Les glucocorticoïdes jouent un rôle important dans le développement pulmonaire : différenciation cellulaire, alvéolarisation, induction des composés du surfactant, etc. L'administration de glucocorticoïdes de synthèse à la mère à risque d'accoucher prématurément est utilisée pour accélérer la maturation pulmonaire et réduire le risque de syndrome de détresse respiratoire chez l'enfant. Cette étude vise à déceler la synthèse de glucocorticoïdes actifs par le poumon foetal murin. L'étude en protéine du récepteur aux glucocorticoïdes (GR) montre une augmentation de la quantité de GR activé dans le poumon foetal murin en présence de progestérone. Un système d'expression de la luciférase sous le contrôle d'éléments de réponse aux glucocorticoïdes a été mis au point. Ce système n'a pas permit de déceler la synthèse de glucocorticoïdes actifs à partir des extraits stéroïdiens des poumons totaux. Cette constatation peut s'expliquer par une conversion rapide des glucocorticoïdes en composés inactifs ou incapables de se lier au récepteur.

Les changements environnementaux peuvent compromettre la migration animale avec des effets en cascades sur la dynamique des populations. Les espèces migratrices dépendent des réserves endogènes accumulées pour faire face aux coûts énergétiques de la migration et de la reproduction. Les voies physiologiques déclenchant ces mécanismes d'adaptation sont encore mal comprises, notamment in natura. La corticostérone (CORT), bien connue pour son implication dans la réponse au stress, fluctue également, à plus faible concentration, en réponse aux demandes énergétiques journalières et saisonnières. L'objectif de ce mémoire est de tester expérimentalement la relation causale entre une légère élévation saisonnière des taux de CORT, le taux d'engraissement printanier des oies et la phénologie de migration. Nous avons dans un premier temps démontré sur des oies cendrées captives en pré-reproduction que des implants sous-cutanés de CORT (120 mg) induisent une augmentation du comportement alimentaire et de la masse corporelle (+ 200 g par rapport aux témoins sur 11 jours de traitement actif). Nous avons ensuite combiné une expérience d'implants de CORT avec un suivi par collier GPS couplé à des accéléromètres chez des grandes oies des neiges sauvages capturées lors de la migration printanière au Québec. Nous avons ainsi montré que les individus traités sous CORT augmentaient l'intensité de leur quête alimentaire de 8 % environ et avançaient leur date de départ en migration d'un à deux jours par rapport aux témoins. Notre étude est l'une des premières, sinon la première, à devancer expérimentalement la date de migration des oiseaux en conditions naturelles et montre le rôle clé de la régulation endocrinienne sur l'intensité de la quête alimentaire et de l'engraissement printanier ainsi que sur la phénologie des oiseaux. / Environmental change can jeopardize animal migration phenology with cascading effects on population dynamics. Large migratory species partly depend on endogenous reserves accumulated during their migration stopovers to cope with the energetic costs of migration and reproduction. Physiological aspect triggering these coping mechanisms are still poorly understood, especially in natura. Glucocorticoids (GCs) such as corticosterone (CORT) are well known to be involved in the stress response of organisms but, at lower concentration, they also fluctuate in response to daily and seasonal energy demands. The objective of this M.Sc. thesis was to experimentally test the causal relationships between seasonal slight CORT elevation, geese spring fattening rate and the phenology of migration. Using subcutaneous CORT pellets (120mg), we first validated in captive pre-breeding greylag geese that slight elevation of CORT induced an increase in foraging behaviors along with a strong body mass gain (+ 200g compared to control over 11 days of treatment). We then combined a CORT experiment and bio-logging (GPS transmitters coupled with accelerometers) in wild greater snow geese captured at their stopover during spring migration in Québec. We demonstrated that CORT-treated individuals increased their foraging intensity by nearly 8% and advanced their departure date by one to two days compared to controls. Our study is one of the first to experimentally advance bird migration date, highlighting the key role of endocrine regulation in pre-breeding foraging intensity and fattening as well as in bird phenology and potentially reproductive decisions.

Ce travail s'inscrit dans un programme de recherche sur les mécanismes de régulation génique par les hormones glucocorticoïdes. Il rapporte la mise au point d'un système de transfert de gènes et d'analyse transcriptionnelle dans l'oocyte de Xenope, par la micro-injection de plasmides recombinants du gène viral de la thymidine kinase (TK), dont l'un porte une séquence du virus de la tumeur mammaire de souris contenant les sites de réponse aux hormones glucocorticoïdes. Le travail inclut la mise au point des conditions pratiques de micro-manipulation, l'évaluation de diverses méthodes de purification de l'ARN total d'oocyte pour l'analyse transcriptionnelle et la standardisation d'une technique simple de préparation des transcrits par séparation sur coussin de chlorure de cesium, et enfin l'analyse de l'activité transcriptionnelle TK des recombinants micro-injectés. La cartographie à la nucléase S_l montre que la transcription des plasmides modèles est correctement initiée dans le système oocyte. / Montréal Trigonix inc. 2018

Les changements environnementaux peuvent compromettre la migration animale avec des effets en cascades sur la dynamique des populations. Les espèces migratrices dépendent des réserves endogènes accumulées pour faire face aux coûts énergétiques de la migration et de la reproduction. Les voies physiologiques déclenchant ces mécanismes d'adaptation sont encore mal comprises, notamment in natura. La corticostérone (CORT), bien connue pour son implication dans la réponse au stress, fluctue également, à plus faible concentration, en réponse aux demandes énergétiques journalières et saisonnières. L'objectif de ce mémoire est de tester expérimentalement la relation causale entre une légère élévation saisonnière des taux de CORT, le taux d'engraissement printanier des oies et la phénologie de migration. Nous avons dans un premier temps démontré sur des oies cendrées captives en pré-reproduction que des implants sous-cutanés de CORT (120 mg) induisent une augmentation du comportement alimentaire et de la masse corporelle (+ 200 g par rapport aux témoins sur 11 jours de traitement actif). Nous avons ensuite combiné une expérience d'implants de CORT avec un suivi par collier GPS couplé à des accéléromètres chez des grandes oies des neiges sauvages capturées lors de la migration printanière au Québec. Nous avons ainsi montré que les individus traités sous CORT augmentaient l'intensité de leur quête alimentaire de 8 % environ et avançaient leur date de départ en migration d'un à deux jours par rapport aux témoins. Notre étude est l'une des premières, sinon la première, à devancer expérimentalement la date de migration des oiseaux en conditions naturelles et montre le rôle clé de la régulation endocrinienne sur l'intensité de la quête alimentaire et de l'engraissement printanier ainsi que sur la phénologie des oiseaux. / Environmental change can jeopardize animal migration phenology with cascading effects on population dynamics. Large migratory species partly depend on endogenous reserves accumulated during their migration stopovers to cope with the energetic costs of migration and reproduction. Physiological aspect triggering these coping mechanisms are still poorly understood, especially in natura. Glucocorticoids (GCs) such as corticosterone (CORT) are well known to be involved in the stress response of organisms but, at lower concentration, they also fluctuate in response to daily and seasonal energy demands. The objective of this M.Sc. thesis was to experimentally test the causal relationships between seasonal slight CORT elevation, geese spring fattening rate and the phenology of migration. Using subcutaneous CORT pellets (120mg), we first validated in captive pre-breeding greylag geese that slight elevation of CORT induced an increase in foraging behaviors along with a strong body mass gain (+ 200g compared to control over 11 days of treatment). We then combined a CORT experiment and bio-logging (GPS transmitters coupled with accelerometers) in wild greater snow geese captured at their stopover during spring migration in Québec. We demonstrated that CORT-treated individuals increased their foraging intensity by nearly 8% and advanced their departure date by one to two days compared to controls. Our study is one of the first to experimentally advance bird migration date, highlighting the key role of endocrine regulation in pre-breeding foraging intensity and fattening as well as in bird phenology and potentially reproductive decisions.

Lorsqu’une femme est à risque d’accoucher prématurément, des glucocorticoïdes lui seront administrés afin d’accélérer la maturation pulmonaire du bébé. Après la naissance, différents protocoles peuvent être mis en place pour aider l’enfant à respirer dont l’administration du surfactant et la ventilation. Les glucocorticoïdes ont un effet positif sur la maturation pulmonaire. Par contre, ils nuisent au processus de la septation après la naissance. Les glucocorticoïdes retrouvés dans le poumon en développement peuvent provenir de deux sources, soit de la voie classique de la synthèse des glucocorticoïdes par les surrénales, soit des gènes exprimés dans le poumon. Les sites d’expression des gènes codant pour les enzymes de la synthèse des glucocorticoïdes dans le poumon sont inconnus ainsi que le gène de la 20α-hydroxystéroïde déshydrogénase (20α-HSD). Cette dernière inactive le substrat et le produit de la 21-hydroxylase. Des poumons de fœtus de souris au jour de gestation 15,5, 17,5 et 19,5 ainsi que de souriceaux âgés de 0, 5 et 15 jours ont été utilisés pour des hybridations in situ. Cette étude a montré qu’avant la naissance, l’ARNm de la 21-hydroxylase est situé au niveau des cellules épithéliales distales alors que l’ARNm de la 20α-HSD se retrouve plutôt au niveau des capillaires. Les gènes de la 21-hydroxylase et de la 20α-HSD sont exprimés dans les cellules épithéliales proximales ainsi que dans les cellules endothéliales de veines dans la période entourant la naissance. À la fin du stade sacculaire et pendant le stade alvéolaire, le gène de la 21-hydroxylase est exprimé seulement dans les septa et les parois minces tout comme le gène de la 20α-HSD sauf dans le stade alvéolaire où il n’y avait pas de signal significatif. Ainsi, ces résultats suggèrent que la 20α-HSD pourrait participer au contrôle du niveau d’activité de la 21-hydroxylase en modulant la disponibilité de son substrat. / For many years, to reduce the risk of respiratory distress in newborns, antenatal glucocorticoids are administered to the mother about to deliver prematurely to accelerate fetal lung maturation. At birth, surfactant therapy can be used with several assisted ventilation strategies according to the morbidity of the neonate. Postnatal administration of glucocorticoids to the neonate is not recommended as they interfere with organ systems including the lung development process named septation. Previous studies performed in the Dr Tremblay’s laboratory have shown in the whole lung of the mouse: 1) the capability of the fetal lung to express several steroidogenic enzyme genes involved in glucocorticoid synthesis and; 2) the presence of a steroid-metabolizing activity compatible with the regulation of the substrate levels. The major enzymes involved in these processes are the 21-hydroxylase and the 20α-hydroxysteroid dehydrogenase, which are respectively encoded by Cyp21a1 and Akr1c18. The objective of my study was to find the sites of expression for these two genes. To do so, mouse fetal lungs isolated on gestation days 15.5, 17.5, and 19.5, and on postnatal days 0, 5, and 15 days were used for in situ hybridization with 21-hydroxylase and 20α-HSD mRNAs. My results indicate that before birth, 21-hydroxylase mRNA is found in epithelial distal cells whereas the 20α-HSD gene is primarily expressed in capillaries. Around birth, 21-hydroxylase mRNA are associated with the proximal epithelium and endothelial cells of several veins. From the late saccular stage up to the half of the alveolar period, 21-hydroxylase mRNA is only associated with thin walls and septae. The situation was the same for 20α-HSD mRNA except for the alveolar stage during which no signal was detected. These results indicate that the expression profile of these two genes is compatible with the modulation of 21-hydroxylase substrates by the 20α-HSD.

Les hormones stéroïdiennes comme les androgènes, les estrogènes, les glucocorticoïdes et dans une moindre mesure les progestines, sont des modulateurs reconnus du développement pulmonaire. Plusieurs éléments concernant la régulation de l’action de ces stéroïdes restent encore à être identifiés, surtout lors des stades sacculaire et alvéolaire. Premièrement, nous avons caractérisé l’expression des 17β-hydroxystéroïde déshydrogénases (17β-HSDs) de type 1, 2 et 5, de la 5α-réductase de type 1, de la 3α-HSD et du récepteur des androgènes (AR) dans le poumon murin en développement du jour gestationnel (JG) 19.5 au jour postnatal (PN) 30. Les niveaux de 17β-HSD de type 2 diminuaient dramatiquement à la fin du stade sacculaire alors que l’expression du AR augmentait graduellement de la naissance à l’âge adulte. Le AR fut principalement détecté dans le noyau des cellules épithéliales des voies aériennes et dans certaines cellules des voies respiratoires. Les ARNm de la 17β-HSD de type 2 et le AR colocalisaient durant le stade sacculaire, mais la 17β-HSD de type 2 était absente de l’épithélium des voies aériennes durant le stade alvéolaire. Deuxièmement, les niveaux des androgènes et des estrogènes furent mesurés dans le poumon murin du stade canaliculaire au stade alvéolaire. Les niveaux androgéniques présents dans le poumon étaient significativement différents par rapport à ceux présents dans un tissu de référence. Ces résultats sont compatibles avec la présence d’un métabolisme des androgènes régulé lors du développement pulmonaire. Troisièmement, l’expression de la 20α-HSD et des gènes associés à la voie de synthèse «surrénalienne» des glucocorticoïdes furent caractérisés du JG 15.5 au PN 15. Finalement des expériences de culture d’explants pulmonaires ont démontré qu’au JG 15.5, cette voie de synthèse était capable de produire de la corticostérone à partir d’un substrat de progestérone. L’accumulation de corticostérone n’était cependant observable que dans une sous-population des échantillons prélevés au JG 15.5 et était totalement absente après. Cette observation, la forte expression de la 21-hydroxylase, la présence de fortes activités 20α-HSD et 5α-réductase suggèrent toutes la présence d’une régulation locale de l’action du récepteur des glucocorticoïdes (GR) dans le poumon en développement s’ajoutant à celle détectée pour le AR. / Steroid hormones such as progestogens, estrogens, androgens and glucocorticoids are known modulators of lung development. Several elements concerning the role and regulation of steroid action in the developing lung, especially for the saccular and alveolar stages, remain to be investigated. First, a qPCR analysis of 17β-hydroxysteroid dehydrogenases (17β-HSD) type 1, 2 and 5, of 5α-réductase type 1, of m3α-HSD and of androgen receptor (AR) was performed during the saccular and alveolar stages of mouse lung development. AR expression showed a statistically significant increase during the alveolar stage while levels of 17β-HSD 2 expression decreased at the end of the saccular stage and remained low throughout the alveolar period. The androgen receptor (AR) protein was primarily detected in the nucleus of airway epithelial cells and of a subset of respiratory epithelial cells. 17β-HSD 2 mRNA was co-localized with AR protein during the saccular stage, but was absent from airway epithelium during the alveolar stage. Second, androgen and estrogen levels were measured in the murine developing lung from the canalicular to the alveolar stage. Significant difference of androgen levels between lung and control tissue. This fact added to the nuclear localization of AR is compatible with the presence of a regulated androgen metabolism during lung development. Third, expression of 20α-HSD and of the genes associated with the adrenal glucocorticoid synthesis pathway was characterized in the developing lung, from GD 15.5 to PN 15. Finally, corticosterone synthesis was only observed in a fraction of lung explants from gestation day (GD) 15.5. This observation and strong expression of 21-hydroxylase, of 20α-HSD and of 5α-reductase activities suggests local regulation of GC action. It thus appears that the actions of androgens and of glucocorticoids are both regulated at a pre-receptor level in the developing lung from the canalicular stage until the end of the alveolar stage.

Le sepsis est l'une des principales causes de mortalité en Amérique du nord (taux de mortalité : 30 à 60%). Les patients en sepsis qui décèdent sont souvent en"insuffisance surrénalienne relative", caractérisée par leur incapacité de produire suffisamment de glucocorticoïdes (GC) après stimulation à l'ACTH et une dysfonction de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HHS). La sécrétion de GC est contrôlée par l'hormone adrénocorticotrope (ACTH), la vasopressine (AVP) et des cytokines comme le Macrophage Migration Inhibitory Factor (MIF), un puissant agent pro-inflammatoire. MIF inhibe les effets du cortisol et de l'AVP. Hypothèses : MIF est impliqué dans l'incapacité de la glande surrénale à répondre adéquatement au stress induit par le sepsis. Son action s'exerce au niveau hypophysaire, altérant la sécrétion d'ACTH ou directement au niveau de la glande surrénale, interférant avec l'action de l'ACTH et de l'AVP. Méthodes : Modèle de rat soumis à un sepsis subaigu endotoxinique (10 mg/kg de LPS 055: B5 E.coli, 18 « 2 hs, avec ou sans coinfusion d'anti-MIF) et cultures primaires de cellules corticosurrénaliennes. Résultats : Validation du modèle animal. Les signes cliniques, l'hypertrophie des glandes surrénales accompagnée de modifications de la structure cellulaire et tissulaire, l'augmentation des taux plasmatiques d'ACTH et de corticostérone, la dissociation ACTH/corticostérone et l'augmentation d'AVP valident le modèle. Impact du traitement anti-MIF. Bien qu'aucune amélioration clinique n'ait été observée, le traitement avec de l'anti-MIF restaure une structure des glandes surrénales proche de la normale chez les animaux en sepsis subaigu. Ceci confirme de façon indirecte que, dans ce contexte, le MIF contribue à modifier la structure de ces glandes avec des impacts fonctionnels potentiels. Validation du modèle cellulaire.Le traitement à l'ACTH (10[indice supérieur -8]M) des cellules fasciculées induit une augmentation de corticostérone et le LPS induit une hypertrophie des cellules. Présence de MIF et CD74. In vivo, les immunobuvardages confirment la présence de MIF et CD74 dans l'hypophyse et les glandes surrénales avec une diminution d'expression de MIF hypophysaire opposée à une augmentation au niveau surrénalien lors du sepsis. In vitro, l'immunofluorescence confirme la présence de MIF et CD74 dans les cellules fasciculées, avec une colocalisation après traitement au LPS (0.1 mg/ml). MIF active la voie de p42/44[indice supérieur mapk] confirmant la présence de son récepteur CD74, son co-récepteur CD44 dans la glande surrénale et leur fonctionnalité. Conclusion : Nos modèles valident l'implication de MIF dans la régulation de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien et sa fonction surrénalienne.

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

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

Les glucocorticoïdes (GCs) présentent un intérêt majeur dans le traitement de nombreuses pathologies. Dans l’œil, ils sont injectés à fortes doses directement dans le globe oculaire pour traiter les inflammations, l’œdème maculaire et la néovascularisation qui menacent la vision. Bien que spectaculaires, les effets anatomiques bénéfiques obtenus par ce traitement ne sont pas toujours corrélés avec les résultats fonctionnels et la récupération d’une acuité visuelle normale. En effet, cette thérapeutique empirique (hors AMM) a montré une corticotoxicité sur les cellules de la rétine et les vaisseaux assurant leur viabilité. Un double effort s’impose pour pallier ces inconvénients. D’une part, les études fondamentales visant à mieux comprendre les mécanismes de toxicité des glucocorticoïdes sont encore nécessaires pour être en mesure deproposer des schémas thérapeutiques rationnels. D’autre part, la mise en œuvre des compétences des laboratoires pharmaceutiques, avec le développement de nouvelles molécules, pour répondre au compromis d’obtenir une efficacité thérapeutique équivalente aux glucocorticoids avec moins d’effets secondaires sur les tissus s’impose. Dans cette optique, l’objectif de mon travail de thèse a été de mieux comprendre les mécanismes de toxicité cellulaire induits par different glucocorticoïdes sur les cellules endothéliales de la microcirculation générale dermique et rétinienne. J’ai montré que la toxicité varie selon le type cellulaire et du type GC, aussi que les mécanismes de mort déclenchés avec ces principes actifs ne sont pas toujours les mêmes. Le second vol et de ma thèse a porté sur la confirmation et l’évaluation de l’efficacité préclinique d’un nouveau traitement anti-inflammatoire, conçu par un laboratoire pharmaceutique suisse, dans le traitement des états inflammatoires en ophtalmologie. Ces travaux améliorent notre connaissance de la toxicité cellulaire des glucocorticoïdes en général et de la cytotoxicité microvasculaire en particulier. / Glucocorticoids (GCs) present a major interest in the treatment of numerous pathologies. In the eye, they are injected directly in high doses to treat inflammation, macular edema, and vision-threatening neovascularization. Although spectacular, the beneficial anatomical effects obtained by this treatmentare not still correlated to the functional resultsand the recovery of a normal visual acuteness. These empirical therapeutics (except AMM) showed a corticotoxicity on the cells of the retina and the vessels that assure their viability. A two-fold effort is imperative to mitigate these inconveniences. First, fundamental studies to better understand the mechanisms of toxicity of glucocorticoids are still necessary to be able to propose rational therapeutic plans. Second, the implementation of the skills of pharmaceutical companies, with the development of new molecules, in order to obtain an equivalently efficient therapy using glucocorticoids with fewer side effects on tissues is imperative. From this perspective, the objective of my work was to understandthe mechanisms of cellular toxicity caused by different glucocorticoids on endothelial cellsof the dermic and retinal general microcirculation. I showed that toxicity varies according to the cellular type and that the mechanisms of cells death activated with these drugs are not always the same. The second part of my thesis concerned the confirmation and the evaluation of the preclinical efficiency of a new anti-inflammatory treatment, conceived by a Swiss pharmaceutical company, in the treatment of the inflammatory states in ophthalmology. These works improve our knowledge of the general cellular toxicity of glucocorticoids and provides further insight to the microvascular cytotoxicity associated with this treatment option.