Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

La multi-résistance aux drogues des bactéries est un problème majeur en clinique. L’un des mécanismes de résistance consiste à effluer les composés toxiques hors de la cellule grâce à des protéines de la membrane interne nommées pompes d’efflux. Ces protéines appartiennent à cinq familles (MFS, RND, MATE, SMR et ABC) et peuvent fonctionner en association avec deux autres types de protéines (protéine du périplasme et protéine de la membrane externe) pour former un canal. Dans le cadre d’une thématique de recherche basée sur l’étude des mécanismes de résistance auxdrogues de la bactérie pathogène Legionella pneumophila, une approche bioinformatique menée sur lesgénomes de trois souches séquencés (souches Lens, Paris et Philadelphia) a permis d’identifier des protéinespouvant participer à l’efflux. Notre but a été de vérifier l’implication de ces protéines dans la résistance auxdrogues et dans la virulence de Legionella en ciblant un ou plusieurs gènes codant pour des composants desystèmes d’efflux. Pour inactiver les gènes, nous avons choisi une stratégie de recombinaison homologue. Lesrecombinants ont été testés pour leur sensibilité à des composés toxiques afin de voir si les gènes ciblés jouentun rôle dans l’efflux d’E. coli. Un de ces mutants, le mutant MF201, altéré pour le gène codant pour une protéinehomologue à TolC chez E. coli s’est avéré être 2 à 16 fois plus sensible aux drogues testées comparé à lasouche sauvage. De plus, ce mutant présente un défaut important de virulence dans Acanthamoeba castellanii,Dictyostelium discoideum et les macrophages U937. Ce premier résultat implique que la protéine TolC-like deLegionella aurait un rôle clef dans la relation hôte pathogène et sous-tend un lien entre multi-résistance auxdrogues et virulence. Par ailleurs une étude de l’expression des gènes codant pour des pompes à efflux a étéinitiée afin de comprendre leur rôle au cours du cycle infectieux de Legionella. / Bacterial multi-drug resistance is of major concern in the case of clinic. One of the resistance mecanisms used by bacteria is the efflux of noxious compounds out of the cell thanks to inner membran proteins called efflux pumps. This proteins belong to five families (MFS, RND, MATE, SMR and ABC) and can function in close association with two partners (periplasmic protein and outer membrane protein) to form a canal. In our new research axis based on the study of the drug resistance of the bacterium Legionella pneumophila, we conducted a bioinformatical approach to identify efflux pumps proteins coded by the sequenced genome of three strains (strains Lens, Paris and Philadelphia). Our goal was to study the role of this proteins in Legionella drug resistance and in its virulence. The bioinformatic approach data allowed us to choose one or several genes coding for potential efflux pump components for genetic invalidation by an homologousrecombination strategy. The bacterial mutants were exposed to different noxious compounds in order to know ifthe target genes invalidated were implicated in the efflux of drugs. One of this mutants, strain MF201, which isdeleted for the gene encoding a protein homologous to E. coli TolC protein, revealed to be 2 to 16 times moresensitive to the drug tested compared to the wild-type strain. Furthermore, this mutant showed an importantvirulence defect in Acanthamoeba castellanii, Dictyostelium discoideum and U937 macrophages. This first resultsmeans that the TolC-like protein of Legionella could be a key factor in host-pathogen interaction and stronglysuggests a link between multi-drug resistance and virulence. We also initiated a transcriptomic approach to studyefflux pump genes expression in order to understand their role during the infectious cycle of Legionella.

Les drogues illicites consommées sont éliminées sous forme inchangée ou métabolisée dans les urines et/ou les fèces et rejoignent le réseau d’égout. La quantification de ces produits d’élimination dans les eaux usées présente un double intérêt : d’une part, permettre d’évaluer la contamination des milieux naturels par ces composés et d’autre part, contribuer à l’estimation de la consommation de drogues illicites dans une population dépendant d’un même bassin collecteur des eaux usées urbaines. Des méthodes analytiques adaptées à la charge organique complexe des eaux usées ont été développées et validées pour évaluer les niveaux de contamination des affluents et effluents de 26 stations d’épuration en France pour dix-sept composés (drogues illicites et métabolites). Les résultats d’analyses ont permis d’évaluer les taux d’élimination de ces composés en fonction des technologies de traitement utilisées dans les stations d’épuration. Les concentrations mesurées dans les affluents ont été utilisées pour estimer les consommations de drogues illicites par un calcul en retour et ont montré des différences qualitatives et quantitatives de consommation de stupéfiants entre zones urbaines en France métropolitaine et en Outre-mer. Dans une dernière partie, des études de toxicologie sur un modèle bactérien et des études comportementales sur un modèle animal ont été conduites à des niveaux de concentrations proches des teneurs relevées en eau de surface et aucun effet notable n’a été observé. / Illicit drugs are metabolized or eliminated unchanged in the urine and/or feces then join the sewer system. The quantification of these products in wastewater disposal has two advantages: firstly, to assess the contamination of the environment and also contribute to the estimation of illicit drug consumption in a catchment. Analytical methods adapted to the complex organic load of wastewater have been developed and validated to assess the levels of contamination of influents and effluents from 26 sewage treatment plants in France for seventeen compounds (illicit drugs and metabolites). The results of the analysis were used to evaluate the elimination of these compounds depending on the treatment technologies used in wastewater treatment plants. Concentrations in the influent were used to estimate the illicit drug consumption by back calculation and showed qualitative and quantitative differences of drug use among urban areas in metropolitan France and overseas. In the last part, toxicology studies on a bacterial model and behavioural studies with an animal model have been conducted with concentration levels close to the levels found in surface water and no significant effect was observed.

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Avec 59 000 nouveaux cas en 2017, le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les femmes françaises, et pose un réel problème de santé publique en France, mais aussi au niveau mondial. Il est bien établi que la complexité de la carcinogenèse implique des modifications épigénétiques profondes qui contribuent au processus du développement tumoral. La dérégulation des marques d'histones acétylées H3 et H4 font partie de ces modifications. L'acétylation et la désacétylation des protéines sont des modifications posttraductionnelles majeures qui régulent l'expression des gènes liés au cancer et à l'activité d'une myriade d'oncoprotéines. Ainsi, une activité désacétylase aberrante peut alors favoriser ou supprimer la tumorigenèse dans différents types de cancers humains, y compris le cancer du sein. La désacétylase SIRT1 et l’acétyltransférase TIP60 sont 2 enzymes épigénétiques antagonistes qui sont impliquées dans l'apoptose, la régulation des gènes, la stabilité génomique, la réparation de l'ADN, et le développement du cancer. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié la dérégulation des profils d’acétylation des histones H3 et H4 dans les différents sous-types moléculaires du cancer du sein, et investigué l’implication de SIRT1 et de TIP60 dans la progression tumorale de cancer du sein. Tout d’abord, nous avons signalé les rôles de SIRT1 et de TIP60 comme des biomarqueurs pronostiques potentiels en révélant leurs expressions différentielles en fonction de l’agressivité du cancer. Ensuite, nous avons montré leur régulation épigénétique différentielle des cibles histones en fonction du sous-type moléculaire, ainsi que leur modulation de la marque activatrice H3K4ac. En outre, l’inhibition de ces 2 enzymes par des Épidrogues s’est avérée comme une stratégie efficace dans le traitement du cancer. Ces travaux mettent en relief alors, SIRT1 et TIP60 comme des cibles thérapeutiques potentielles du cancer sporadique du sein. / With 59,000 new cases in 2017, breast cancer is the most frequently diagnosed cancer among French women, and poses a real public health problem in France, but also worldwide. It is well established that the complexity of carcinogenesis involves profound epigenetic deregulations that contribute to the tumorigenesis process. Deregulated H3 and H4 acetylated histone marks are amongst those alterations. Acetylation and deacetylation are major post-translational protein modifications that regulate gene expression and the activity of a myriad of oncoproteins. Aberrant deacetylase activity can promote or suppress tumorigenesis in different types of human cancers, including breast cancer. The deacetylase SIRT1 and the acetyltransferase TIP60 are 2 antagonistic epigenetic enzymes that are well implicated in apoptosis, gene regulation, genomic stability, DNA repair, and cancer development. In this manuscript, we identified the dysregulation of the histones H3 and H4 acetylation profiles in different molecular subtypes of sporadic breast cancer, and investigated the involvement of SIRT1 and TIP60 in breast tumorigenesis. First, we highlighted the roles of SIRT1 and TIP60 as potential prognostic biomarkers by revealing their differential expression patterns depending on breast cancer aggressiveness. Then, we demonstrated their differential epigenetic regulation of histone targets according to molecular subtype, and revealed their modulation of the H3K4ac epigenetic marker. Moreover, Epi-drugs mediated inhibition of these 2 enzymes has proven to be an effective strategy in the treatment of cancer. Thus, this work highlights the potential use of SIRT1 and TIP60 as epigenetic therapeutic targets for sporadic breast cancer.

Nous nous sommes intéressés à l'activité antipaludique du bleu de méthylène (BM), qui fut la première molécule de synthèse utilisée dans le traitement des accès palustres. Nous avons montré que le BM est actif sur des souches cultivées de Plasmodium falciparum d'origines géographiques et de chloroquino-sensibilités différentes (CI50<10nM). Il est aussi actif sur le cycle sanguin de Plasmodium murin (DE50<15mg/Kg), mais pas sur la phase hépatique. Les stades érythrocytaires les plus sensibles sont les stades jeunes. Les associations avec les traitements classiques sont de type : antagoniste avec amodiaquine ; antagonisme-additif avec atovaquone, doxycycline, pyrimethamine ; additive-pas d'interaction avec artemether, chloroquine, mefloquine, primaquine et synergique avec la quinine. Nous avons montré par spectrométrie UV, CCM et spectrométrie de masse, qu'il n'y a pas de liaison entre le BM et l'hème. Nous avons également mis au point une nouvelle technique pour mesurer la transformation de l'hème par le glutathion et mesurer ainsi l'activité des drogues sur cette transformation.

The striatum represents the main input nucleus of the basal ganglia, a system of subcortical nuclei critically involved into motor control and motivational processes and altered in several conditions such as Parkinson’s diseases or drug addiction. The projection neurons of the striatum are GABAergic (γ-aminobutyric acid) medium-sized spiny neurons (MSNs), and account for the large majority of striatal neurons, while interneurons represent about 10% of striatal cells. The MSNs are subdivided into two subpopulations that form two main efferent pathways: the striatonigral and striatopallidal neurons. The striatonigral MSNs project to the entopeduncular nucleus (EP) and substancia nigra pars reticulata (SNr) (direct pathway) and co-express dopamine D1 receptors (D1R) and substance P neuropeptide (SP). On the other hand, striatopallidal MSNs project to the lateral globus pallidus (LGP) (indirect pathway) and co-express dopamine D2 receptor (D2R), adenosine A2A receptor (A2AR) and enkephalin (Enk). The D1R striatonigral and D2R striatopallidal MSNs are equal in number and shape and are mosaically distributed through all the striatum. The dorsal striatum is mainly involved in motor control and learning while the ventral striatum is crucial for motivational processes. In view of the still debating respective functions of projection D2R-striatopallidal and D1R-striatonigral neurons and striatal interneurons, both in motor control and learning of skills and habits but also in more cognitive processes such as motivation, we were interested in the development of models allowing the removal of selective striatum neuronal populations in adult animal brain. Because of the mosaical organisation of the striatum, a targeting of specific neuronal type, with techniques such as chemical lesions or surgery, is still impossible. Taking advantage of new transgenic approaches, the goal of the present work was to generate and/or to initiate the characterization of genetic models in which a selective subtype of striatal neuron can be ablated in an inducible way. We used a transgenic approach in which mice express a monkey diphtheria toxin (DT) receptor (DTR) in D2R-striatopallidal or D1R-striatonigral neurons. Local stereotactic injections of DT can then induce selective neuronal ablation in functionally different striatal areas. We first investigated functions of D2R-striatopallidal neurons in motor control and drug reinforcement by their selective ablation in the entire striatum or restricted to the ventral striatum. This DTR strategy produced selective D2R striatopallidal MSN ablation with integrity of the other striatal neurons as well as the striatal dopaminergic function. D2R MSN ablation in the entire striatum induced permanent hyperlocomotion while ventral striatum-restricted ablation increased amphetamine place preference. We next compared respective roles of D2R-striatopallidal and D1R-striatonigral neurons in motor control and skill learning in functionally different striatum subregions. Finally, to target nitrergic interneurons of the striatum, we developed a bacterial artificial chromosome genetic strain in which the cre-recombinase expression is under the control of the neuronal nitric oxide gene promoter. Altogether, those results show that DTR expression and DT local injections is an efficient and flexible strategy to ablate selective striatum neuronal types with spatial resolution. We provide the first direct experimental evidences that D2R striatopallidal neurons inhibit both locomotor and drug-reinforcement processes and that D2R and D1R MSNs in different striatum subregions have distinct functions in motor control and motor skill learning. Those results strongly support a cell-type and topographic functional organization of the striatum and underscore the need for characterization of the specific cellular and molecular modifications that are induced in D2R and D1R MSNs during drug-reinforcement or procedural learning.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le modèle de sensibilisation comportementale permet d'étudier les changements neuronaux induits par les drogues. Chez les rongeurs, l'activité locomotrice augmente au fur et à mesure des injections et se maintient à long terme. En parallèle à cette sensibilisation, on observe une sensibilisation neurochimique des transmissions noradrénergique (NA) et sérotoninergique (5-HT) jusqu'à un mois après la dernière injection. Cette sensibilisation neurochimique, qui se traduit par des libérations de NA et de 5-HT potentialisées mesurées au niveau du cortex préfrontal, est commune à toutes les drogues et fortement corrélée à la sensibilisation comportementale. Le but de ce travail était d'identifier les mécanismes qui maintiennent à long terme cette hyper-réactivité. Nous avons tout d'abord montré que la réponse locomotrice potentialisée à l'amphétamine se maintient durant le premier mois de sevrage, et décroit de 60% entre 2 et 4 mois. Toutefois les souris restent plus vulnérables à la drogue et ce, même après de longs sevrages. Nous avons également démontré que l'hyper-réactivité des systèmes se maintient à long terme notamment grâce à une désensibilisation fonctionnelle persistante des récepteurs ?2A- adrénergiques et 5-HT1A, responsables du rétrocontrôle inhibiteur des transmissions NA et 5-HT. On observe une diminution de l'expression des protéines G?i couplées à ces récepteurs, dans le locus coeruleus et dans le raphé dorsal, respectivement. La même altération des rétrocontrôles ayant été mesurée chez les animaux sensibilisés au MDMA, les résultats suggèrent que les récepteurs ?2A-adrénergiques et 5-HT1A pourraient être des cibles indirectes des psychostimulants.

Les usages de produits psychoactifs contribuent fortement aux inégalités sociales de santé et sont aussi inégalement distribués suivant le sexe. En utilisant des enquêtes en population générale et adolescente, ce travail montre que les écarts de consommations d'alcool, de tabac, de cannabis et d'autres drogues illicites entre hommes et femmes varient suivant le milieu social, la génération de naissance, le statut scolaire et professionnel et les conditions de travail. Parmi les adolescents, les écarts de consommations entre garçons et filles dépendent moins du milieu social qu'à l'âge adulte, mais les risques d'expérimenter puis de progresser vers des usages fréquents ou problématiques en dépendent au contraire fortement. Ces résultats montrent que les différences d'usages entre hommes et femmes sont des différences de genre, socialement construites et en lien avec le système des inégalités sociales ; ils présentent également quelques déterminants des trajectoires d'usages de drogues.