2 et de NF-κB-p65, mais par contre, induit significativement la production de la COX-2 et son produit la PGE2 ainsi que la phosphorylation de la p38 MAPK. Fait intéressant, le prétraitement des complexes HNE/Col II par 0.1 mM de carnosine empêche les changements phénotypiques et fonctionnels des chondrocytes. CONCLUSION : Ces nouveaux résultats suggèrent le rôle important de la modification du Col II par le HNE dans l’arthrose, en affectant le phénotype et le fonctionnement cellulaires des chondrocytes. La carnosine, par sa capacité de neutraliser le HNE, a révélé d’être un agent promoteur dans le traitement de l’arthrose. / OBJECTIVE: The regulation of cell phenotype and function by the surrounding environment is deeply altered by the oxidative modifications of extracellular matrix (ECM) components that modify their structural and functional properties. This modification may be one cause involved in cartilage degradation in osteoarthritis (OA). Type II collagen (Col II) was reported to be targeted for 4-hydroxynonenal (HNE) binding, a very reactive product of lipid peroxydation. In the present study, we investigated whether HNE-binding to Col II affects OA chondrocytes phenotype and function and then, we determined the protective role of carnosine treatment in preventing these changes. METHODS: Isolated human OA chondrocytes were seeded in control wells and in HNE/Col II adducts-coated plates and incubated afterwards for 48 hours. Adhesion molecules at protein and mRNA levels were determined by Western blotting, flow cytometry and real-time RT-PCR. Commercial kits were used to evaluate cell death, caspase-8 activity and levels of prostaglandin E2 (PGE2), matrix metalloproteinase-13 (MMP-13), MAPK and NF-κB-p65. Col II, cyclooxygenase-2 (COX-2), MAPK and NF-κB-p65 levels were assessed by Western blotting. RESULTS: After 48 hours of incubation, the modification of Col II by 0.2 mM HNE induced strongly the expression of ICAM-1, integrin α1β1, MMP-13 and slightly COX-2 as well as PGE2 release without affecting cell morphology and viability as well as Col II expression. However, the modification of Col II with 2 mM HNE induced shape changes of cells from typical chondrocyte-like polygon shape to round semi-detached, affecting cells viability and inducing caspase-8 activity. It inhibited the expression of ICAM-1, integrin α1β1 and Col II, but in contrast, induced strongly PGE2 release and COX-2 expression. All these effects were prevented by 0.1 mM carnosine treatment, an HNE trapping drug. Carnosine was added to HNE-modified, Col II-coated plates 1h before cell seeding. Upon examination of different signalling pathways involved in these responses, we found that modified Col II with 2 mM HNE inhibited strongly the phosphorylation of ERK1/2 and NF-κB-p65 but induced strongly p38 MAPK. In contrast, the results indicated that MAPK and NF-κB-p65 were activated when cells were incubated with modified Col II by 0.2 mM HNE. CONCLUSION: The interaction between chondrocytes and collagen-bound HNE modulates different signalling pathways via adhesion molecules regulation and consequently leads to the expression of catabolic and inflammatory factors. Carnosine was shown to be an efficient HNE trapping agent able to counteract these effects.

La structure du cartilage articulaire adulte est caractérisée par la présence de couches créées par l’orientation des fibres de collagène (Benninghoff, 1925). Avant de présenter la structure adulte classique en arcades “de Benninghoff”, le cartilage subit une série de changements au cours de sa maturation (Julkunen et al., 2010; Lecocq et al., 2008). Toutefois, un faible nombre d’études s’est intéressé à la structure du collagène du cartilage articulaire in utero. Notre objectif était d’étudier la maturation de la surface articulaire de l’épiphyse fémorale distale chez le cheval, en employant à la fois l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et la microscopie en lumière polarisée après coloration au rouge picrosirius, au niveau de sites utilisés dans les études de réparation tissulaire et de sites prédisposés à l’ostéochondrose (OC). Le but était de décrire le développement normal du réseau de collagène et la relation entre les images IRM et la structure histologique. Des sections provenant de cinq sites de l’épiphyse fémorale distale de 14 fœtus et 10 poulains et adultes ont été colorées au rouge picrosirius, après que le grasset ait été imagé par IRM, dans l’optique de visualiser l’agencement des fibres de collagène de type II. Les deux modalités utilisées, IRM et microscopie en lumière polarisée, ont démontré la mise en place progressive d’une structure en couches du réseau de collagène, avant la naissance et la mise en charge de l’articulation. / Adult articular cartilage has a zonal or layered structure, created by the predominant collagen fibre orientation (Benninghoff, 1925). Before reaching the classical “Benninghoff structure”, major changes take place with maturation from juvenile to adult cartilage (Julkunen et al., 2010; Lecocq et al., 2008). However, there have been few studies addressing the in utero collagen structure of articular cartilage. Our objective was to study the maturation of the distal femoral epiphysis articular surface, employing both magnetic resonance imaging and polarized light microscopy with picrosirius red staining, at sites employed for cartilage repair studies or susceptible to osteochondrosis to describe normal development of the spatial architecture of the collagen network at these sites and the relationship between magnetic resonance images and histology. Samples were harvested from five sites from the distal femoral epiphysis of 14 fetuses and 10 foals and adults, after the stifle was imaged with magnetic resonance imaging. Sections were stained with picrosirius red to determine the structural arrangement of the type II collagen fibres. Both magnetic resonance imaging and polarized light microscopy revealed an early progressive structural laminar/zonal organization of the collagen network, prior to birth and postnatal load-bearing.