L’étude des mécanismes moléculaires qui contrôlent la différenciation et la fonction des cellules de Leydig est déterminante pour mieux comprendre le développement sexuel et la fertilité chez le mâle. Présentement, les régulateurs transcriptionnels impliqués dans ces mécanismes sont très peu connus. Un rôle pour le récepteur nucléaire COUP-TFII dans la fonction et différenciation des cellules de Leydig a été suggéré suite à son invalidation conditionnelle chez la souris mâle. Cependant, aucun gène cible pour COUP-TFII n’avait été identifié dans ces cellules. À cet égard, durant mes travaux de doctorat je me suis intéressé à élucider les rôles et les mécanismes d’action de COUP-TFII dans les cellules de Leydig. Lors de la réalisation de mon projet de recherche, j’ai démontré que les gènes Insl3 et Star sont des cibles de COUP-TFII dans ces cellules. En effet, COUP-TFII régule positivement et directement l’activation des promoteurs Insl3 et Star en se liant aux éléments de réponse DR0-like et DR1-like localisés à respectivement -97 pb et -106 pb de ces promoteurs, . La mutation de ces éléments diminue l’activation de ces deux promoteurs par COUP-TFII. Également, une réduction des niveaux de COUP-TFII par siARN dans les cellules de Leydig diminue l’expression du gène Insl3 et l’expression basale du gène Star. Cependant, l’absence de COUP-TFII n’affecte pas l’activation hormone-dépendante de ce dernier gène. J’ai aussi démontré que COUP-TFII coopère avec GATA-4, SP1 et SF-1 dans l’activation du promoteur Star, mais seulement ce dernier collabore avec COUP-TFII dans l’activation du promoteur Insl3. Pareillement, une coopération entre COUP-TFII et CAMKI a été observée dans l’activation du promoteur Star, mais elle n’a pas été observée dans l’activation du promoteur Insl3. Enfin, j’ai identifié, par une analyse transcriptomique, plusieurs gènes dont l’expression est diminuée en l’absence de COUP-TFII. Par PCR en temps réel, j’ai confirmé la diminution de l’expression de trois gènes importants pour la fonction reproductive : Hsd3b1, Amhr2 et Inha. Ainsi, ces résultats permettent de mieux comprendre la fonction de COUP-TFII dans les cellules de Leydig et représentent une avancée importante dans la compréhension des mécanismes moléculaires régulant la différenciation sexuelle et la fertilité masculine. / The study of the molecular mechanisms that control Leydig cell differentiation and function is crucial to better understand male sexual development and fertility. Currently, few transcriptional regulators involved in these mechanisms are known. A role for the nuclear receptor COUP-TFII in Leydig cell differentiation and function has been suggested after its conditional knockout in male mice. However, no target gene for COUP-TFII had been identified in these cells. In this regard, during my PhD research project I was interested in elucidating the roles and mechanisms of action of COUP-TFII in Leydig cells. Here in my thesis, I report that Insl3 and Star genes are targets of COUP-TFII in these cells. Indeed, COUP-TFII directly activates the Insl3 and Star promoters by binding to the response elements DR0-like and DR1-like located at -97 bp and -106 bp of each promoter, respectively. Mutation of these elements decreases the activation of these two promoters by COUP-TFII. Also, a reduction of COUP-TFII expression in Leydig cells by siRNA decreases Insl3 gene expression and basal Star gene expression but does not affect the hormone-dependent activation of the latter. I also found that COUP-TFII cooperates with GATA-4, SP1 and SF-1 for Star promoter activation but only the latter cooperates with COUP-TFII on the Insl3 promoter. Cooperation between COUP-TFII and CAMKI was also observed on the Star promoter but it was not observed on the Insl3 promoter. Finally, I have identified, by transcriptomic analysis, several genes that are down-regulated in COUP-TFII knockdown Leydig cells. By real time PCR, I confirmed the decreased expression of three important genes for reproductive function: Hsd3b1, Inha and Amhr2. Thus, these results provide new insights into the function of COUP-TFII in Leydig cells and represent a significant advance in our understanding of the molecular mechanisms that regulate male sexual differentiation and fertility.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Afin d'obtenir un ovocyte compétent au développement, une communication bidirectionnelle entre l'ovocyte et les cellules somatiques doit être maintenue à travers la folliculogenèse. Cette communication assure une progression harmonieuse de la folliculogenèse, assurant une croissance et une maturation coordonnées des ovocytes dans le microenvironnement folliculaire. Au stade précoce du développement, la déposition graduelle de la zone pellucide vient poser une barrière physique à la communication intercellulaire entre l'ovocyte et les cellules de la granulosa. Dès lors, des projections cytoplasmiques de la granulosa, les projections transzonales (PTZs) vont s'apposer sur la membrane plasmique de l'ovocyte avec des jonctions gap afin de maintenir une collaboration active entre ces deux compartiments. Il est connu qu'une dérégulation dans le développement des PTZs est associée avec une compétence développementale et un succès reproducteur réduit. Toutefois, peu est connu sur les mécanismes de formation des PTZs. Afin d'avoir une meilleure compréhension du mécanisme de formation des PTZs, un parallèle a été découvert entre la structure et le fonctionnement des PTZs avec les synapses dans le système neuronal. Dans le système neuronal, les facteurs neurotrophiques sont essentiels pour la croissance, la différenciation et la survie des neurones. Ces facteurs sont également présents au sein de l'ovaire et leur dérégulation est associée à diverses pathologies reproductives, jusqu'à l'infertilité chez la femme. Sachant la similitude entre les PTZs et les neurones, il est possible que les facteurs neurotrophiques exercent une fonction similaire dans le développement des connections intercellulaires entre l'ovocyte et les cellules somatiques. L'hypothèse de travail est que les facteurs neurotrophiques supportent les processus de la folliculogenèse et l'ovogenèse partiellement en favorisant le développement et la fonction des PTZs, ainsi supportant la communication intercellulaire au sein du follicule ovarien. Nos objectifs sont d'étudier l'addition de facteurs neurotrophiques, soit *nerve growth factor* (NGF), *brain-derived growth factor* (BDNF) et *glial cell line-derived neurotrophic factor* (GDNF), sur le développement folliculaire et la formation des PTZs. Un système de croissance folliculaire *in vitro* encapsulé est utilisé dans le but de modifier le microenvironnement du follicule ovarien préantral, en exposant ceux-ci aux différents facteurs de croissances neuronaux. Nos résultats ont démontré que les neurotrophines (NGF et BDNF) régulent l'assemblage des PTZs en augmentant leur nombre et leur extension lors du développement des follicules ovariens. GDNF détient un rôle différent, ayant seulement un effet sur l'extension des PTZs. Une interaction entre les voies de signalisations de NGF et GDNF a été explorée, mais n'a pas été démontré comme ayant une implication bénéfique au niveau de la formation des PTZs. Toutefois, cette combinaison a joué un rôle de synergie au niveau de la survie folliculaire. De même, les neurotrophines ont démontré un rôle bénéfique sur la survie. Cette étude illumine une interaction complexe entre la formation des PTZs, la prévention de l'atrésie et le développement folliculaire, étant coordonnée par les facteurs neurotrophiques. Nos travaux offrent des nouvelles perspectives sur l'implication des facteurs des facteurs intra-ovariens sur la qualité ovocytaire. / In order to obtain a competent oocyte, bidirectional communication between the oocyte and somatic cells must be maintained throughout folliculogenesis. This communication ensures a harmonious progression of folliculogenesis, guaranteeing coordinated growth and maturation of oocytes within the follicular microenvironment. In the early stages of development, the gradual deposition of the *zona pellucida* creates a physical barrier to intercellular communication between the oocyte and granulosa cells. Subsequently, cytoplasmic projections from the granulosa, known as transzonal projections (TZPs), adhere to the oocyte's plasma membrane through gap junctions to maintain active collaboration between these two compartments. It is known that dysregulation in TZP development is associated with developmental competence and reduced reproductive success. However, little is known about the mechanisms of TZP formation. To gain a better understanding of TZP formation, a parallel has been discovered between the structure and functioning of TZPs and synapses in the neuronal system. In the neuronal system, neurotrophic factors are essential for the growth, differentiation, and survival of neurons. These factors are also present in the ovary, and their dysregulation is associated with various reproductive pathologies, including infertility in women. Given the similarity between TZPs and neurons, it is possible that neurotrophic factors play a similar role in the development of intercellular connections between the oocyte and somatic cells. Our hypothesis is that neurotrophic factors partially support the processes of folliculogenesis and oogenesis by promoting the development and function of TZPs, thereby supporting intercellular communication within the ovarian follicle. Our objectives are to study the addition of neurotrophic factors, namely nerve growth factor (NGF), brainderived growth factor (BDNF), and glial cell linederived neurotrophic factor (GDNF), on follicular development and TZP formation. An encapsulated *in vitro* follicle growth system is used to modify the preantral ovarian follicle micrnvironment, exposing them to different neurotrophic growth factors. Our results have demonstrated that neurotrophins (NGF and BDNF) regulate the assembly of transzonal projections (TZPs) by increasing their number and extension during the development of ovarian follicles. GDNF plays a different role, primarily affecting the extension of TZPs. An interaction between the signaling pathways of NGF and GDNF was explored but was not demonstrated to have a beneficial implication in TZP formation. However, this combination played a synergistic role in follicular survival. Similarly, neurotrophins showed a beneficial role in survival. This study highlights a complex interaction between TZP formation, prevention of atresia, and follicular development, coordinated by neurotrophic factors. Our work provides new insights into the involvement of intraovarian factors in oocyte quality.

Le facteur de transcription GATA4 est essentiel au développement et à la fonction des tissus dérivant du mésoderme et de l’endoderme, incluant les gonades. Le gène GATA4 est exprimé sous différents transcrits qui se distinguent par la séquence de leur premier exon non codant. Deux de ces transcrits sont majoritairement exprimés et sont conservés à travers les espèces : le transcrit GATA4 E1a (généré par un promoteur proximal 1a) et le transcrit GATA4 E1b (produit par le promoteur distal 1b). Des études effectuées chez des modèles de souris ont démontré qu’une séquence de 5 kb en amont du promoteur 1a du gène Gata4 est suffisante pour récapituler l’expression endogène du gène seulement dans une sous-population de cellules ayant le facteur GATA4, incluant les cellules de Sertoli dans les gonades mâles. Nous avons donc émis l’hypothèse que le promoteur 1b, tout comme le promoteur 1a, contribue au profil d’expression cellules- et tissus-spécifique de Gata4. Afin d’étudier les mécanismes qui contrôlent l’activité du promoteur alternatif 1b du gène Gata4 in vivo, nous avons généré une souris transgénique exprimant la protéine GFP sous le contrôle d’une séquence de 2 kb en amont de l’exon 1b. L’expression du transgène a été analysée dans plusieurs tissus et à différents stades de développement en détectant la protéine GFP par épifluorescence, immunohistochimie et Western Blot. Les résultats ont démontré qu’une séquence de 2 kb n’est pas suffisante pour induire l’expression du transgène chez la souris et suggèrent que des éléments de régulation supplémentaires sont nécessaires pour permettre l’expression endogène du gène Gata4 via son promoteur alternatif 1b. Afin d’identifier ces éléments, divers outils bio-informatiques couplés à des analyses in vitro ont été utilisés. Mes travaux de maîtrise mettent en évidence huit nouveaux enhancers potentiellement impliqués dans la régulation de l’activité du promoteur 1b de Gata4. Les résultats de cette étude permettent une meilleure compréhension des mécanismes transcriptionnels de l’activité du promoteur 1b de Gata4 dans différents types cellulaires et à différents stades du développement. / The GATA4 transcription factor is essential for the development and function of multiple tissues derived from both mesoderm and endoderm, such as the gonads. The GATA4 gene is expressed as multiple transcripts that differ in their first untranslated exon sequence. Two of them are predominantly expressed and are conserved among species: transcripts GATA4 E1a (generated by the proximal 1a promoter) and GATA4 E1b (via its distal 1b promoter). Previous studies using transgenic mice demonstrated that a 5 kb sequence upstream of 1a promoter is sufficient to recapitulate endogenous Gata4 expression only in a subset of cells normally containing GATA4, including Sertoli cells in the male gonad. We therefore hypothesized that 1b promoter, like 1a promoter, contributes to cell- and tissue-specific Gata4 expression. To gain insight into the mechanisms that control the activity of the Gata4 1b promoter in vivo, we generated transgenic mice expressing a GFP reporter under the control of 2 kb of sequences upstream of the distal promoter. Transgene expression was assessed in several tissues and at many developmental stages by detecting GFP protein by epifluorescence, immunohistochemistry and Western Blot. The results showed that 2 kb of upstream sequences of Gata4 1b promoter are not sufficient to direct transgene expression in the mouse and suggest that other elements are required for endogenous transcription of the gene from its distal 1b promoter. To identify these elements, several bioinformatic analyses coupled with in vitro assays were performed. My work highlights eight new enhancers potentially involved in Gata4 1b promoter activity. The results from this thesis will help to provide a better understanding of the mechanisms involved in the transcriptional regulation of the GATA4 gene in different cell types and at different developmental stages.

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une pathologie affectant les artères pulmonaires distales, qui s’obstruent progressivement. Cette obstruction est à l’origine d’une augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire et de la pression artérielle pulmonaire qui entrainent alors une hypertrophie ventriculaire droite, puis une défaillance cardiaque droite, dont la majorité des patients HTAP décèdent. Les traitements restent inefficaces pour améliorer la survie des patients. L’obstruction des artères pulmonaires est principalement due à la prolifération et une résistance à l’apoptose des cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP). Ce phénotype n’est pas sans rappeler un phénotype cancéreux. D’ailleurs, le laboratoire a montré qu’un facteur connu pour être surexprimé dans le phénotype cancéreux, NFATc2, est aussi impliqué dans l’HTAP. Ce facteur joue en effet un rôle dans la prolifération et dans la résistance à l’apoptose, en régulant le taux de calcium intracellulaire, le courant potassique (prolifération) et le potentiel de membrane mitochondrial (résistance à l’apoptose). Des travaux plus récents ont également montré le rôle de STAT3 dans l’implication de la surexpression de NFATc2. Nous avons montré dans le chapitre 2 que la molécule d’origine végétale plumbagin (PLB), connue comme étant un inhibiteur de la voie STAT3 dans certaines lignées cellulaires cancéreuses, permet d’inhiber l’augmentation de l’expression et de l’activation de STAT3 des CMLAP. Cette inhibition entraine également la diminution de l’expression et de l’activation de NFATc2, une diminution de la prolifération et de la résistance à l’apoptose. Les mêmes résultats ont pu être répétés sur 2 modèles différents d’HTAP (monocrotaline -MCT- et SUGEN 5416+hypoxie). En effet, le traitement au PLB per os permet de prévenir (MCT) et de renverser (MCT et SU5416) l’HTAP, en diminuant la prolifération et la résistance à l’apoptose. Durant ces travaux de doctorat, j’ai ainsi pu mettre en évidence que le ciblage de la voie STAT3/NFATc2 par le PLB pourrait grandement bénéficier aux patients souffrant d’HTAP de par son effet sur la prolifération, la résistance à l’apoptose et probablement aussi par l’inhibition de l’effet Warburg dans les CMLAP de patients HTAP ainsi que dans 2 modèles pertinents d’HTAP, en prévention et en réversion. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a disease affecting distal pulmonary arteries, which progressively display obstruction. This obstruction is due to the increase of vascular pulmonary resistance and pulmonary arterial hypertension, which thus lead to a right ventricular dysfunction and then to a right heart failure from which most of the patients die. Treatments are still inefficient to improve patients’ outcome. Pulmonary arteries’ obstruction is mainly due to the proliferation and the apoptosis resistance of the pulmonary arteries smooth muscle cells (PASMC), reminding cancer phenotype. Interestingly, the laboratory has demonstrated that NFATc2, a well known overexpressed transcription factor in cancer, is involved in pulmonary arterial hypertension as well. This factor is involved in both proliferation and apoptosis resistance by regulating intracellular calcium rate, potassium current (proliferation) and mitochondrial membrane potential (apoptosis resistance). Earlier results showed that STAT3 is responsible for the overexpression of NFATc2. In Chapter 2, we demonstrated that the vegetal molecule plumbagin (PLB) inhibits STAT3 pathway overexpression and over-activation in PASMC. This inhibition leads to the decrease of the overexpression and over-activation of NFATc2, a proliferation and apoptosis resistance decrease. The same experiments were done in 2 different models of PAH, (monocrotaline –MCT- and SUGEN 5416+hypoxie). Indeed, per os PLB treatment prevents (MCT) and reverses (MCT and SU5416) PAH, by decreasing the proliferation and the apoptosis resistance. During my doctorate work, I was able to highlight that targeting STAT3/NFATc2 by PLB could greatly benefit to PAH patients, by its action on proliferation, apoptosis resistance and probably on the Warburg effect in the human PASMC as well as in 2 relevant PAH animal models, in prevention and reversion.

Des résultats obtenus antérieurement au laboratoire ont démontré l'induction des facteurs de transcription C/EBPs par l'IL-1? ainsi que leur implication dans la régulation de la transcription de gènes de réponse inflammatoire telle que l'haptoglobine au niveau de la cellule épithéliale intestinale. En outre, il a déjà été démontré que la phosphoiylation des C/EBPs peut moduler leur activité et des études au laboratoire ont démontré l'interaction in vitro entre l'isoforme C/EBP? et la kinase DNA-PK. Par l'utilisation de l'inhibiteur non spécifique de la famille PI(3)K, la wortmannine, il a été observé que la DNA-PK phosphoryle C/EBP?. La DNA-PK est une kinase qui répare les bris d'ADN double brin en participant au processus de jonction des extrémités non-homologues. Ainsi, nous avons étudié la modulation de la réponse inflammatoire intestinale par la DNA-PK, en s'attardant plus particulièrement à deux familles de facteurs de transcription, soit NF-?B et les C/EBPs. Par l'utilisation d'un inhibiteur sélectif de la DNA-PK, le IC60211, la phosphorylation in vitro de la région N-terminale de C/EBP? par la DNA-PK a d'abord été confirmé. Puisque la DNA-PK est activée par les bris d'ADN double brin, la doxorubicine, un agent génotoxique, a été utilisé pour la suite du projet. Nous avons montré que la doxorubicine engendre une hausse de la capacité de liaison à l'ADN de NF-?B induite par l'IL-1? et que les complexes formés comprenaient surtout la sousunité p65. Ceci s'accompagne d'une hausse des niveaux nucléaires de p65 ainsi que d'une baisse d'expression de l'inhibiteur cytoplasmique de NF-?B, I?B?. Par contre, par l'utilisation de l'inhibiteur sélectif de la DNA-PK, le NU7026, nos résultats suggèrent que ces effets sont DNA-PK indépendants. En effet, un rétablissement de la capacité de liaison à l'ADN de NF-?B n'est pas observé lors d'une préincubation avec cet inhibiteur avant de traiter à la doxorubicine puis à l'IL-1?. En ce qui concerne les C/EBPs, nos résultats démontrent que la doxorubicine diminue l'activité transcriptionnelle de l'isoforme C/EBP? sur le promoteur du gène haptoglobine. Alors qu'un traitement à l'IL-1? induit une augmentation de la liaison des C/EBPs à HaptoA, nos résultats montrent qu'un pré-traitement à la doxorubicine empêche cette induction. De plus, les niveaux protéiques de C/EBP? et C/EBP? induits par l'IL-1? sont abaissés par la doxorubicine. Également, les niveaux d'ARNm de C/EBP? induits par l'IL-1 p et de deux de ses gènes cibles inflammatoires, l'haptoglobine et lipocalin2, sont diminués par un prétraitement à la doxorubicine. Par l'utilisation du NU7026, nous démontrons un rétablissement partiel de la capacité de liaison à l'ADN de C/EB13? et de C/EBP? qui était réduite par un traitement à la doxorubicine, à des niveaux comparables à la condition sans traitement et à la condition IL-1?, respectivement. Cependant, cet inhibiteur permet le rétablissement des niveaux de protéine et d'ARNm de C/EBP? (induits par l'IL-1?) qui étaient réprimés par un prétraitement à la doxorubicine mais non des niveaux protéiques de C/EBP?. Nos résultats suggèrent que la DNA-PK régule, au moins partiellement, la transcription de l'isoforme C/EBP? ainsi que son activité transcriptionnelle sur le promoteur de l'haptoglobine. Par contre, nos résultats suggèrent aussi que la DNA-PK module la capacité de liaison à l'ADN de C/EBP? et que l'effondrement des niveaux protéiques de C/EBP? par la doxorubicine est DNA-PK indépendant. [Symboles non conformes]

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

Ce travail a analysé l’expression du facteur de croissance angiogénique, le VEGF-A, et de son récepteur VEGFR-1, dans le cancer prostatique localisé. Dans la première partie, nous avons mesuré le taux plasmatique de VEGF-A chez 100 patients opérés d’un cancer prostatique localisé. Nous avons également mesuré l’expression tissulaire du VEGF-A sur les pièces opératoires. Il n’y avait pas d’association entre le VEGF-A plasmatique et les facteurs pronostiques du cancer prostatique. Cependant, l’expression du VEGF-A était corrélée au score de Gleason (p=0,01). Dans la deuxième partie, la même cohorte de patients a été utilisée. L’expression tissulaire du VEGFR-1 a également été mesurée. Les patients ont été suivis avec des dosages réguliers du PSA. Durant le suivi, 14 patients ont eu une récidive biologique. Ni le taux plasmatique de VEGF-A (p=0,25), ni l’expression tissulaire du VEGF-A (p=0,38), ni l’expression tissulaire du VEGFR-1 (p=0,34) n’étaient associés au risque de récidive biologique. Dans la troisième partie, nous avons mesuré l’expression tissulaire du VEGF-A et du VEGFR-1 sur les pièces opératoires de 40 patients opérés d’un cancer prostatique localisé. L’expression tissulaire du VEGF-A était significativement plus importante chez les patients ayant eu une progression tumorale après l’intervention que chez les patients n’ayant pas récidivé (p=0,046). En revanche, celle du VEGFR-1 était identique dans les deux groupes. L’expression tissulaire du VEGF-A était le facteur prédictif de progression tumorale le plus significatif. / This study analysed the expression of angiogenic growth factor, VEGF-A and its receptor, VEGFR-1 in localized prostate cancer. In the first part, we measured the plasma levels of VEGF-A in 100 patients operated with radical prostatectomy for clinically localized prostate cancer. We also measured the tissue expression of VEGF-A using ELISA on the surgical specimen. There were no associations between plasma levels of VEGF-A and the usual prognostic factors of prostate cancer. However, the tissue expression of VEGF-A correlated with Gleason score (P = 0.01). In the second part, we used the same patients group. Patients were prospectively followed with regular PSA determinations.14 patients had a biochemical recurrence. Neither plasma level of VEGF-A (P =0.25) nor tissue expression of VEGF–A (P=0.38) and its receptor VEGFR–1 (p=0,34) were associated with the risk of biochemical recurrence after radical prostatectomy. Finally, we measured the tissue expression of VEGF-A and VEGFR-1 on the surgical specimens of 40 patients who underwent radical prostatectomy for clinically localized prostate cancer. The tissue expression of VEGF-A in patients who experienced progression was significantly higher than in those who remained free of recurrence (P=0.046). However, the expression of VEGFR-1 was similar in both groups. In logistic analysis, the expression of VEGF-A was the most significant predictor of tumor progression. These results suggest that the tissue expression of VEGF-A has a prognostic impact in clinically localized prostate cancer.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [232-250]. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 177-193. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Bone morphogenetic proteins (BMPs) can induce osteoblast differentiation during bone formation and repair. BMP-2 is currently the most used BMP in delivery systems (DSs) for growth factors. Approved by the US Food and Drug Administration, BMP-2 and type I collagen are already used in orthopaedic clinical applications. Recently, studies demontrated that BMP-9 has a higher osteogenic potential than BMP-2. However, high purification costs of BMPs limit their use. So, alternatives such as peptides derived from BMPs are studied. We have developped a peptide derived from the knuckle epitope of human BMP-9 (pBMP-9) which inhibits the proliferation of murine preosteoblasts MC3T3-E1 and increases their differentiation when used at 400 ng/mL. This study first compares in vitro the effects of equimolar concentrations (1.92 nM) of BMP-2, BMP-9 or pBMP-9 on the differentiation of MC3T3-E1 in serum-free medium. Like BMP-2, BMP-9 and pBMP-9 both activate Smads signaling pathway within 1h. In contrary to BMP-2, the Smad phosphorylation induced by BMP-9 and pBMP-9 is not prevented by noggin, an extracellular antagonist of BMP-2. Moreover, BMP-9 and pBMP-9 increase dose dependently alkaline phosphatase activity, an early marker of osteoblast differentiation within 1 day. Quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) analysis demonstrates that BMP-2, BMP-9 and pBMP-9 all activate the transcription of Runx2, Osterix, type I collagen a1 chain and Osteocalcin within 6 days. Osteocalcin is the only truly osteoblast-specific gene that encodes for a protein required for Ca[superscript 2+] deposition in the extracellular matrix and subsequent mineralization. The peptide pBMP-9 allows a slight deposition of calcium ions (Ca[superscript 2+]) in the extracellular matrix of cells within 18 days. To favor efficiency of these molecules, DSs for BMP-9 or pBMP-9 using type I collagen gel or chitosan matrix have been studied. Collagen and chitosan DSs release in vitro within 1h about 35% and 80% of the initial dose of BMP-9 respectively. A slower release of pBMP-9 is observed in both DSs. The release of BMP-9 and pBMP-9 from both DSs follows Korsmeyer-Peppas kinetics. Collagen DS containing 3.84 nM BMP-2, BMP-9 or pBMP-9 activates in vitro the expression of osteogenic genes in MC3T3-E1 cells within 6 days. 6.35 [micro]g BMP-9 or 100 [micro]g pBMP-9 incorporated into chitosan DS can induce in vivo bone formation in C57BL/6 mouse quadriceps muscles within 24 days. Furthermore, collagen DS is less efficient than chitosan DS. Since BMPs can also influence adipogenic cell lineages, the effects of 3.84 nM BMP-2, BMP-9 or pBMP-9 have been studied on human white preadipocytes (HWP). pBMP-9 dose dependently reduces the proliferation of HWP without affecting the number of apoptotic cells. Incubation for 1h with BMPs or pBMP-9 activates the Smad pathway. These molecules also enhance the levels of the mRNA of the adipogenic markers aP2 and adipoQ and increase the number of lipid vesicles within 7 days in adipogenic differentiation (AD) serum-free medium containing ciglitazone. Thus, pBMP-9 seems a promising replacement for costly BMP in tissue engineering applications since this molecule can favor osteogenic differentiation of preosteoblasts and adipogenic differentiation of preadipocytes in serum-free medium.