Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

La production laitière de la truie est très importante pour la croissance des porcelets et dépend du développement de la glande mammaire. Celle-ci se déroule à trois moments au cours de la vie de la truie, dont lors du dernier trimestre de gestation. À ce moment, plusieurs facteurs peuvent influencer la mammogenèse. Parmi les facteurs hormonaux, la prolactine est très importante pour le développement mammaire à cette période. L’hyperprolactinémie, soit une concentration en prolactine circulante supra-physiologique, des jours 90 à 97 de la gestation, permet d’augmenter la production laitière des truies. Toutefois, l’effet de cette augmentation sur la quantité ou la composition du parenchyme n’est pas connu. Le projet de recherche visait donc à étudier l’effet de l’hyperprolactinémie causée par la dompéridone, donnée soit des jours 90 à 97 ou des jours 90 à 110 de gestation, sur le développement mammaire à la fin de la gestation. Les résultats obtenus sont inattendus, puisque l’hyperprolactinémie a plutôt un impact négatif sur le développement mammaire chez les cochettes traitées pendant 20 jours. Les quantités totales d’ADN, d’ARN et de protéines ont diminué indiquant une baisse du nombre et de l’activité des cellules mammaires. Les cochettes traitées à la dompéridone 20 jours ont une concentration en lactose circulant plus élevée au jour 110 de gestation que celles des autres traitements indiquant un début précoce de la lactogenèse. Cela est aussi corroboré par les résultats histologiques montrant davantage de sécrétion riche en protéines, semblable au colostrum, ainsi que la désorganisation de l’épithélium des alvéoles de la glande mammaire. Cela indiquerait que la glande mammaire, sous l’effet d’une hyperprolactinémie de 20 jours, initie prématurément sa lactogenèse. En l’absence de porcelets pour retirer les sécrétions lactées, le processus de l’involution serait alors amorcé prématurément. / Piglet’s growth rely on the milk yield of the sow which depends on mammary development. Mammogenesis occurs at three important periods in the sow, one being the last trimester of gestation. At this time, several factors can influence the process. Among the hormonal factors, prolactin is very important for mammary gland development for this period. Hyperprolactinemia, a supra-physiological circulating prolactin concentration, occuring on days 90 to 97 of pregnancy, increases the milk production of sows, but the effect on the quantity or composition of the parenchyma is unknown. The research project aims at a better understanding of the effect of hyperprolactinemia caused by domperidone, given from days 90 to 97 or from days 90 to 110 gestation, on mammary development at the end of gestation. Unexpectedly, hyperprolactinemia has a negative impact on mammogenesis in gilts treated for 20 days. Total amounts of DNA, RNA and proteins decreased, demonstrating a decrease in the number and activity of mammary cells. Sows treated with domperidone for 20 days had higher circulating lactose concentrations on day 110 of gestation than sows on the other treatments indicating an early onset of lactogenesis. This is also corroborated by histological results showing more protein-rich secretions (colostrum-like) as well as disruption of mammary epithelial cells. This would indicate that the mammary gland, under the effect of a hyperprolactinemia for 20 days, initiates prematurely its lactogenesis. In the absence of piglets to remove milk secretions, the process of involution would then be prematurely initiated.

Ce programme de recherche vise à améliorer la compréhension de l'expression génique de la glande mammaire sous l'effet de la dihydrotestostérone ou de l'oestradiol, dont elle dépend pour exercer ses rôles physiologiques. Cependant, une dysrégulation hormonale peut favoriser la formation de tumeurs cancéreuses dans les glandes mammaires. Par l'usage de la méthode d'analyse sérielle d'expression génique, l'identification des transcrits régulés par ces hormones démontrent la contribution de gènes spécifiques aussi bien d'un point de vue physiologique au niveau de la différenciation cellulaire, la régulation du cycle cellulaire, l'homéostasie, l'immunité, le cytosquelette et d'autres, que pathologique, en ce sens qu'ils peuvent susciter des suggestions selon le cas de la pathogénicité qui pourrait découler suite à un dérèglement hormonal. Compte tenu des résultats obtenus, des cibles thérapeutiques intéressantes sont envisageables.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. [155]-167. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 32-36. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Les gènes Hox codent pour des facteurs de transcription essentiels durant l’embryogénèse. Les études antérieures menées chez les femelles Hoxa5-/- ont démontré une désorganisation de la morphologie de leurs glandes mammaires se reflétant par une incapacité à allaiter leur progéniture. Ce travail consistait à déterminer le rôle du gène Hoxa5 dans la composition du stroma mammaire de femelles à quatre et dix mois et au 12.5ème jour de gestation. Pour cela cinq gènes ont été analysés, soient le collagène, la fibronectine, la décorine, le lumican et UCP-1 (Uncoupling protein 1). Les transcrits et protéines de ces gènes étaient modulés dans les glandes mammaires Hoxa5-/-. Il a été démontré que la fonction du gène Hoxa5 est nécessaire à quatre et à dix mois au cours du cycle œstral pour l’établissement et le maintien de l’intégrité du stroma mammaire, et au 12.5ème jour de gestation pour la différenciation terminale des structures épithéliales. / Hox genes encode transcriptional factors essential for embryogenesis. Previous studies on Hoxa5 mutant female mice have demonstrated a disorganization of the mammary gland morphology causing incapacity to feed the pups. This study consists to determine the implication of Hoxa5 gene in mammary stroma composition by using four and ten month old female mice as well as 12.5 days pregnant mice. Our investigation consists in analyzing the expression of five proteins: collagen, fibronectin, decorin, lumican, and UCP-1 (Uncoupling protein-1). Both transcript and protein genes’ levels were modulated in mammary gland of Hoxa5-/- mice. I have shown that Hoxa5 gene expression in mammary gland is necessary to establish and maintain stroma integrity during oestrus cycle in four and ten month old mice and for the terminal differentiation of mammary gland epithelial structures at 12.5 days of gestation.

Des études ont démontré que l'utilisation d'inhibiteurs non-spécifiques de PDE comme la caféine augmentait la production laitière. La présente étude avait pour but d'investiguer pour la première fois la présence fonctionnelle de la famille d'enzymes appelée phosphodiesterases (PDE) dans la glande mammaire bovine. Il a donc été démontré que la PDE4D, une PDE connue comme étant impliquée dans la sécrétion de caséines, y est présente et fonctionnelle. De plus, cette étude s'est étendue au niveau de l'expression et de la régulation fonctionnelle des PDE durant une lactation complète. Il a alors été démontré que les gènes de la PDE4D et la PDE7A, toutes deux spécifiques à l'AMPc, ainsi que la PDE5A, spécifique au GMPc, sont exprimés dans la glande mammaire bovine. Ces résultats suggèrent aussi une régulation post-traductionnelle des PDE dans ce tissu. Finalement, les essais enzymatiques AMPc mesurant l'activité PDE totale ont décrit une courbe inverse à celle de la production laitière. De par leur présence la PDE4D, la PDE5A et la PDE7A doivent jouer un rôle au niveau de lactation chez la vache laitière.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La glande mammaire connait une évolution incroyable au cours de la vie des femmes. Parmi les voies de signalisation impliquées dans la mammogenèse : Wnt et Insulin Growth Factor-I Receptor (IGF-IR) ont été identifiées, et leur sur-activation dans plusieurs sous-types moléculaires de cancer du sein a été rapportée. De plus, les antagonistes de ces deux voies de signalisation : Secreted Frizzled-Related Protein 1 (SFRP1) pour la voie Wnt, et la vitamine D pour IGF-IR, ont démontré des propriétés anti-tumorales in vitro et in vivo. Notamment, l'expression de SFRP1 dans le tissu épithélial mammaire décroît avec la progression tumorale chez la femme. De surcroît, la déplétion de Sfrp1, comme du récepteur à la vitamine D (Vdr) chez la souris vierge, induit une ramification de la glande mammaire similaire à celle observée chez les souris gestantes. De plus, la vitamine D joue un rôle important dans l'homéostasie phosphocalcique, et la présence de microcalcifications dans le sein était associée au statut péri-ménopausique ainsi qu'à la densité mammaire. Néanmoins, l'association entre l'expression de SFRP1 dans le tissu mammaire, la consommation en vitamine D ou en calcium, et l'involution lobulaire, la présence de microcalcifications ou encore la densité mammaire chez la femme reste méconnue. Le potentiel rôle causal de la chute de l'expression de SFRP1 dans la carcinogenèse mammaire demeure également incompris. L'objectif de cette thèse était d'interroger l'association entre l'expression de SFRP1 ou la consommation en vitamine D et en calcium, et plusieurs facteurs de risque de cancer du sein dont l'involution lobulaire péri-ménopausique incomplète, et d'interroger le rôle causal de la sous-expression de SFRP1 dans la carcinogenèse mammaire. Notre hypothèse était que l'expression de SFRP1, comme la consommation de vitamine D et de calcium, diminuaient le risque de cancer du sein en faisant la promotion de l'involution lobulaire péri-ménopausique et en diminuant la formation des microcalcifications ainsi que la densité mammaire. Nous supputions également que la sous-expression de SFRP1 jouait un rôle causal dans la progression tumorale mammaire. Pour tester ces hypothèses, nous avons mesuré l'association entre l'expression de SFRP1 par immunohistochimie, et l'involution lobulaire péri-ménopausique dans le tissu non-tumoral d'une cohorte de 162 femmes. D'autre part, nous avons réduit ou accru l'expression de SFRP1 dans des lignées cellulaires mammaires par transduction lentivirale, et avons comparé leurs propriétés prolifératives et migratoires in vitro. Afin d'identifier les causes de la régulation de Sfrp1, nous avons également comparé son expression ainsi que le phénotype associé dans des modèles d'organoïdes mammaires murins cultivées en présence ou non, de microcalcifications. Par ailleurs, nous avons mesuré l'association entre la consommation en vitamine D et en calcium, et trois facteurs de risque de cancer du sein : la présence de microcalcifications, l'involution lobulaire péri-ménopausique incomplète ainsi que la densité mammaire, dans une cohorte de 161 femmes. Nos résultats supportent l'hypothèse selon laquelle SFRP1 était surexprimée durant l'involution lobulaire péri-ménopausique chez la femme, et ont mis en évidence que son expression était différentiellement régulée en fonction du statut paritaire, de même qu'en présence de microcalcifications. Nous avons néanmoins réfuté l'hypothèse selon laquelle les microcalcifications induisaient une augmentation de l'expression de Sfrp1 dans un modèle d'organoïdes mammaires murin ex vivo. Par ailleurs, nos résultats supportent l'hypothèse selon laquelle la régulation négative de l'expression de SFRP1 dans les cellules épithéliales mammaires jouerait un rôle causal dans le développement d'un phénotype tumoral in vitro D'autre part, nos résultats appuient l'hypothèse selon laquelle la consommation en vitamine D et en calcium était inversement associée à la présence de microcalcifications mammaires. Une consommation riche en vitamine D était également associée à l'involution lobulaire péri-ménopausique, mais pas celle en calcium. En revanche, la consommation de vitamine D et de calcium était inversement associée à la densité mammaire. Néanmoins, une consommation riche en calcium était positivement associée à la densité mammaire chez les femmes ayant des microcalcifications, remettant en cause l'innocuité de la supplémentation calcique chez ces dernières. Nos résultats suggèrent que l'expression de SFRP1, ainsi que la consommation en vitamine D, pourrait diminuer le risque de cancer du sein en faisant la promotion de l'involution lobulaire. Par ailleurs, une alimentation riche en vitamine D et en calcium, pourrait également diminuer le risque de cancer du sein en diminuant la formation des calcifications et la densité mammaire. / The mammary gland is a complex organ which undergoes an incredible remodeling during a woman's life. Among the important pathways involved in mammogenesis has been identified Wnt and Insulin Growth Factor-I Receptor (IGF-IR) signaling pathways. Interestingly, they are both over-activated in multiple breast cancer molecular subtypes. In addition, the antagonists of such signaling pathways, i.e. Secreted Frizzled-Related Protein 1 (SFRP1) for Wnt pathway, and vitamin D for IGF-IR pathway, have demonstrated anti-tumoral properties in vitro and in vivo. SFRP1 expression was also decreased with breast cancer progression in women. Moreover, the depletion of Sfrp1 in virgin mice induces mammary gland branching, like what is observed in pregnant mice. In addition, vitamin D plays an important role in the homeostasis of both phosphate and calcium, and the presence of microcalcifications in the breast is associated with both peri-menopausal status and breast density. Nevertheless, the association between SFRP1 expression in breast tissue, vitamin D and calcium intakes, and lobular involution, the presence of microcalcifications and breast density remains unknown. The potential causal role of the lack of SFRP1 in breast carcinogenesis also remains misunderstood. The objective of the present thesis was to interrogate the association between SFRP1 expression, or vitamin D and calcium intakes, and several breast cancer risk factors, including the age-related lobular involution incompletion, and to interrogate the potential causal role of SFRP1 under-expression in breast carcinogenesis. We hypothesized that SFRP1 expression, as well as vitamin D and calcium intakes, decreased breast cancer risk by promoting the age-related lobular involution and decreasing both microcalcifications formation and breast density. We also supposed that SFRP1 under-expression has a causal role in breast carcinogenesis. To test these hypotheses, we measured the association between SFRP1 expression assessed by immunochemistry, and peri-menopausal lobular involution in a cohort composed by 162 women. In addition, we have decreased or increased SFRP1 expression by lentiviral transduction in multiple breast cell lines, and compared their tumorigenic properties, including proliferative and migratory abilities. Aiming to identify the causes of Sfrp1 regulation, we also compared its expression as well as the associated phenotype in mammary organoids obtained from nulliparous and multiparous mice, cultured in presence or in absence of microcalcifications. Moreover, we measured the association between vitamin D and calcium intakes and three breast cancer risk factors : the presence of microcalcifications, the age-related lobular involution incompletion and breast density in a cohort of 161 women. Our results support the hypothesis according to which SFRP1 was over-expressed during peri-menopausal lobular involution in women. Furthermore, they suggest a differential expression of SFRP1 considering both the parity and the presence of microcalcifications in the breast tissue. However, we reject the hypothesis which stipulated that microcalcifications could increase Sfrp1 expression in an ex vivo model of murine mammary organoids. Yet, our results support the hypothesis according to which a negative regulation of SFRP1 expression could have a causal role in breast carcinogenesis in vitro. On the other hand, our results support the negative association between vitamin D and calcium consumption and the presence of microcalcifications in breast tissue. A higher vitamin D intake was also associated with the peri-menopausal lobular involution completion. No association between calcium intake and lobular involution was observed. In addition, vitamin D and calcium intakes were negatively associated with breast density. However, a higher calcium intake was positively associated with breast density in women having microcalcifications, questioning the safety of calcium supplementation in these women, given that this is a well-known breast cancer risk factor. Taken together, our results suggest that both SFRP1 expression and vitamin D intake could decrease breast cancer risk by promoting the age-related lobular involution completion. Furthermore, a higher vitamin D and calcium intakes could also decrease breast cancer risk by decreasing microcalcifications formation as well as breast density.

The Hox gene family encodes transcription factors that play an essential role in embryo patterning and organogenesis. Hoxa5 mutant mice have been produced and majority of Hoxa5" mice die at birth from respiratory failure. Surviving Hoxa5'1 ' dams are unable to feed their pups properly, revealing abnormal mammary gland development. The Hoxa5 null mutation results in increased proliferation and precocious differentiation in the mammary epithelium, thus causing the formation of collapsed alveoli unable to secrete milk. In order to find Hoxa5 targets involved in mammary gland development, I performed microarray analyses combined with a candidate gene expression analysis approach. This work confirmed the secretory defects observed in Hoxa5'1 ' and demonstrated a new role for Hoxa5 in extracellular matrix organisation. It also identified the TGFp signaling pathway as a potential effector of Hoxa5 function. Finally, this work suggests interdependence between Hoxa5 and the ovarian hormones in controlling mammary gland proliferation. / Les gènes Hox sont des facteurs de transcription essentiels à la spécification des axes embryonnaires et à l'organogenèse. L'étude d'une lignée de souris mutante pour le gène Hoxa5 a mis en évidence une augmentation de la prolifération et un développement lobullo-alvéolaire précoce dans les glandes mammaires Hoxa5~f ~, accompagnés de l'expression précoce des protéines du lait. Afin de caractériser les mécanismes moléculaires contrôlés par Hoxa5 dans la glande mammaire, une étude utilisant les micropuces d'ADN combinée à l'analyse de l'expression de gènes candidats ont été réalisées. Ces travaux ont confirmé les problèmes de sécrétion et mis en évidence la désorganisation de la matrice extracellulaire dans les glandes mammaires Hoxa5~'~. Ils ont également permis d'identifier la voie de signalisation du TGFp comme un effecteur potentiel du gène Hoxa5. Enfin, ces travaux suggèrent une interdépendance entre les hormones ovariennes et le gène Hoxa5 dans la régulation de la prolifération de la glande mammaire

Il est bien démontré que la glande mammaire humaine est activement impliquée dans la formation locale des estrogènes, qui sont impliquées dans le développement des carcinomes mammaires. Afin de déterminer le ou les site(s) d'action des enzymes impliqués dans la synthèses et le métabolisme de l'estradiol (E2), l'estrogène le plus actif, nous avons étudié dans des seins normaux l'expression au niveau cellulaire des enzymes suivantes : les 3fi-hydroxystéroide déhydrogénases (3P-HSD), les 17ji-hydroxystéroide dehydrogenase de type 1, 2, 5, 7 et 12 (17p-HSD), Varomatase, la prostate short-chain dehydrogenase reductase 1 (PSDRl), les 5a-réductases de type 1 et 2, la stéroide sulfatase (STS) et Yestrogène sulfotransférase (EST)lEl. Nous avons employé une méthode de coloration immunohistochimique ainsi qu'une méthode d'hybridation in situ pour localiser ces enzymes dans des tissus mammaires de femmes pré-ménopausées (20- 40 ans). Pour les colorations immunohistochimiques, nous avons utilisé des anticorps développés chez le lapin par notre laboratoire. Nous avons effectué les hybridations in situ en utilisant des sondes de cRNA marquées au S35. Les 5a-réductases, la 3/3-HSD et la PSDR 1 ont été localisées seulement par immunohistochimie. L'utilisation de l'une ou l'autre des techniques a mené à des résultats similaires. Toutes les enzymes impliquées dans la conversion de la déhydroépiandrostérone (DHEA) en E2 (3/3-HSD, 17/3-HSD 1, 5, 7, 12 ; aromatase) ainsi que la STS qui transforme l'E2-S en E2 ont été localisées dans les cellules épithéliales des acini et/ou des canaux ainsi que dans les cellules stromales. La 17P-HSD de type 2 ainsi que l'ESTlEl, deux enzymes qui inactivent l'E2, ont été retrouvées dans les mêmes types de cellules. Fait intéressant, la détection des enzymes STS, ESTIEI, aromatase, 17pHSD de type 5 et un grand pourcentage de la 17PHSD de type 12 semblent être exprimés de façon prédominante dans la couche externe de cellules épithéliales des acini. Nous avons fait cette observation autant par immunohistochimie que par hybridation in situ. Nous pouvons donc fortement suggérer que les cellules basales et les cellules luminales sont inpliquées dans la synthèse d' E2. Ces résultats nous permettent également de conclure que les enzymes qui jouent un rôle dans la synthèse et le métabolisme de l'E2 ainsi que de la dihydrotestosterone sont exprimés dans les mêmes types cellulaires de la glande mammaire humaine. / It is well demonstrated that human breast is actively involved in the local formation of estrogens, which play a role of the development of breast carcinoma. To determine the site(s) of action of enzymes involved in synthesis and metabolism of the most potent estrogen estradiol (E2), we have studied the expression of the following enzymes: 3phydroxysteroid dehydrogenase (3p- HSD), 17|3-hydroxysteroid dehydrogenase (17|3- HSD) type 1, 2, 5, 7 and 12, aromatase, prostate short-chain dehydrogenase reductase 1 (PSDR1), 5a-reductase type 1 and type 2, steroid sulfatase (STS) and estrogen sulfotransferase (EST) 1E1 at the cellular level in normal breast. Both in situ hybridization and immunocytochemistry were used for enzyme localization in breast tissue from female patients (20-40 years of age). For inmmunocytochemistry, we used rabbit antibodies developed in our laboratory, while in situ hybridization studies were performed using [35S]-labeled cRNA probes. For 5a-reductase, 3P-HSD and PSDR1 was only localized by immunocytochemistry. Similar results were obtained with both in situ hybridization and immunocytochemistry, ail the enzymes (3P-HSD; 17P-HSD type 1, 5, 7 and 12; aromatase) involved in the conversion of circulating dehydroepiandrosterone (DHEA) to E2 as well as STS which converts estradiol sulfate (E2-S) to E2 have been found to be expressed in both epithelial of acini and/or ducts as well the stroma cells. Moreover, 17P-HSD type 2 and ESTIEI, two enzymes which inactivate E2, have been also localized in the same cell types. 5cc-reductase, 3P-HSD and 17P-HSD type 5 acts to in situ dihydrotestosterone (DHT) production through competition with aromatase from estrogen production in hormone-dependent breast carcinoma, while those three enzymes reveal weakly localization at epithelial cells of acini and ducts, but 3P-HSD expressed higher staining at stromal cells. A most interesting detection was that the enzymes steroid sulfatase, sulfotransferase, aromatase, 17p-HSD type 5, and large percentage of 17P-HSD type 12 are predominantly expressed in the outer layer of acini by immunocytochemistry and a similar finding has also been observed using in situ hybridization to localize those enzymes. It strongly suggests that basal cells and luminal cells are involved in E2 synthesis. The present results indicate that the enzymes which play a role in the synthesis and metabolism of E2 and also DHT are exerting their respective role in the same cells in human breast.