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

Le facteur de transcription HIF-1 ±hypoxia-inducible factor-1¿ est responsable de la réponse cellulaire à l'hypoxie. Cependant, il y a également des activateurs non-hypoxiques de HIF-1 incluant des hormones et des facteurs de croissance. L'angiotensine II (Ang II), l'hormone effectrice dans le système rénine-angiotensine, est un activateur non-hypoxique de HIF-1 puissant dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs). Cette activation par Ang II implique des mécanismes de transcription, de traduction et de stabilisation protéiques. De plus, les espèces réactives d'oxygène (ERO) sont impliquées dans l'augmentation de la stabilisation de HIF-1 pendant un traitement à l'Ang II. Ce travail a pour but d'élucider le rôle des générateurs d'ERO dans l'induction de HIF-1 par l'Ang II dans les CMLVs. Ni un ARN interférence contre la sous-unité p22 de la NADPH oxydase ni le traitement avec un inhibiteur spécifique de la NADPH oxydase n'ont permi de diminuer l'accumulation de HIF-1 par l'Ang II. Néanmoins, l'inhibition pharmacologique du complexe III de la mitochondrie, l'épuisement cellulaire de la protéine mitochondriale Rieske Fe-S et le traitement des cellules avec un antioxydant mitochondrial diminuent de façon importante l'accumulation de HEF-1. En outre, l'inhibition des ERO mitochondriales (mtERO) supprime la stabilisation de HIF-1 et la transcription de gènes dépendante de HIF-1 par l'Ang II. De nombreuses études impliquent les ERO générées par la NADPH oxydase dans les voies de signalisation suivant la stimulation des CMLVs par l'Ang IL Toutefois, nos travaux identifient les mtERO et non les ERO dérivées de la NADPH oxydase comme étant des intermédiaires essentiels dans l'accumulation et la stabilisation de HIF-1.

La molécule d'adhésion intercellulaire-1 (ICAM-1, CD54) est une glycoprotéine membre de la superfamille des immunoglobulines exprimée à la surface d'une grande variété de types cellulaires. Sa fonction première est de lier les β2-intégrines LFA-1 et MAC-1 exprimées à la surface des lymphocytes et des macrophages, respectivement. Cette interaction permet à ces derniers d'atteindre le site de l'inflammation en procédant à leur liaison à l'endothélium vasculaire et à leur extravasation. L'expression de ICAM-1 fût par contre également associée à diverses pathologies telles que l'asthme, l'arthrite rhumatoïde, le diabète, le développement des plaques athérosclérotiques et le développement des métastases. Bien que l'expression constitutive de ICAM-1 soit relativement faible, elle peut être augmentée par de nombreux médiateurs de l'inflammation tels que le TNF-α et l'IFNγ. Ces signaux amplifient l'expression de ICAM-1 au niveau transcriptionnel par diverses voies de signalisation menant à l'activation de facteurs de transcription tels que NF-KB et Stati. Ces facteurs de transcription agissent en se liant aux multiples éléments de réponse présents sur le promoteur de ICAM-1. La capacité de ces facteurs de transcription à activer la transcription de ICAM-1 dépend de nombreuses interactions physiques et fonctionnelles dont la nature n'est pas toujours bien connue. Par ailleurs, les voies de signalisation menant à l'inactivation de la transcription de ICAM-1 demeurent également incertaines. Étant donné le rôle capital de ICAM-1 au sein du système immunitaire, il est essentiel d'approfondir nos connaissances sur les différentes étapes menant à l'activation tout comme l'inactivation de la transcription de ce gène. Nous avons donc étudié la relation entre deux familles de facteurs de transcription impliquées dans la régulation transcriptionnelle de ICAM-1, soit la famille STAT et la famille Ets. Nous avons non seulement découvert qu'il existe une coopération fonctionnelle entre ces deux familles, mais également que le facteur de transcription Stati interagit physiquement avec le facteur de transcription Etsl dans les cellules vivantes. Ensuite, nous avons étudié les effets du bpV(pic), un inhibiteur de tyrosine phosphatase, sur l'activation de la transcription de ICAM-1. Nous avons découvert que ce composé de peroxovanadium inactive les phosphatases responsables de l'inactivation de la voie JAK/STAT suite au traitement à l'IFNγ. Finalement, nous avons testé un nouveau protocole d'électroporation à double impulsion permettant une grande efficacité de transfection transitoire des cellules endothéliales à faible coût.

La voie de l’hypoxie cellulaire, contrôlée par le facteur induit par l’hypoxie, est un processus permettant aux cellules de s’adapter à un changement des niveaux d’oxygène ambiant de leurs milieux en stimulant des gènes de la glycolyse qui permettent d’adapter la production d’ATP essentielle à la survie cellulaire. Celle-ci permet de conserver une respiration cellulaire efficace ainsi que de réduire la quantité de substances néfastes pour la cellule. Cette voie a été étudiée dans le contexte du syndrome de Leigh type Canadien-Français, maladie rare causée par une mutation du gène leucine-rich pentatricopeptide repeat containing (LRPPRC) qui entraîne une diminution de l’activité de l’enzyme cytochrome c oxydase et cause un déficit dans la production d’énergie. Bien que l’implication de cette voie ait été rejetée dans le contexte de cette maladie au niveau génétique, cette étude a permis d’identifier l’enzyme NADH déshydrogénase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 4-like 2 (NDUFA4L2), qui est responsable de l’inhibition du complexe I en situation d’hypoxie. Cette protéine pourrait être un mécanisme de compensation dans le syndrome de Leigh type Canadien-Français. La suite logique de cette étude devrait avoir comme objectif d’évaluer les différences entre le profil protéique (niveau des protéines de la voie de l’hypoxie) selon le degré d’atteinte (sévérité clinique) des patients atteints du syndrome de Leigh type Canadien-Français.

Lmx1a et Lmx1b sont des facteurs de transcription connus pour leur rôle au cours du développement des neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA). Ils ont été montrés comme essentiels à chacune des étapes de différentiation des progéniteurs en neurones dopaminergiques matures. Des études récentes ont également mis en évidence l'importance de ces deux facteurs de transcription dans les neurones dopaminergiques chez l'adulte. Lmx1a/b sont impliqués dans la régulation de gènes mitochondriaux ainsi que dans l'autophagie. Cependant, jusqu'à présent, rien n'est connu sur le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques. Le but de cette thèse est d'élucider le rôle de Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques matures. L'analyse des projections axonales dopaminergiques de souris doubles conditionnelles mutantes (cKO) pour Lmx1a/b a mis en évidence un défaut de guidage axonal confirmant le rôle essentiel de ces deux facteurs de transcription dans la formation des circuits dopaminergiques. Afin d’identifier précisément les molécules impliquées dans la régulation du système dopaminergique des techniques adaptées doivent être développées pour déterminer les principaux acteurs régulés par Lmx1a/b. À cette fin, nous avons mis au point une technique de marquage immunohistochimique rapide de la tyrosine hydroxylase (TH, enzyme nécessaire à la synthèse de la dopamine) sur des sections de mésencéphale de souris afin de délimiter la région d’intérêt. Par la suite, nous utilisons une technique de microdissection au laser afin de spécifiquement récolter les cellules dopaminergiques du mésencéphale pour réaliser un profil d'expression génique. Un premier article de méthodologie a été publié concernant cette technique. Cette procédure menée sur des souris cKO pour Lmx1a et Lmx1b et leurs contrôles associés a permis de mettre en évidence des gènes régulés par Lmx1a et Lmx1b tels que Plxnc1. Plxnc1 est une protéine de guidage axonal ayant pour ligand la sémaphorine 7a (Sema7a). Afin d'observer si la régulation de Plxnc1 par Lmx1a/b est à l'origine du défaut de guidage axonal observé chez les souris cKO pour Lmx1a/b, nous avons réalisé une analyse in vitro de l’effet de la Sema7a sur les axones d'explants mDA. Notre étude a montré un effet chimiorépulsif de la Sema7a pour les axones des neurones mDA exprimant Plxnc1. De plus, l’étude de souris Sema7a KO montre une augmentation de l’innervation DA dans la partie dorsale du striatum, partie exprimant Sema7a chez des souris contrôles. Ce phénotype met en évidence une chimiorépulsion induite par l’interaction Sema7a/Plxnc1. L’étude de souris surexprimant Plxnc1 a, quant à elle, montré une perte d’innervation DA dans la partie dorsale du striatum. En effet, la majorité des cellules du mésencéphale se mettent à exprimer Plxnc1, les rendant ainsi sensibles à la chimiorépulsion induite par Sema7a. L’ensemble de ces résultats met en évidence l’importance de la régulation de la protéine de guidage axonal Plxnc1 par Lmx1a/b pour l'innervation des cibles du mésencéphale. La répression de Plxnc1 dans les neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) semble nécessaire à l’innervation du striatum dorsal riche en Sema7a. Cette étude est la première à identifier les bases moléculaires du guidage axonal expliquant la ségrégation des voies mDA nigrostriée et mésolimbique, et devrait contribuer à améliorer l'efficacité des thérapies cellulaires pour la maladie de Parkinson. Un second article sera soumis prochainement sur le rôle des facteurs de transcription Lmx1a/b dans les neurones dopaminergiques post-mitotiques du mésencéphale. La principale caractéristique histopathologique de la maladie de Parkinson est la dégénérescence des neurones mDA de la SNpc. La thérapie de remplacement cellulaire utilisant des neurones dopaminergiques nouvellement générés à partir de cellules souches représente une thérapie prometteuse. Cependant, la mauvaise innervation des neurones nouvellement greffés limite le succès des études de transplantation. L’identification de facteurs régulant la connectivité des neurones mDA devient primordiale pour élucider les mécanismes impliqués dans la mise en place du système dopaminergique. C'est pourquoi, dans une derniere partie, afin d'illustrer cette possibilité d'amélioration d'une thérapie de remplacement cellulaire, j’ai réalisé l’implantation de cellules souches différenciées en neurones dopaminergiques dans un modèle de souris lésées à la 6-hydroxydopamine (6OHDA). Les cellules nouvellement réimplantées sont de type SNpc, en raison de l'infection par un vecteur viral induisant l'inhibition de l'expression de Plxnc1. / Lmx1a and Lmx1b are transcription factors known for their role in the development of midbrain dopamine neurons (mDA). They were shown as essential for each stage of differentiation from progenitors to mature dopaminergic neurons. Recent studies have also highlighted the importance of these two transcription factors in dopaminergic neurons in adult mice. Lmx1a/b are involved in the regulation of mitochondrial genes and in autophagy. Although some evidence suggest that they could be involved in the formation of mDa circuit formation, their role in post-mitotic mDA neurons remains unknown. The aim of this thesis is to elucidate the role of Lmx1a/b in post-mitotic dopaminergic neurons. Analysis of dopaminergic axonal projections of double conditional mutant (cKO) mice for Lmx1a/b showed an axon guidance defect confirming the essential role of these transcription factors in the formation of dopaminergic circuits. In order to precisely identify the molecules involved in the regulation of the dopamine system, suitable techniques must be developed to identify the main genes that are regulated by Lmx1a/b. To this end we developed a new technique allowing gene profiling of brain sub-population. By combining rapid immunolabeling of mDA neurons with laser capture microdissection we manage to extract RNA from two sub-regions of mDA neurons such as ventral tegmental area (VTA) and substantia nigra pars compacta (SNpc). The advantage of this technique is to compare quickly the regulation of genes expression by studying controls and mutant mice. A first methodological article has been published regarding this procedure. We then applied this technique on cKO mice for Lmx1a/b and their associated controls to identify genes regulated by Lmx1a and Lmx1b. Among these genes, we identified Plxnc1, an axon guidance receptor for the semaphorin 7a (Sema7a). In order to verify whether the regulation of Plxnc1 by Lmx1a/b is at the origin of the axon guidance defect observed in double conditional mutant for Lmx1a/b, we have made an in vitro analysis of the effect of Sema7a on mDA explants. Our study showed a chemorepulsive effect of Sema7a on Plxnc1 positives axons. In addition, the study of knockout mice for Sema7a shows an increase of DA innervation in the dorsal part of the striatum which is the region expressing Sema7a in control mice. This phenotype reveals a chemorepulsion induced by Sema7a/Plxnc1 interaction. The study of mice overexpressing Plxnc1 shows a loss of DA innervation in the dorsal striatum. Indeed, by overexpressing Plxnc1, the majority of midbrain cells begin to express this axon guidance protein instead of only mDA neurons from the VTA. Thus, all mDA neurons including neurons from the SNpc express Plxnc1 making them sensitive to Sema7a. This interaction Sema7a/Plxnc1 leads to a chemorepulsion of axons guided away from the dorsal striatum. Overall these results highlight the importance of the regulation of the axon guidance protein Plxnc1 by Lmx1a/b for the innervation of midbrain targets. The repression of Plxnc1 expression in dopaminergic neurons of the SNpc appears necessary for the innervation of dopaminergic axons in the dorsal striatum, rich in Sema7a. This study is the first to identify the molecular basis of the development of the dopaminergic system explaining the segregation of the nigrostriatal and mesolimbic pathways. These results should help to improve the effectiveness of cell therapies for Parkinson's disease. A second article will be submitted soon about the role of Lmx1a/b transciption factors in post-mitotic midbrain dopaminergic neurons. The main histopathological feature of Parkinson's disease (PD) is the degeneration of SNpc neurons. The cell replacement therapy using newly generated dopaminergic neurons from stem cells represents a promising therapy. However, a poor innervation of the newly grafted neurons limits the success of transplantation studies. The identification of factors regulating neuronal connectivity of mDA neurons becomes essential to elucidate the mechanisms involved in the establishment of the dopaminergic system. Therefore, in a final section of this thesis, I report preliminary study about cell replacement therapy in PD mouse model. I differentiated DA neurons from stem cells, knock-down Plxnc1 expression and performed grafting in 6-hydroxydopamine (6OHDA) mouse model to illustrate the possibility of improving a cell replacement therapy.

Lors de maladies cardiovasculaires avancées, telle que l’athérosclérose, les patients doivent subir une chirurgie, plus précisément un pontage artériel, afin de rétablir le flux sanguin. Cette opération consiste à remplacer l’artère malade, obstruée par des dépôts, par un substitut. Cependant, des complications post-implantation telles que la thrombose et l’hyperplasie intimale, subsistent et entrainent l’échec de la greffe vasculaire Pour palier à ce problème, l’approche proposée serait d’avoir une endothélialisation rapide du substitut vasculaire. Pour ce faire, la méthode proposée dans cette thèse est d’enrichir les substituts vasculaires avec une molécule pro-endothélialisation et de valider par la suite leurs propriétés biologiques. La pléiotrophine (PTN), une cytokine de croissance / différenciation, a été spécifiquement choisie dans ce travail, car elle est décrite comme un puissant facteur pro-angiogénique. Cependant, ses effets réels sur l'endothélialisation ne sont pas encore complètement connus. Aussi, afin d’avoir un effet efficace et à long terme, il apparait crucial de rechercher le meilleur moyen d’obtenir un substitut chargé en PTN, tout en conservant et maximisant son activité biologique. Les systèmes d'administration de médicaments à base de polymères naturels représentent une option intéressante pour une telle application. De plus, les gels de collagène de type 1 sont couramment utilisés comme échafaudages pour l'ingénierie des tissus vasculaires et pour le développement de systèmes à libération contrôlée grâce à leurs propriétés biologiques favorables. Pour mieux contrôler la libération de PTN, des interactions spécifiques non covalentes peuvent être utilisées pour stabiliser et immobiliser des médicaments dans l’échafaudage de collagène, grâce à l’utilisation d’agents de liaison. L'héparine apparait comme molécule de liaison idéale, déjà largement utilisée dans la formulation de systèmes d'administration de médicaments, en raison de sa capacité à séquestrer, à stabiliser et à protéger les facteurs de croissance et les cytokines. En se basant sur les travaux précédents du Laboratoire des Biomatériaux et de la Bioingénierie de l'Université Laval, l'objectif de ce travail était donc de développer un système de libération contrôlée de PTN à base de gels de collagène de type I modifiés par l'héparine. Dans un premier temps, les effets de la PTN sur la viabilité et la capacité de migration des cellules endothéliales ont été étudiés, et seront comparés aux effets de ceux du facteur 1, dérivé du stroma (SDF-1), facteur d’endothélialisation couramment utilisé lors de greffes vasculaires. Ensuite, un gel de collagène de type I a été utilisé comme échafaudage pour le développement d’un système à libération contrôlée pour la PTN. Pour augmenter son interaction avec le gel et prolonger sa libération dans le temps, de l'héparine en solution a été ajoutée à la formulation de gel standard. Des évaluations mécaniques et structurelles ont été ensuite réalisées afin d’évaluer les effets de l'addition d'héparine sur les propriétés du gel de collagène. La PTN libérée à partir des gels de collagène modifiés par l'héparine a été d’abord quantifiée puis son effet sur la viabilité des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses a été évalué. Enfin, des tests d'hémocompatibilité ont été effectués pour analyser les effets combinés de l'héparine et PTN sur les propriétés thrombogènes des gels de collagène. / Arterial bypass graft is the primary therapy for patients with advanced vascular occlusion diseases such as atherosclerosis. Post-implantation vascular graft failure is mainly caused by in-graft thrombosis and intimal hyperplasia. A fast endothelialization has the benefit of reducing these adverse events. Grafts enrichment with pro-endothelialization molecule has been proposed as an effective solution. Pleiotrophin (PTN) is a growth/differentiation cytokine that has been described as a potent pro-angiogenic factor. However, its proendothelialization effects have not been fully explored, and efficient ways to deliver PTN for graft enrichments have to be studied. Natural polymer-based drug delivery systems represent an interesting option for such an application. Type 1 collagen gels are commonly used as scaffolds for vascular tissue engineering and for the development of controlled release systems thanks to their favorable biological properties. To better control the release of PTN, specific non-covalent interactions can be used to stabilize and immobilize drugs within the collagen scaffold, through the use of binding agents. Heparin has been widely used in the formulation of drug delivery systems due to its ability to sequester, stabilize and protect growth factors and cytokines. Based on previous work of the Laboratory for Biomaterials and Bioengineering at Laval University, the objective of this work was to develop a controlled release system for PTN based on a heparin-modified Type I collagen gels. At first, the effects of PTN on the viability and migration ability of endothelial cells have been studied by comparing them with the effects exerted by stromal derived factor 1 (SDF1), a known pro-endothelialization factor already used for vascular graft enrichment. Following, a type I collagen gel was used as scaffold for the development of a controlled release system for PTN. To increase its binding to the gel and to prolong its release over time, heparin have been freely added to the standard gel formulation. Mechanical and structural assessments were performed to evaluate the effects of the addition of heparin. Quantification of the released PTN from the heparin-modified collagen gels was studied along with the effects of the released PTN on the viability of endothelial and smooth muscle cells. Finally, hemocompatibility tests have been performed to analyze the effects of the addition of both heparin and PTN on the thrombogenic properties of the collagen gels.

Le présent document porte sur les facteurs premiers se situant entre le plus petit et le plus grand, appelés les facteurs premiers milieux, ou encore les facteurs premiers β-positionnés. Il s'agit d'une version plus élaborée d'articles publiés ou en phase de publication. Le premier chapitre présente les notions préalables à la bonne compréhension de cet ouvrage. S'y retrouvent entre autres les notations utilisées tout au long du texte, qu'elles soient des notations de fonctions arithmétiques ou encore des notations asymptotiques. Certains résultats classiques de théorie des nombres, tels que la formule de sommation d'Abel, la formule de Mertens et les séries de Dirichlet, de même qu'une introduction à la théorie de l'équirépartition modulo 1, y sont également mentionnés. Le second chapitre porte sur des problèmes d'estimation de sommes ou de séries sur des entiers qui ont un nombre prédéterminé de facteurs premiers, que la multiplicité soit comptée ou non, mais qui possèdent également d'autres propriétés. Celles-ci portent sur la taille des facteurs premiers, et c'est pourquoi il est question d'entiers friables ainsi que d'entiers sans petits facteurs premiers. Dans le cas des entiers friables, l'un des résultats présentés est dû à Erdõs et Tenenbaum et a été démontré par la méthode du col. En ce qui a trait aux entiers sans petits facteurs premiers, les résultats énoncés sont ceux d'Alladi obtenus par la méthode de Selberg-Delange. Le troisième chapitre porte sur le premier résultat principal de ce document. Il s'agit de l'étude du comportement asymptotique du facteur premier β-positionné, plus particulièrement l'obtention d'une estimation pour la somme sur la réciproque de ce facteur premier. L'idée générale est de généraliser et d'améliorer la démarche utilisée précédemment par De Koninck et Luca dans le cas du facteur premier milieu grâce aux résultats d'Alladi, d'Erdõs et Tenenbaum présentés au deuxième chapitre. Un résultat en phase de publication, portant sur la distribution du facteur premier β-positionné, clos le chapitre. Le quatrième chapitre, quant à lui, présente le second résultat principal, à savoir l'étude asymptotique ainsi que l'obtention d'une estimation pour la somme sur la réciproque du facteur premier β-positionné dans le cas où la multiplicité de chacun des facteurs premiers est prise en considération. Bien que l'idée initiale soit similaire à celle du précédent chapitre, la résolution de ce problème est bien différente et permet d'obtenir une estimation beaucoup plus précise. Le chapitre se termine par la présentation d'une amélioration de cette méthode dans le cas de l'étude du comportement asymptotique de la somme sur la réciproque du facteur premier milieu avec multiplicité. / The aim of this thesis is the study of some sums of the prime factors that are between the smallest and the largest ones, called the middle prime factors. In particular, this is an extended version of published and prepublished articles on this subject. The first chapter develops all the preliminary notions necessary for the good understanding of this document. In particular, arithmetic and asymptotic notations are established. Moreover, some classical analytic number theory results, such as the Abel summation formula, Mertens' formula and Dirichlet series, and an introduction to the theory of uniform distribution mod 1 are mentioned. The second chapter is about some problems on the asymptotic behavior of sums and series of integers that have a given number of prime factors, with or without multiplicity, and that have other properties concerning their smallest and biggest prime factors. In the case of smooth numbers, one of the result was obtained by Erdõs and Tenenbaum by the use of the saddle-point method. For the integers without small prime factors, the results were obtained by Alladi by the use of the Selberg-Delange method. The third chapter exposes the first main result of this thesis, namely the study of the asymptotic behavior of the sum of the reciprocals of the β-positioned prime factors of the integers n ≤ x. The proofs improve and generalize previous work of De Koninck and Luca about the middle prime factor. This was possible by the use of Alladi's and Erdõs and Tenenbaum's results which are given in the second chapter. This third chapter ends with the study of the distribution of the β-positioned prime factor. The fourth chapter presents the second main result, which is about the study of the asymptotic behavior of the sum of the reciprocals of the β-positioned prime factors with multiplicity of the integers n ≤ x. The methods used are different from those in the third chapter and allow for much more precise estimates. Moreover, this chapter ends by showing that the proof can be improved in the case of the middle prime factor with multiplicity.

Le facteur induit par l’hypoxie 1 (Hypoxia-inducible factor-1, HIF-1) est un facteur de transcription clé dans la réponse cellulaire au stress hypoxique. Entre autres, HIF-1 permet le maintien de l’homéostasie de l’oxygène en situations hypoxiques par l’activation de plusieurs gènes impliqués dans divers processus cellulaires et physiologiques. Outre son rôle physiologique important, HIF-1 est également impliqué dans la pathogenèse de nombreuses maladies. Ce facteur est un complexe constitué de deux sous unités, α et β. Contrairement à HIF-1β qui est constitutive, HIF-1α est hautement sensible à l’oxygène. En condition normale d’oxygène, la sous-unité HIF-1α est dégradée par le protéasome à la suite de son hydroxylation. Cependant, en hypoxie, l’hydroxylation et la dégradation de HIF-1α sont inhibées, ce qui se traduit par une stabilisation de HIF-1α et une activation du complexe transcriptionnel HIF-1. Divers autres mécanismes permettent également un contrôle précis de l’activité de HIF-1 afin d’assurer une réponse adaptative adéquate à l’hypoxie. Les travaux présentés dans cette thèse visent à élucider des nouveaux mécanismes de régulation de la sous-unité HIF-1α. Dans un premier temps, nous démontrons la contribution de la prolyl isomérase Pin1 dans la régulation post-traductionnelle de HIF- 1α. Nos travaux indiquent que l’isomérisation de HIF-1α par Pin1 joue un rôle clé dans la régulation de l’activité du complexe HIF-1 et permet une régulation différentielle de ses gènes cibles. Dans un deuxième temps, nous montrons un rôle crucial de Pin1 dans la régulation transcriptionnelle de HIF-1α. Plus précisément, nous montrons l’implication de Pin1 dans la régulation de l’activité de régulateurs positifs de l’expression de HIF-1α, les facteurs de transcription Sp1 et Sp3, ainsi que l’impact de cette régulation sur l’activation du promoteur du gène HIF-1A. Finalement, nous présentons le composé PD184161, un inhibiteur de la voie p42/p44 MAPK, comme un puissant inhibiteur sélectif de la sous-unité HIF-1α. En ce sens, PD184161 permet de bloquer spécifiquement l’accumulation de la protéine HIF-1α induite par des activateurs non-hypoxiques via un mécanisme dépendant de la stabilité mais indépendant de la voie p42/p44 MAPK. Bref, la détermination des nouveaux mécanismes moléculaires modulant l’activité du facteur HIF-1 dans diverses conditions permet une meilleure compréhension des modes de régulation des voies de signalisation hypoxique induites par HIF-1 dans des conditions physiologiques ou pathologiques et aura, par conséquent, un impact majeur sur le développement des stratégies thérapeutiques efficaces. / Hypoxia-inducible factor (HIF-1) is a key transcription factor for the cellular response to hypoxic stress. HIF-1 allows the maintenance of oxygen homeostasis under hypoxic situations by activating several genes involved in various cellular and physiological processes. In addition to its important physiological role, HIF-1 is also implicated in the pathogenesis of many diseases. This factor is a complex composed of two subunits, α and β. In contrast to HIF-1β which is constitutive, HIF-1α is highly sensitive to oxygen. Under normal oxygen conditions, the HIF-1α is degraded by the proteasome following its hydroxylation. In contrast, and under hypoxia, hydroxylation and degradation of HIF-1α are impeded, resulting in HIF-1α stabilization and activation of the HIF-1 transcriptional complex. To ensure an adequate adaptive response, different molecular mechanisms play important regulatory roles for the precise control of HIF-1 activity. The work presented in this thesis aims to elucidate new mechanisms implicated in the regulation of the HIF-1α subunit. We begin by demonstrating the contribution of the prolyl isomerase Pin1 in the post-translational regulation of HIF-1α. Our results indicate that HIF-1α isomerization by Pin1 plays a central role in the regulation of HIF-1 complex activity and leads to a differential regulation of its target genes. Then, we show the pivotal role played by Pin1 in the transcriptional regulation of HIF-1α. More precisely, we provide a comprehensive investigation of the involvement of Pin1 in regulating the activity of positive regulators of HIF-1α expression, the transcription factors Sp1 and Sp3, and the impact of this regulation on HIF-1A gene promoter activation. Finally, we present the compound PD184161, a p42/p44 MAPK pathway inhibitor, as a potent selective inhibitor of the HIF-1α subunit. Indeed, PD184161 specifically blocks HIF-1α protein accumulation induced by nonhypoxic activators through a mechanism dependent on HIF-1α stability but independent of p42/p44 MAPK pathway activation. In summary, the determination of novel molecular mechanisms modulating the HIF-1 transcription factor activity under various conditions leads to a better understanding of hypoxic signaling pathways induced by HIF-1 under both physiological, or pathological, conditions. Therefore, these studies may have an important impact on the development of effective therapeutic strategies in this field.

Le neutrophile humain est une cellule immunitaire qui a besoin de constamment adapter ses réponses aux signaux fournis par son milieu afin d'être efficace dans la première ligne de défense contre les pathogènes. Nous avons identifié au cours de cette thèse le rôle de cytohésine-1, un facteur d'échange du GTP pour les petites protéines G de la famille des Arfs dans la régulation de la signalisation et des fonctions des neutrophiles humains. Nous avons ainsi montré l'implication de cytohésine-1 dans l'activation d'Arfô et de la phosphohpase D, ce qui aboutit à la régulation de la dégranulation et la production d'anion superoxyde par le neutrophile. Nous avons également montré l'impact de cytohésine-1 sur les fonctions du neutrophile liées aux β2 intégrines LFA-1 et Mac-1, comme l'adhésion, la migration et la phagocytose. Ces résultats indiquant l'importance de cytohésine-1 dans la physiologie du neutrophile in vitro, suggèrent que cette protéine pourrait avoir un rôle dans le cadre d'une inflammation.

Les neurones dopaminergiques du mésencéphale (mDA) sont impliqués dans une variété de fonctions clefs du système nerveux central, incluant le mouvement volontaire, les processus affectifs, la récompense, l’attention, la mémoire de travail et l’apprentissage. La spécification des neurones mDA, de même que l’établissement des circuits dopaminergiques, sont finement régulés au cours du développement et requièrent l’activation spatiotemporelle complexe de facteurs de transcription et de leurs gènes cibles. La dégénérescence ou une perturbation de l’activité des neurones mDA peut mener au développement de troubles neurodégénératifs ou neuropsychiatriques graves, tels la maladie de Parkinson (PD), la schizophrénie (SCZ) et les troubles du spectre obsessif compulsif (OCD). Les facteurs de transcriptions Lmx1a et Lmx1b sont des déterminants précoces de la destinée dopaminergique, essentiels à la différenciation et à la spécification des neurones mDA. Des polymorphismes de LMX1A/B ont précédemment été associés à la SCZ et aux troubles du spectre OCD. Parmi les gènes développementaux sous le contrôle transcriptionnel de Lmx1a/b, nous avons identifié deux membres de la famille Slit et Trk (Slitrk), Slitrk2 et Slitrk5, comme contrôlant la formation des synapses excitatrices et inhibitrices afférentes aux neurones mDA. Des mutations de SLITRK2 et SLITRK5 furent également associées au développement de divers désordres neuropsychiatriques. Nous présentons ici le rôle de Lmx1a/b dans la régulation de l’activité électrophysiologique des neurones mDA, par leur régulation transcriptionnelle de Slitrk2 et Slitrk5. En utilisant un modèle de culture primaire de neurones mDA, nous avons identifié un rôle de Slitrk2 et de Slitrk5 dans la régulation postsynaptique de la synaptogénèse excitatrice et inhibitrice, respectivement. La perturbation de l’activité électrique des neurones mDA résultant de la perte ou du gain de fonction de Slitrk2/5 pourrait possiblement résulter en une perturbation de la libération de la dopamine aux noyaux cibles des neurones mDA, menant ainsi au développement de comportements pathologiques associés aux troubles neuropsychiatriques humains. / Mesodiencephalic dopaminergic (mDA) neurons regulate key functions of the mammalian central nervous system, including voluntary movement, affection, reward, attention, working memory and learning. The specification of mDA neurons and dopaminergic circuitry’s establishment are finely regulated during development and require specific and complex spatial and temporal activation of transcription factors and target genes. The degeneration of mDA pathways or their dysfunction can lead to severe neurodegenerative or neuropsychiatric disorders, including Parkinson’s disease (PD), schizophrenia (SCZ) and obsessive-compulsive disorder (OCD). Lmx1a and Lmx1b transcription factors are early determinants of the dopaminergic fate, essential to mDA neurons differentiation and specification. Polymorphisms of LMX1A/B were previously linked to SCZ and OCD. Within the transcriptional targets of Lmx1a/b, we identified to members of the Slit and Trk (Slitrk) family, Slitrk2 and Slitrk5, controlling excitatory and inhibitory afferent synapses formation of mDA neurons. Mutations of SLITRK2 and SLITRK5 were also previously linked to various neuropsychiatric diseases. We here present the role of Lmx1a/b in the regulation of the electrophysiological activity of mDA neurons, by their transcriptional regulation of Slitrk2 and Slitrk5. Using a mDA neurons’ primary cell culture paradigm, we identified a role of Slitrk2 and Slitrk5 in the post-synaptic regulation of excitatory and inhibitory synaptogenesis, respectively. The perturbation of mDA neurons’ electrophysiological activity, resulting from Slitrk2/5 loss or gain of function could lead to an alteration in dopamine release to mDA neurons target nuclei, and thus to the development of pathological behaviours associated with human neuropsychiatric diseases.