Depuis plusieurs années, des agents exogènes environnementaux, appelés perturbateurs endocriniens, sont soupçonnés d'interférer avec les fonctions essentielles de reproduction et de développement chez des nombreux organismes vivants. La caractérisation des effets toxiques de tels composés s'effectuent classiquement par l'évaluation de paramètres conventionnels dans le cadre d'études de toxicologie. Nous avons tenté d'évaluer le mécanisme d'action, au niveau moléculaire, par lequel un antiandrogène modèle, le flutamide, induit des effets toxiques sur l'appareil reproducteur mâle chez le rat, en nous aidant à la fois des techniques conventionnelles de toxicologie et des nouveaux outils « omiques » développés au cours de ce travail. Nous avons pu apprécier la valeur ajoutée apportée par ces approches transcriptomique et protéomique appliquées aux études conventionnelles de toxicologie.

La thèse porte sur le développement de stratégies non conventionnelles de peptides contraints et la modulation des structures secondaires pour augmenter la reconnaissance biologique de ces peptides.Les peptides jouent un rôle important dans de nombreux processus et sont donc d'un intérêt grandissant pour l'industrie pharmaceutique. Cependant, leur utilisation comme médicament reste limitée à cause de leur flexibilité conformationnelle, leur sensibilité aux protéases et leur faible biodisponibilité et pharmacodynamie. Dans ce contexte, la caractérisation des interactions ligands-récepteurs est cruciale pour comprendre les processus de reconnaissance et le design d'agonistes sélectifs, potentiels nouveaux médicaments. Ainsi, le développement d'outils portant des modifications structurales présente un intérêt grandissant pour trouver de nouveaux médicaments. Ces changements structuraux permettent d'affiner les conformations privilégiées et donc de comprendre la spécificité d'interactions par rapport à des sous-types de récepteurs ayant des propriétés physicochimiques et pharmacologiques particulières.Dans la première partie de ce travail, une stratégie optimisée pour la synthèse de fragments N-terminaux (1-34) de la séquence PTHrP.PTHrP(1-34)NH2 est décrite : H-Ala1-Val-Ser-Glu-His-Gln-Leu-Leu-His-Asp10-Lys-Gly-Lys-Ser-Ile-Gln-Asp-Leu-Arg-Arg20-Arg-Phe-Phe-Leu-His-His-Leu-Ile-Ala-Glu30-Ile-His-Thr-Ala-NH2. D'un point de vue synthètique, la formation de clusters dus à la présence de plusieurs résidus arginine, l'encombrement stérique, la longueur de la séquence et la présence de résidus hydrophobes dans la partie 19-28 du PTHrP rendent la synthèse difficile et donnent un enjeu important à la synthèse. C'est pourquoi, nous avons focalisé nos efforts sur l'optimisation du protocole opératoire. En particulier, nous avons montré l'intérêt d'utiliser une activation sous microondes pour la synthèse, avantages en termes de rendement et de pureté du peptide. La synthèse de PTHrP(1-34) a été optimisée à la fois sous activation par la temperature et sous microondes dans des conditions identiques. Les micoondes ont aussi été utilisé pour la synthèse de PTHrP(1-34)NH2. L'élongation de la chaine peptidique a été suivie par l'analyse UPLC-ESI-MS des fragments obtenus après micro clivage assisté par micro ondes. Cette stratégie nopus a permis , à travers la caractérisation des séquences délétées, d'identifier les points critiques de la synthèse, nécessitant les microondes. Dans la seconde partie de la thèse, ont été entreprises le design et la synthèse d'une série de cyclopeptides (i-to-i+5) 1,4- et 4,1-disubstitués pontés par un triazole, analogues de MTII. MTII, Ac-Nle4-c[Asp5-D-Phe7-Lys10]αMSH4-10-NH2 est un super agoniste agissant d'une manière non sélective des récepteurs de la mélanocortine MC1R, MC3R, MC4s, et MC5s. Ce peptide est caractérisé par un lien lactame entre les résidus Asp5 et Lys 10 stabilisant une structure β-turn, cruciale pour l'activité.Cependant MTII n'est pas sélectif des différents sous-type des récepteurs de la mélanocortine. L'importance particulière du système mélanocortine souligne le besoin de trouvé des analogues plus sélectifs, présentant une meilleure pharmacocinétique et une meilleure biodisponibilité. L'introduction du triazole [1,2,3] utilise dans nos analogues vise à stabiliser une conformation , à la place du lien lactame de MTII. La diversité est apportée par une variation de la position du triazole de i à i+5. Il est obtenu par une cycloaddition alcyne/azoture catalysée par le Cu(I) (CuAAC), générant très sélectivement l'adduit 1,4. Les analogues clickés de MTII présentant une position différente du triazole ont été synthétisé en phase solide et en solution. Les études conformationnelles et biologiques ont été conduites pour identifier l'analogue présentant la meilleure conformation β-turn conduisant à la meilleure activité biologique.

Parmi les outils existants pour l'évaluation de la qualité des milieux aquatiques, les biomarqueurs permettent de détecter précocement l'exposition et/ou les effets d'une contamination. Toutefois, en raison du manque de connaissance fondamentale de leur régulation au niveau moléculaire, peu de biomarqueurs ont été spécifiquement développés chez les invertébrés, alors que ces derniers représentent 95% de la biodiversité animale. Grâce aux récentes avancées technologiques dans le domaine du séquençage de l'information génétique et protéique, la découverte de nouvelles protéines chez ces organismes est à présent possible. Centré sur l'utilisation d'une espèce d'intérêt en écotoxicologique, l'amphipode d'eau douce Gammarus fossarum, et sur la problématique de la perturbation endocrine, ce travail doctoral a pour objectif de découvrir de nouvelles protéines impliquées dans la reproduction du gammare et de proposer des biomarqueurs spécifiques de reprotoxicité. Par une première approche protéogénomique, un important catalogue de protéines a été généré. Puis, afin d'identifier de nouvelles protéines impliquées dans la reproduction, une comparaison entre les protéomes des tissus reproducteurs mâle et femelle a été réalisée, suivi de l'étude de la dynamique du protéome au cours de différents processus physiologiques : ovogénèse, embryogénèse et spermatogénèse. Enfin, une dernière expérience sur des organismes mâles exposés à différents perturbateurs endocriniens a permis d'identifier différents candidats biomarqueurs de reprotoxicité. Cette étude ouvre la voie à des développements rapides de biomarqueurs spécifiques d'une espèce animale d'intérêt en écotoxicologie / Among the tools for assessing biologic quality of aquatic ecosystems, biomarkers are ideally suited for the early detection of contaminant exposure and/or effects. Yet, because of the lack of fundamental knowledge of their molecular regulation, few specific developments have been carried out on invertebrates even though they account for more than 95% of animal biodiversity. Thanks to recent technological advances in nucleic and proteic information sequencing, discovery of new proteins is now possible for these organisms. Focussed on the use of an ecotoxicologically relevant species, the freshwater amphipod Gammarus fossarum and the problem of endocrine disruption, this doctoral thesis aims to discover new proteins involved in gammarid reproductive function and to propose specific biomarkers of endocrine disruption. With a first proteogenomic approach, an important protein catalogue was generated. Next, to identify proteins involved in gammarid reproduction, male and female reproductive tissue proteomes were compared, followed by the study of proteome dynamics in several physiological processes: oogenesis, embryogenesis and spermatogenesis. Finally, a last experiment on male gammarids challenged with different endocrine disrupter chemicals identified several candidate biomarkers of reprotoxicity. This study paves the way for quick developments of specific biomarkers for organisms of interest in ecotoxicology

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sont des protéines membranaires impliquées dans la communication entre cellules via des messagers circulants (hormones, neurotransmetteurs) ainsi que dans la perception de notre environnement (vision, odorat, goût). Ils sont essentiels à de nombreuses fonctions physiologiques vitales (cardiaques,respiratoires...) et comportementales (relations sociales et affectives) et sont donc une cible thérapeutique de choix pour la découverte de nouveaux médicaments.Au sein de l'équipe Canaux, de l’Institut de Biologie Structurale, un biocapteur original a été créé se basant sur la fusion de ces RCPG avec un canal ionique (Kir6.2) appelé Ion Channel-Coupled Receptor (ICCR). Les changements conformationnels du récepteur induit par son activité (fixation de ligand, activation des protéines G) sonttraduits par le canal ionique en courant électrique aisément détectable par des techniques électrophysiologiques. Cette nouvelle génération de biocapteurs permet d'étudier en temps réel l’activité des RCPG par des techniques électrophysiologiques très sensibles.Le travail de thèse s’est principalement focalisé sur l’étude du récepteur de l’ocytocine (OXTR) impliqué dans l’accouchement, l’allaitement et le lien social. La technologie ICCR a été utilisée pour trois des projets de cette thèse. Le premier avait pour but l’étude des mécanismes moléculaires de la dépendance au cholestérol du récepteur del’ocytocine, et a ainsi permis d’identifier un nouveau mécanisme de régulation allostérique entre le cholestérol et la fixation des ligands. Un second projet a porté sur l’utilisation de ce biocapteur pour identifier de nouveaux types de ligands, plus spécifiques de certaines voies intracellulaires, appelés ligands biaisés. Enfin, un troisième projet a mis en relief l’effet de certains composés environnementaux sur les RCPG et a permis de mettre en avant de nouveaux récepteurs ciblés par ce type de composés.Pour terminer, un projet parallèle s’est porté sur l'étude de la formation de pores par des protéines bactériennes dépendantes des RCPG. Il s’agit des « pore-forming toxins » (PFTs) de la famille des hémolysines gamma, produitespar un des pathogènes humains les plus virulents, Staphylococcus aureus. Certaines de ces toxines sont capables de sefixer sur des RCPG très spécifiques, les récepteurs aux chimiokines, et ont donc un rôle important dans les infections virales et dans certaines pathologies cancéreuses. Les travaux ont notamment permis d’obtenir des informations nouvelles sur le mécanisme d’insertion de ces pores dans la membrane. / G protein-coupled receptors (GPCRs) are membrane proteins involved in communication between cells via circulatingmessengers (hormones, neurotransmitters) as well as in the perception of the environment (vision, smell, taste). Theyare essential for many physiological functions (cardiac, respiratory...) and behavioral (social and emotional responses)and therefore represent interesting therapeutic targets.Within the Channels team, at the Institute of Structural Biology, an original biosensor was created, based onthe fusion of a GPCR to an ion channel (Kir6.2), called an Ion Channel-Coupled Receptor (ICCR). Conformationalchanges of the receptor induced by its activity (ligand binding, activation of G proteins) are directly transmitted to theion channel and allow the generation of an electrical signal easily detectable by electrophysiological techniques. Thesenew biosensors are powerful tools to study GPCR activity in real time.The main focus of the thesis was the study of the oxytocin receptor (OXTR), involved in childbirth,breastfeeding and social bonding. ICCR technology has been used for three projects during the thesis. The first aimedat studying the molecular mechanisms of cholesterol dependency of the oxytocin receptor and allowed theidentification of a new allosteric regulation mechanism between cholesterol and the ligand binding. A second projectfocused on the use of this biosensor to identify new types of ligands, selective to certain intracellular pathways, calledbiased ligands. Finally, a third project highlighted the effect of certain compounds, known as endocrine disruptors, onGPCRs. Endocrine disruptors are environmental pollutants which have potentially harmful effects on human health.Finally, a parallel project was dedicated to the study of pore formation by GPCR-dependent bacterial toxins.These proteins are called pore-forming toxins (PFTs), from the gamma hemolysin family and are produced by one ofthe most virulent human pathogens Staphylococcus aureus. Some of these toxins are able to bind very specifically tocertain GPCRs, members of the chemokine receptor family. They therefore play a vital role in numerous viralinfections and in some cancerous pathologies. New information concerning the mechanism of membrane insertion ofthese toxins during pore formation was discovered during this work.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Le cancer de la prostate (CaP) représente le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes de plus de 50 ans au Canada. Considérant l'hétérogénéité clinique du CaP, sa dépendance hormonale et une forte suspicion d'une contribution génétique à son étiologie, il apparaît crucial d'examiner si des polymorphismes au niveau des gènes reliés au métabolisme des androgènes et des oestrogènes seraient associés à une évolution clinique plus ou moins agressive du CaP. La glucuronidation est un processus majeur d'inactivation des hormones stéroïdiennes sexuelles. Cinq polymorphismes fonctionnels des enzymes UDP-glucuronosyltransférases (UGT) ont donc été étudiés. Une déficience en UGT2B17 et UGT2B28 a été associée à un risque accru de récidive biochimique post-prostatectomie chez les patients atteints d'un CaP cliniquement localisé. Ces résultats supportent l'hypothèse que des polymorphismes des UGT associés à une activité moindre conduisent potentiellement à des concentrations intracellulaires en androgènes actifs plus élevées, le tout se traduisant par une prolifération cellulaire accélérée et un pronostic moins favorable.

La pandémie d'obésité a des répercussions très importantes sur le système de santé de la société. Sa prévention et son traitement représentent donc, à l'heure actuelle, un enjeu majeur de santé publique. Étant caractérisées par une accumulation de graisse abdominale associée à la détérioration du profil cardiométabolique, les femmes ménopausées sont considérées à risque de maladies cardiovasculaires et de diabète non-insulino-dépendant. Par ailleurs, maintenant reconnu pour son activité sécrétoire, le tissu adipeux, organe de stockage et de mobilisation des lipides, joue un rôle de premier plan dans la détérioration du profil cardiométabolique. Sa fonction de stockage des lipides et son activité sécrétoire demeurant encore peu étudiées en réponse à l'activité physique, l'objectif principal du présent mémoire était de vérifier l'effet de la marche sur le stockage des graisses et la sécrétion de facteurs inflammatoires et prothrombotiques impliqués dans le risque cardiométabolique, au niveau du tissu adipeux de femmes pré-ménopausées et récemment post-ménopausées obèses.

Nous avons étudié la mêtabolisation des C-19 stéroïdes tritiês: androstenedione (A4-dione), déhydroépiandrostérone (DHEA) et androst-5-ene-3B, 17B-diol (A⁵-diol) lors d’une incubation de 3 heures à 37°C avec des homogénats de tumeurs mammaires murines Shionogi androgêno-dépendantes et androgêno-indêpendantes. L’analyse et la mesure des métabolites par chromatographie sur colonnes de Séphadex LH-20 puis chromatographie sur couche mince avec gel de silice a prouvé l’existence dans les 2 types de tumeurs d’enzymes (17B-déhydrogénase, 3B-déhydrogénase A⁵, A4-isomêrase et 5a-ré- ductase) qui assurent la conversion des androgènes surrénaliens en androgènes actifs, principalement T (testostérone) et A (androsté- rone) à partir du A4-dione, 3a-diol (androstane-3a, 17B-diol) à partir du A⁵-diol, androstérone à partir du DHEA. Les tumeurs indépendantes présentaient une activité 5a-réductase significativement plus élevée (p < 0.01) que les tumeurs dépendantes alors que ces dernières seulement ont conduit à la formation de produits identifiés comme catêcholestrogènes, à partir du A5-diol presque exclusivement. Par ailleurs, nous avons mesuré par radioimmunoétalonnage les niveaux plasmatiques de P (progestérone), DHEA, A⁵-diol, A4, T, DHT (dihydrotestostérone), 3a-diol, 3B-diol (androstaene-3B, 17B- diol) chez des souris mâles DD/Sio intactes ou castrées et dans des tumeurs qui se sont développées chez des animaux intacts et castrés, à la suite de l'inoculation de 106 cellules de la même tumeur androgéno-dêpendante Shionogi SC 115. Il est apparu que si 2 jours après castration, la testostérone et le A4-dione avaient pratiquement disparu de la circulation, des précurseurs (A⁵-diol) ou des androgènes puissamment actifs (DHT, 3a-diol) y étaient encore présents (plus de 30%). De plus, alors que les concentrations tumorales de testostérone et de A4-dione étaient réduites de plus de 90% chez les castrés, celles du A⁵-diol ne l'étaient que de 70%, celle du DHEA que de 30%. Les concentrations de 3a-diol et de DHT chez les castrés (60% et 7% des concentrations mesurées chez les normaux) étaient suffisantes pour induire une réponse androgénique dans ces tumeurs. De fortes corrélations enfin ont été trouvé liens et dans ces mêmes tumeurs entre des précurseurs surrénaliens et des androgènes actifs (DHEA et 3a-diol, r = 0.97, par exemple). Ces résultats viennent étayer une hypothèse que nous proposons dans cette thèse d'adaptation de tumeurs androgéno-dépendantes à "privatif” dépourvu d'androgènes testiculaires. Cette consisterait en un démasquage ou une activation d'enzymes qui convertissent in situ des précurseurs stéroïdiens périphériques (C-19 stéroïdes surrénaliens en particulier) en des androgènes actifs. / Montréal Trigonix inc. 2018

Les facteurs impliqués dans la carcinogenèse mammaire sont nombreux et l'environnement semble jouer un rôle très important. Nous avons constitué un mélange d'organochlorés dont la composition ressemble à celle de mélanges de contaminants présents chez l'humain, et évalué ses propriétés endocriniennes et sa capacité à stimuler la prolifération de cellules tumorales mammaires. Dans une première étude nous avons évalué le potentiel du mélange sur l'induction d'un gène rapporteur contrôlé par des promoteurs spécifiques aux récepteurs des estrogènes, des androgènes ou des hydrocarbures aromatiques. Nous avons ensuite comparé les résultats à ceux obtenus avec les composantes du mélange testées individuellement afin de comprendre leur influence sur l'effet global. Nous avons observé que le mélange possède des propriétés estrogéniques, antiandrogéniques et semblables à celles de la dioxine. Lors de notre seconde étude, nous nous sommes intéressés au potentiel du mélange sur la prolifération de plusieurs lignées cellulaires. Chez les cellules MCF-7 le mélange induit une augmentation draconienne de la prolifération. Nous avons aussi remarqué que le mélange diminuait la prolifération des cellules non hormono-dépendantes ou des cellules CAMA-1 en présence d'estrogènes. Toutefois en présence d'androgènes et d'estrogènes, le mélange induit une augmentation puis une diminution de la prolifération en fonction de la concentration du mélange dans le milieu de culture. La troisième partie de notre étude fut réalisée pour investiguer les mécanismes de prolifération cellulaire qui sont affectés par le p, p'-DDE, une des principales composantes du mélange. Nous avons observé que ce composé ubiquitaire peut accélérer le processus de prolifération cellulaire en utilisant comme modèle les cellules tumorales du sein CAMA-1 et MCF-7-AR1. Nos résultats suggèrent qu'en bloquant le récepteur des androgènes, le p, p'-DDE interfère dans le contrôle de la prolifération des cellules tumorales mammaires en accroissant l'entrée des cellules en phase S du cycle cellulaire via l'expression de la cycline D1. Nos résultats appuient donc ceux de certaines études épidémiologiques suggérant une association positive entre le cancer du sein et les organochlorés, plus particulièrement avec le p, p'-DDE. Une contribution additionnelle des autres contaminants de l'environnement ne peut être écartée car l'ensemble des résultats obtenus montre que plusieurs des substances testées ont des effets endocriniens.

Cette étude visait à évaluer différents protocoles d’utilisation d’un implant vaginal de progestérone (CIDR MD) pour l’induction des chaleurs dans l’objectif d’augmenter la fertilité des brebis en contre-saison sexuelle. Un traitement de 14 j avec injection d’eCG au retrait du CIDR, un protocole de 5 j avec administration d’eCG et de PGF2α au retrait et un traitement de 13 j avec injection d’eCG et de progestérone au retrait ont été comparés en mai, juin et juillet, dans trois sites expérimentaux, sur 331 brebis hybrides prolifiques Dorset × Romanov. Le CIDR a été très efficace pour induire et synchroniser les chaleurs (≥ 93,3 % dans un délai de 96 h suivant le retrait) et il a permis d’obtenir une fertilité totale > 70 %. Le traitement CIDR de 5 j a permis d’obtenir, globalement, une meilleure productivité dans les différents environnements et devrait être considéré pour une application commerciale.

L’environnement maternel peut influencer le développement. Chez les poissons, ce phénomène serait modulé via le dépôt dans les œufs de facteurs maternels, tel le cortisol, une hormone de réponse au stress. L’augmentation de cortisol dans le plasma maternel et dans les œufs a été associée avec des altérations comportementales chez les jeunes. Pour séparer les effets du cortisol de ceux des autres facteurs dans cette reprogrammation comportementale due au stress maternel, nous avons pharmacologiquement et physiquement manipulé des femelles omble de fontaine, Salvelinus fontinalis, pendant l’oogénèse. Nous les avons soit laissées non dérangées (témoins), (1) nourries de cortisol additionné à leur nourriture ou (2) manipulées hebdomadairement. Nous avons aussi (3) exposé des œufs des femelles témoins à du cortisol avant la fécondation. Nous avons mesuré les capacités cognitives et l’audace chez les juvéniles. Nous n’avons détecté aucun effet des traitements sur leur comportement. / The maternal environment can influence development. In fish, this phenomenon could be modulated by egg deposition of maternal factors, like cortisol, a stress-response hormone. Increased maternal plasma and egg cortisol levels have been associated with behavioral alterations in offsrping. To discriminate between the effects of cortisol and those from other factors in the behavioral reprogramming due to maternal stress, we have pharmacologically and physically manipulated female brook trout, Salvelinus fontinalis, during oogenesis. We either left them undisturbed (controls), (1) fed them cortisol through their food or (2) handled them once a week. We also (3) exposed eggs from the control females to cortisol before fertilization. We measured the juveniles’ cognitive abilities and boldness. We found no effects of treatments on behavior.