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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'accouchement, l'aboutissement ultime de la grossesse, est un processus bien orchestré mettant en œuvre une pléiade de peptides produits par le placenta. Récemment, la mise en évidence d'une relation entre la durée de la grossesse et la concentration plasmatique du facteur de relâche de la corticostimuline (CRF) a permis de proposer un lien entre ce peptide et l'horloge placentaire déterminant la durée de la grossesse. Or, le neuropeptide Y (NPY), un peptide produit abondamment par le placenta tout au long de la grossesse, stimule in vitro la relâche du CRF par le syncytiotrophoblaste. Puisque ce syncytiotrophoblaste est connu pour être, du moins durant le troisième trimestre de la grossesse, la principale origine du CRF circulant, le but de cette thèse est d'étudier les modalités de cet effet du NPY. Les hypothèses principales ayant balisé cette étude ont été: 1) le syncytiotrophoblaste arbore des récepteurs pour le NPY; 2) un mode de relâche du CRF dépendant du calcium est présent dans le syncytiotrophoblaste et 3) la stimulation de la relâche du CRF par le NPY dans les cellules trophoblastiques implique des voies de signalisation en amont et en aval d'une hausse de la concentration du calcium intracellulaire. En premier lieu, étant donné la nature polaire du syncytiotrophoblaste, les études de liaison ont été effectuées en parallèle sur des membranes d'origine apicale (BBM) et basale (BPM) afin de déterminer s'il y a une ségrégation des sites de liaisons pour le NPY. Les résultats obtenus suggèrent l'existence d'une population mixte de sites de liaison du NPY (Y1 et Y3) se retrouvant exclusivement sur les BBM. Par la suite, les voies de signalisation associées aux récepteurs du NPY ont été explorées sur des préparations de BBM ou sur des cellules trophoblastiques en culture primaire. Les résultats obtenus montrent que dans les BBM, l'interaction du NPY avec le récepteur de sous-type Y1 est couplée à l'activation des phospholipases C-P (PLC-P), ces dernières étant responsables, en partie, d'une activation des protéines kinases C (PKCs). L'autre portion de l'activation de ces PKCs étant attribuable à l'activation des kinases de la position D3 des phosphoinositides (PI3-K). Les résultats obtenus à l'aide des cellules trophoblastiques montrent que le NPY entraîne l'activation de la kinase dépendante du calcium et de la calmoduline de type II (CaMK.11) et des MAP kinases de type ERKv2 (ERKv2). En troisième lieu, afin de vérifier lesquelles de ces voies de signalisation sont impliquées dans le contrôle de la relâche du CRF par le NPY, nous avons, dans un premier temps, caractérisé l'habileté des cellules trophoblastiques à sécréter le CRF. Cette étape importante montre que les cytotrophoblastes issus de placentas à terme, acquièrent, en parallèle avec leur différenciation vers le phénotype apparenté au syncytiotrophoblaste, l'habileté de sécréter le CRF. En dernier lieu, nous avons démontré que le NPY, en interagissant avec des récepteurs de type Y1, induit la synthèse et la relâche du CRF par les cellules trophoblastiques. L'augmentation de la synthèse est, en grande partie, attribuable à l'activation des PLC-P, la relâche subséquente du calcium des réserves intracellulaires et à l'activation de la CaMKII. L'augmentation de la relâche est subséquente à l'activation de PKCs indépendantes du calcium, à l'activation de l'axe initié par les PLC-P et à un influx calcique ne passant pas par les L-VOCC. Intéressement, l'activation directe des L­VOCC avec le Bay K8644, bien qu'entraînant l'activation des CaMKII, favorise la relâche du CRF sans influencer la synthèse du peptide. Pris dans leur globalité, ces résultats illustrent bien la pluralité de la signalisation des récepteurs de sous-type Y 1 et la complexité du contrôle de la relâche du CRF par le NPY. De plus, ces résultats sont une étape importante dans la compréhension des mécanismes qui permettent aux peptides interagissant avec un récepteur couplé aux protéines liant les nucléotides guanyliques (protéines G), sensibles à la toxine pertussique (PTX), de réguler la relâche du CRF.

Les cellules de Leydig constituent la principale source de testosterone. Elles sont essentielles à la différenciation sexuelle et à la masculinisation de même qu'à l'initiation et au maintien de la spermatogenèse. La différenciation des cellules de Leydig requiert le récepteur PDGF-Rα, localisé à leur membrane, et son ligand PDGF-A, synthétisé par les cellules de Sertoli. À ce jour, aucune information n'est disponible concernant les mécanismes de régulation de l'expression de PDGF-Rα dans les cellules de Leydig. Afin de caractériser ces mécanismes, un fragment de 2 kb du promoteur Pdgfra de rat a été isolé et fusionné au gène rapporteur luciférase. Une série de deletions 5' progressive du promoteur a ensuite été générée. Des transfections transitoires de ces constructions promotrices Pdgfra dans la lignée TM3 de cellules de Leydig ont mis en évidence une région de 49 pb qui compte pour 60% de l'activité promotrice. Afin de mieux circonscrire les éléments régulateurs critiques à l'intérieur de cette région, une série de 12 mutants de 3 pb a été réalisée par mutagenèse dirigée. Ces 12 mutants ont permis d'identifier une courte séquence de 20 pb qui joue un rôle clé dans l'activité promotrice. Des analyses de retardement sur gel ont détecté la liaison de protéines nucléaires à cet élément. Différentes approches, dont une de protéomique, ont ensuite été employées afin d'élucider la nature du/des facteurs de transcription qui se lient à cette région du promoteur Pdgfra et elles ont entre autres démontré que le facteur SPI régule positivement l'activité de ce promoteur. L'étude de la régulation de Pdgfra permettra de mieux comprendre le processus de différenciation des cellules de Leydig.

La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative caractérisée par des dysfonctions locomotrices causées, en grande partie, par la perte de neurones dopaminergiques de la substance noire. Les patients atteints de la maladie de Parkinson présentent un déficit en « brain-derived neurotrophic factors » (BDNF). Cette neurotrophine est nécessaire pour le développement, le maintien et la survie des neurones dopaminergiques. Nous avons utilisé la capacité naturelle des cellules souches hématopoïétiques à infiltrer les régions lésées du cerveau pour libérer ce facteur neurotrophique. Nous avons démontré que la modification des cellules de la moelle osseuse pour favoriser la production du BDNF permet d’améliorer les déficits locomoteurs des souris parkinsoniennes. De plus, la modification des cellules hématopoïétiques permet d’augmenter les niveaux de BDNF dans la substance noire, le cortex et le thalamus. La surproduction de BDNF permet également de stimuler la production de la dopamine au niveau de la substance noire. / Parkinson’s disease is a common neurodegenerative disorder characterized by locomotor dysfunctions. These motor symptoms are due to a severe loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta. Parkinson’s patients also have a deficit in the expression of the brain-derived neurotrophic factor (BDNF). This neurotrophin plays an important role in the development, survival and neurotransmission of dopaminergic neurons. Considering that hematopoietic stem cells can infiltrate damaged brain regions, we have modified these cells to deliver the neurotrophic factor in Parkinson’s disease mouse models. We have demonstrated that modification of bone marrow cells attenuates the locomotor dysfonctions in Parkinson’s mice. In addition, overproduction of BDNF by hematopoietic cells increases BDNF levels in the substantia nigra, cortex and thalamus. Overproduction of BDNF also stimulates biosynthesis of dopamine in the substantia nigra.

Les chimiokines sont parmi les premiers médiateurs de la réponse immunitaire inflammatoire. Le macrophage (M0) synthétise ces dernières et les relâche afin de recruter les leucocytes aux sites d'inflammation. L'expression des chimiokines est régulée principalement au niveau transcriptionnel. Un des facteurs reconnu comme étant impliqué dans leur régulation est le facteur de transcription AP-1. Cependant, aucun rôle dans l'induction des chimiokines n'a été identifié jusqu'à présent pour son co-activateur JABl. L'objectif des travaux présentés dans cette thèse était donc d'évaluer l'implication de JABl lors de l'expression des chimiokines par le M0, et d'étudier sa propre régulation cellulaire. Ainsi, nous avons démontré que l'induction de l'expression de chimiokines par le LPS (RANTES, MlP-la, MIP-lp, MIP-2, IP-10 et MCP-1) implique le facteur de transcripfion AP-1. De plus, il fut établi que 1'activation du M0 par le LPS induit la phosphorylation de JABl par les PKCa et p, et ce, principalement au niveau de son résidu serine en position 307. Enfin, puisqu'aucun régulateur de JABl ne fut identifié chez le M0 au repos jusqu'à présent, nous avons évalué la possibilité que la protéine tyrosine phosphatase (PTP) SHP-1 jouerait ce rôle, et ce, par le biais d'une interaction directe avec celui-ci. Il fut donc déterminé que chez le M0 au repos, la SHP-1 conserve l'activité de JABl à un niveau basai en s'y attachant. En absence de stimulation, cette interaction joue un rôle dans l'inhibition de l'expression de l'ARNm de quatre chimiokines (MlP-la, MIP-ip, MIP-2 et MCP-1) dépendante des cascades signalétiques des MAP kinases ERKl/2 et JNK, ainsi que de l'activité d'AP-1 et de JABl. Les travaux rapportés dans la thèse illustre donc le rôle de JABl dans l'expression des chimiokines essentielles lors de l'inflammation par le M0. Lors d'une stimulation au LPS, cette fonction semble être effectuée après sa propre phosphorylation par les PKC a et P, tandis qu'en absence de stimulation, l'expression indésirable de chimiokines par le M0 est en partie inhibée par l'interaction entre la PTP SHP-1 et JABl. Collectivement, ces résultats suggèrent un rôle positif pour JABl dans l'inflammation et révèlent deux nouveaux mécanismes pour sa propre régulation.

Le TGF-β2 (Transforming Growth Factor-β2) est un facteur de croissance dont les activités biologiques sont nombreuses et que l'on retrouve en concentration relativement élevée dans certains isolats de protéines de lactosérum (IPLs). Bien que plusieurs travaux aient démontré le potentiel nutraceutique d'extraits laitiers enrichis en TGF-β2, peu d'études ont porté sur la concentration du TGF-β2 à partir d'IPLs. Ce projet visait donc à développer de nouvelles approches d'extraction du TGF-β2 à partir d'IPLs en se basant sur la formation de complexes protéine-polysaccharide. La chromatographie d'affinité ayant comme ligand le sulfate d'héparine a été utilisée pour concentrer les facteurs de croissance à partir d'un IPL. Des dosages immunologiques ont démontré que cette approche permettait de concentrer le TGF-β2, l'IGF-I (Insulin-like Growth Factor-I) et la lactoferrine par des facteurs de 10, 23 et 31, respectivement. Une analyse en électrophorèse sur gel 2D a aussi permis de détecter la présence de nombreuses protéines mineures reconnues pour leur bioactivité. La microfiltration a ensuite été étudiée en vue de séparer le TGF-β2 d'un IPL suivant sa complexation avec du carraghénane-[delta]. Pour ces essais, trois pH et deux forces ioniques ont été comparés en mode recirculation. Les résultats ont montré qu'à pH 7, sans l'ajout de sel ou de carraghénane-[delta], la transmission des protéines était de 72%, alors que celle du TGF-β2 était de 26%. Avec cette approche, le TGF-β2 a été concentré par un facteur inférieur à 2. La dernière approche consistait plutôt à complexer les protéines anioniques d'un IPL avec du chitosane, un polysaccharide cationique, puis à séparer les complexes par centrifugation en vue d'obtenir un surnageant enrichi en TGF-β2. Toutefois, la majorité des protéines sont demeurées dans le surnageant en présence du TGF-β2. Dans le culot, le TGF-β2 a été concentré par un facteur de seulement 1,14. Une analyse par SDS-PAGE a révélé que la p-lactoglobuline et le glycomacropeptide semblaient interagir avec le chitosane. Ces résultats supportent l'hypothèse que les interactions protéine-polysaccharide pourraient permettre de produire des fractions enrichies en TGF-β2. Toutefois, les approches et conditions évaluées dans cette étude ont mené à des taux d'enrichissement en TGF-β2 relativement faibles, limittant ainsi leur potentiel de mise à l'échelle industrielle.

L'endométriose est une maladie gynécologique touchant les femmes en âge de procréer caractérisée par la présence de tissu endométrial ectopique, c'est-à-dire en dehors de la cavité utérine. Les femmes atteintes d'endométriose peuvent présenter divers symptômes parmi lesquels des douleurs pelviennes et de l'infertilité. Des dysfonctions du système immunitaire sont de plus en plus souvent suspectées comme un des éléments responsables de la pathogenèse de cette maladie ainsi que de l'infertilité associée. L'objectif général de ce projet est d'étudier l'implication dans l'infertilité associée à l'endométriose de deux molécules pro-inflammatoires aux propriétés variées et à l'expression anormalement élevée dans cette pathologie, MIF et PGE2. Nos résultats montrent que MIF favoriserait la capacitation des spermatozoïdes dans des conditions physiologiques mais pourrait également affecter leur fonction lorsqu'il se retrouve à des niveaux anormalement élevés comme lors de l'endométriose. Ceci suggère un rôle direct possible de MIF dans l'infertilité associée à l'endométriose. La stimulation des cellules ectopiques par MIF entraîne une libération accrue de PGE2, ceci via l'induction de COX-2. De plus, les MAPKs jouent un rôle dans ce phénomène. Par son effet inducteur sur la libération de PGE2, MlF pourrait favoriser l'aspect inflammatoire et le développement ectopique des lésions d'endométriose. L'effet de MlF sur la libération de PGE2 par les cellules endométriales ectopiques pourrait également expliquer les quantités élevées de cette prostaglandine dans le liquide péritonéal des femmes atteintes d'endométriose, un phénomène suspecté dans l'infertilité associée à cette maladie. En plus d'être un médiateur de l'inflammation, PGE2 est impliquée à de nombreux niveaux dans la reproduction. Finalement, nos travaux ont porté sur les enzymes de synthèse de PGE2 dans l'endomètre eutopique des femmes normales et l'endomètre eutopique et ectopique des femmes atteintes d'endométriose. Selon nos données, l'expression de certaines de ces enzymes est perturbée durant cette maladie, ce qui peut avoir des effets délétères sur la physiologie de la reproduction. L'endométriose et ses symptômes sont des phénomènes complexes ayant probablement plus qu'une seule origine. Parmi les nombreux facteurs à l'expression altérée dans l'endométriose, notre étude montre que MIF et PGE2 pourraient être de ceux jouant un rôle dans l'infertilité reliée à cette maladie.

Le cancer de la bouche est un problème de santé publique majeur. Les traitements des cancers buccaux incluent l’utilisation de la chirurgie, de la chimiothérapie et de la radiothérapie. Bien que fonctionnels, ces traitements présentent de nombreux effets indésirables. Il est pertinent de mettre au point une nouvelle génération de médicaments anticancéreux efficaces et spécifiques. L’objectif de cette étude est d’évaluer les propriétés antitumorales de l'anéthol (1-méthoxy-4-[(E)-1-propényl]-benzène), un composé extrait du fenouil et de l'anis, afin de caractériser ses effets sur des cellules de carcinome buccal. Pour ce faire, des cellules gingivales cancéreuses (Ca9-22), des cellules épithéliales gingivales primaires et des fibroblastes ont été traités avec différentes concentrations d’anéthol. La prolifération cellulaire et l'effet cytotoxique de l’anéthol sur les trois types cellulaires ont été mesurés respectivement par MTT et LDH, tout comme l’effet synergique avec le cisplatine. La mort cellulaire, l’autophagie et le stress oxydatif des Ca9-22 ont été mesurés par cytométrie en flux. La migration cellulaire a été évaluée par la capacité de cicatrisation alors que l’expression des protéines impliquées dans les voies de signalisation de l’EGFR (ERK1/2, p38, pJNK) a été étudiée par immunobuvardage. Nos résultats ont démontré que l’anéthol diminue de manière dose-dépendante la prolifération cellulaire et induit l’apoptose des cellules cancéreuses comparativement aux cellules gingivales normales. L’anéthol inhibe le stress oxydatif et favorise l’autophagie des Ca9-22. L’anéthol inhibe la transition épithéliomésenchymateuse, réduit l’expression des métalloprotéases, ainsi que la production des protéines oncogènes, dont cyclineD1, mais augmente l’expression du gène suppresseur de tumeur p53. L’anéthol inhibe les voies de signalisation dépendantes de l’activation de l’EGFR et Wnt, et active le clivage des caspases et de PARP1. Enfin, l’anéthol montre une synergie avec le traitement par cisplatine. En conclusion, nos résultats obtenus suggèrent que l’anéthol pourrait être utilisé comme thérapie complémentaire ou alternative du cancer de la bouche. / Oral cancer is a major public health problem. Treatments for oral cancer include the use of surgery, chemotherapy, and radiation therapy. Although functional, these treatments have many side effects. It is relevant to develop a new generation of effective and specific anticancer drugs. The objective of this study is to assess the antitumor properties of anethole (1-methoxy-4 - [(E) -1-propenyl] -benzene), a compound extracted from fennel and anise, in order to characterize its effects on oral carcinoma cells. To do this, cancerous gum cells (Ca9-22), primary gingival epithelial cells and fibroblasts were treated with different concentrations of anethole. Cell proliferation and the cytotoxic effect of anethole on all three cell types were measured respectively by MTT and LDH, as was the synergistic effect with cisplatin. Cell death, autophagy and oxidative stress of Ca9-22 were measured by flow cytometry. Cell migration was assessed by the healing capacity while the expression of proteins involved in EGFR signaling pathways (ERK1/2, p38, pJNK) and other proteins involved in cancer-signaling pathways was studied by immunoblotting. Our results showed that anethole dose-dependently decreases cell proliferation and induces cancer cell apoptosis compared to normal gingival cells. Anethole inhibits oxidative stress and promotes autophagy of Ca9-22. Anethole inhibits epithelial-mesenchymal transition, reduces the expression of metalloproteases, as well as the production of oncogenic proteins, as cyclinD1, but increases the expression of the tumor suppressor gene p53. Anethole inhibits Wnt and signaling pathways dependent on EGFR activation, and activates the cleavage of caspases and PARP1. Finally, our results show that this compound has a synergistic effect with cisplatine treatment. In conclusion, these results suggest that anethole could be used as a complementary or alternative therapy to oral cancer.

Le récepteur nucléaire Fetoprotein Transcription Factor (FTF) identifié par notre laboratoire et exprimé principalement dans le système digestif est un régulateur important du métabolisme des lipides et des stéroïdes, de la prolifération cellulaire et du développement embryonnaire. Plusieurs groupes ont constaté que l’influence du récepteur FTF sur la synthèse de stéroïdes et la régulation du cycle cellulaire stimule la prolifération tumorale de cellules d’origine tissulaire diverse. Mes études de doctorat ont porté sur l’expression tissulaire de FTF, sur la caractérisation d’un nouvel élément régulateur de son promoteur et sur l’identification par immunoprécipitation de chromatine (ChIP-chip) des cibles transcriptionnelles de FTF dans le foie de souris fœtale et adulte et dans les cellules d’hépatome humain. Ces études ont permis de mieux définir le rôle métabolique de FTF ainsi que son rôle développemental et son implication potentielle dans la carcinogenèse hépatique. L’expression de FTF par les organes du système digestif et par certaines structures nerveuses, sa régulation par des récepteurs nucléaires métaboliques et sa liaison aux promoteurs de multiples enzymes et transporteurs impliqués dans le métabolisme énergétique placent FTF dans une position clé dans l’homéostasie métabolique et énergétique de l’organisme. Le facteur de transcription C/EBPpartenaire de FTF au promoteur de l’AFP et impliqué lui aussi dans le développement hépatique et le métabolisme énergétique, est lié au promoteur de 20% des cibles transcriptionnelles de FTF. De plus, C/EBP lie le promoteur de FTF formant ainsi une autre boucle activatrice s’ajoutant au réseau transcriptionnel hépatique. Dans les cellules d’hépatome, FTF lie les promoteurs de plusieurs gènes impliqués dans la prolifération et le maintien des cellules tumorales, soit des régulateurs de la réplication, de la croissance et de l’apoptose cellulaire. FTF fait donc partie intégrante du réseau transcriptionnel hépatique régissant le développement et la différenciation hépatique et le maintien du métabolisme énergétique chez l’adulte et est vraisemblablement impliqué dans la promotion de la cancérogenèse hépatique. / FTF is a nuclear receptor principally expressed in adult digestive organs that has been shown to act as a major regulator of lipids and steroids metabolism, cellular proliferation and embryonic development. FTF involvement in steroid synthesis and cell cycle regulation tends toward the stimulation of tumor proliferation in neoplasic tissues in which FTF is expressed. However, more studies of FTF function in normal and disease states and on its regulation are needed to draw a complete picture of FTF activity in cell physiology. Within the context of my studies, I delineated the FTF adult and fetal tissular expression, characterized a novel Ftf promoter element and identified FTF direct hepatic transcriptional targets in fetal, adult and tumor cell lines by using chromatin immunoprecipitation (ChIP-on-chip). These studies defined new FTF functions in metabolism, fetal development and hepatic carcinogenesis. FTF expression in digestive system and in neural structures controlling eating behavior, its transcriptional regulation by metabolic nuclear receptors and its binding to enzyme and transporter gene promoters driving energy metabolism, puts FTF in a key location for governing cellular and organismal energy metabolism. C/EBP, a transcriptional FTF partner on the Afp gene promoter and also involved in energy metabolism, is bound to 20% of the FTF targets including FTF itself thus adding branches to the complex hepatic transcriptional network. In hepatoma cells, FTF binds to proliferation and tumor cell maintenance genes like replication, growth and apoptosis regulators. Therefore, FTF belongs to the hepatic transcription network that governs hepatic development, differentiation and adult energy metabolism and is likely to be involved in promoting hepatic tumorogenesis.

La polyarthrite rhumatoïde (PAR) est une maladie auto-immune dont le processus inflammatoire chronique aboutit à la formation d’érosions osseuses. Dans PAR, les neutrophiles peuvent exprimer le récepteur activateur NF-κB (RANK), facteur de régulation des réponses immunes et osseuses. Afin d’étudier le rôle de RANK exprimé par les neutrophiles inflammatoires dans la perte osseuse locale de la PAR, une arthrite expérimentale mimant la PAR est induite chez des souris dont le gène RANK est conditionnellement délété dans les neutrophiles (CKO-RANK). Les neutrophiles purifiés du liquide synovial des souris sauvages sont capables d’exprimer RANK et de former des cellules multinucléées résorbant une matrice calcifiée in vitro. La tomographie micro-informatisée des lésions articulaires montre la perte osseuse locale chez les souris sauvages avec arthrite alors que les souris CKO-RANK avec arthrite n’ont pas cette perte osseuse. Ces travaux montrent donc que ces neutrophiles inflammatoires exprimant RANK sont associés à la perte osseuse pathologique. / Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease whose chronic inflammation process results in the bone erosion formation. In RA, the neutrophils can express the receptor activator of NF-κB (RANK), a factor regulator of immune and bone responses. To study the role of RANK expressed by inflammatory neutrophils in pathological local bone resorption in RA, an experimental arthritis imitating RA is induced in mice with gene RANK conditional knock-out in neutrophils (CKO-RANK). Neutrophils purified from synovial fluid of wild-type mice are capable to express RANK and are capable to form the multinucleated cells resorbing bone matrix in vitro. Microcomputed tomography of the articular lesions shows the bone loss in wild-type mice with arthritis, while mice with CKO-RANK neutrophils with arthritis do not have this bone loss. Thus, these results show that inflammatory neutrophils expressing RANK can resorb bone of inflamed joints during arthritis.