L'induction par un hôte d'un stress oxydatif chez un parasite représente l'une des stratégies de défense chimique les plus répandues. Chez les Brassicacées, famille de plantes comprenant des espèces à fort intérêt agronomique comme le chou ou le colza, ou d'intérêt scientifique comme Arabidopsis thaliana, le stress oxydatif peut être généré soit par des formes actives d'oxygène libérées au niveau de la zone d'agression lors du burst oxydatif soit par des molécules issues du métabolisme secondaire de la plante telles que les isothiocyanates (ITC). Bien que fortement exposé à un tel stress lors de l'infection, Alternaria brassicicola, champignon pathogène nécrotrophe inféodé aux Brassicacées, est capable d'accomplir son cycle parasitaire et donc de s'y adapter. Cette thèse met en évidence que la tolérance du champignon aux stress oxydatif est partiellement dépendante du métabolisme du mannitol qui participe à la résistance des conidies lors du burst oxydatif in planta ou à la protection contre les dommages intracellulaires des FAO générées par les ITC lors des phases précoces de l'interaction. Les travaux réalisés montrent également que la charge fongitoxique des dérivés des glucosinolates peut être inhibée par leur conjugaison au glutathion via des Glutathion-Stransférases (GST) spécifiques. L'altération du métabolisme du mannitol ou l'inactivation de ces GST diminue significativement le pouvoir pathogène d'A. brassicicola et la régulation de ces voies métaboliques est donc à considérer dans l'optique de développer de nouvelles stratégies de protection des cultures.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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Le mélanome malin (MM) est un cancer très réfractaire aux thérapies anticancéreuses, dont les vincalcaloïdes (VAs). Afin d'étudier le rôle de la GSTM1 (glutathion S-transférase 1) et la MRP1 (multidrug resistance protein 1) dans la résistance acquise du MM aux VAs, nous avons établi 4 modèles cellulaires de résistance à la vincristine (CAL1R-VCR), à la vindésine (CAL1R-VDS), à la vinorelbine (CAL1R-VRB) et à la vinflunine (CAL1R-VFL), par exposition continue de cellules du MM (CAL1-wt), pendant un an, à ces anticancéreux. L'expression d'ne GSTM1 fonctionnelle est spécifiquement observée (RT-PCR, western blot, activité GST totale) dans les cellules résistantes. Le curcumin (inhibiteur de GSTM1), la BSO (inhibiteur de synthèse de glutathion) et le MK571 (inhibiteur de MRP1), réduisent considérablement le résistance acquise à la VCR et à la VDS mais pas à la VRB ou à la VFL. Toutefois, tous ces VAs réduisent spécifiquement l'activité GSTM1. Ces données montrent l'implication différentielle de GSTM1 et MRP1 dans la résistance aux VAs. Pour déterminer les mécanismes moléculaires de cette chimiorésistance, nous avons réalisé une étude pangénomique (biopuces Affymetrix HG-U133 Plus 2.00) sur les lignées CAL1 (wt et R). Le regroupement hiérarchique (par Cluster et TreeView) des données des puces a révélé une similarité entre les profils d'expression génique de CAL1R-VRB et CAL1-wt mais aussi entre ceux de CAL1R-VCR et CAL1R-VDS. L'analyse bioinformatique (par IPA) des transcrits les plus différemment exprimés entre les lignées cellulaires, a mis en évidence 6 réseaux géniques connus pour leur rôle dans la chimiorésistance tumorale. Le programme FatiGO a révélé 3 termes biologiques sur-représentés (> 60%) dans CAL1R (ribosome, filaments intermédiaires du cytosquelette, récepteurs olfactifs) tandis que l'étude fonctionnelle (invalidation génique par siRNA, test de viabilité) de GPR143, KIT et SLC45A2 (gènes interagissant avec NF-κB et CCND1 (facteurs de la chimiorésistance tumorale), très exprimés dans CAL1-wt et muets dans CAL1R) a montré la faible tendance des deux premiers à être impliqués dans la résistance aux VAs. / Malignant melanoma (MM) is a very refractory tumor to anticancer therapies, including vinca alkaloïds (VAs). To investigate the role of GSTM1 (glutathione S-transferase μ1) and MRP1 (multidrug resistance protein 1) in MM acquired resistance to VAs, we established 4 cellular models of resistance to vincristine (CAL1R-VCR), to vindesine (CAL1R-VDS), to vinorelbine (CAL1R-VRB) and to vinflunine (CAL1R-VFL), by continuous exposure of MM cells (CAL1-wt), for one year, to these anticancer agents. The expression of a functional GSTM1 is specifically observed (RT-PCR, western blot, total GST activity) in resistant cells. Curcumin (GSTM1 inhibitor), BSO (glutathione synthesis inhibitor) and MK571 (MRP1 inhibitor), considerably reduce the acquired resistance to VCR and VDS but not that to VRB or VFL. However, all these VAs specifically reduce GSTM1 activity. These data show the differential involvement of GSTM1 and MRP1 in resistance to VAs. To determine the molecular mechanisms of this chemoresistance, we performed a pangenomic study (Affymetrix HG-U133 Plus 2.00 microarrays) on the CAL1 lines (wt and R). The hierarchical clustering (by Cluster and TreeView) of array data revealed a similarity between the gene expression profiles of CAL1R-VRB and CAL1-wt, but also between those of CAL1R-VCR and CAL1R-VDS. The bioinformatic analysis (by IPA) of the most differentially expressed transcripts between cell lines, highlighted 6 gene networks known for their role in tumor chemoresistance. FatiGO program revealed 3 biological terms overrepresented (>60%) in CAL1R (ribosome, intermediate filaments of cytoskeleton, olfactory receptors), while functional study (gene invalidation by siRNA, viability test) of GPR143, KIT and SLC45A2 (genes interacting with NF-kB and CCND1 (tumor chemoresistance factors), highly expressed in CAL1-wt and mute in CAL1R) showed the weak trend of the two formers to be involved in resistance to VAs.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Le H2O2 est reconnu comme un signal dans l’activation des mécanismes de défense en réponse à divers stress, et son accumulation est donc régulée étroitement par le système antioxydant des plantes. Puisque la signalisation par le H2O2 peut être transmise par des processus thiol-dépendants, le statut du glutathion pourrait jouer un rôle important. Le rôle de ce composé en tant que molécule antioxydante est bien établi; cependant, son importance en tant que signal reste à élucider. Afin d’étudier cette question, ce travail a utilisé un mutant, cat2, ayant un défaut dans son métabolisme du H2O2 peroxysomal qui engendre, d’une manière conditionnelle, une oxydation et une accumulation du glutathion. Les modifications du glutathion dans cat2 sont accompagnées par l’activation à la fois de réponses dépendantes de l’acide salicylique (SA) ainsi que l’expression de gènes associés à l’acide jasmonique (JA). L’activation des deux voies phytohormonales par le stress oxydant intracellulaire est largement empêchée en bloquant génétiquement l’accumulation du glutathion dans un double mutant, cat2 cad2, qui porte une mutation additionnelle dans la voie de synthèse du glutathion. Les phénotypes contrastants de cat2 cad2 et cat2 gr1, dans lequel la perte de l’activité GR1 aggrave le stress oxydant, suggèrent que des processus glutathion-dépendants relient le H2O2 et l’activation des réponses de pathogenèse SA-dépendantes par un effet qui est additionnel aux fonctions antioxydantes du glutathion. Des comparaisons directes de cat2 cad2 et cat2 npr1 indiquent que les effets de bloquer l’accumulation du glutathion sur l’induction des voies SA et JA chez cat2 ne sont pas causés par une déficience dans la fonction de la NPR1. L’autophagie a été impliquée dans des processus comme la sénescence, et interagirait à la fois avec le stress oxydant et avec la signalisation par le SA. Afin d’explorer des relations entre autophagie et stress oxydant, des mutants atg ont été sélectionnés et croisés avec le cat2. Des analyses phénotypiques ont révélé que l’étendue de lésions SA-dépendantes observée chez cat2 cultivé en jours longs est similaire chez trois double mutants cat2 atg, alors que l’augmentation de la disponibilité en H2O2 peroxysomal liée à la mutation cat2 retarde la sénescence précoce observée chez les mutants atg. Dans son ensemble, le travail suggère que (1) des nouvelles fonctions glutathion-dépendantes sont importantes pour relier la disponibilité en H2O2 intracellulaire et activation des voies de signalisation SA et JA, et (2) que le H2O2 produit par la photorespiration pourrait jouer un rôle antagoniste dans les phénotypes de sénescence précoce observée chez les mutants atg. / H2O2 is a recognized signal in activation of defence mechanisms in response to various stresses, and its accumulation is thus tightly controlled by plant antioxidant systems. Because H2O2 signals may be transmitted by thiol-dependent processes, glutathione status could play an important role. While the antioxidant role of this compound is long established, the importance of glutathione in signaling remains unclear. To study this question, this work exploited a stress mimic mutant, cat2, which has a defect in metabolism of peroxisomal H2O2 that conditionally leads to oxidation and accumulation of glutathione. In cat2, changes in glutathione are accompanied by activation of both salicylic acid (SA)-dependent responses and jasmonic acid (JA)-associated genes in a time-dependent manner. This up-regulation of both phytohormone signaling pathway by intracellular oxidative stress can be largely prevented by genetically blocking glutathione accumulation in a double mutant, cat2 cad2, that additionally carries a mutation in the pathway of glutathione synthesis. Contrasting phenotypes between cat2 cad2 and cat2 gr1, in which loss of GR1 activity exacerbates oxidative stress, suggest that glutathione-dependent processes couple H2O2 to activation of SA-dependent pathogenesis responses through an effect that is additional to glutathione antioxidant functions. Direct comparison of cat2 cad2 and cat2 npr1 double mutants suggests that the effects of blocking glutathione accumulation on cat2-triggered up-regulation of both SA and JA pathways are not mediated by defective NPR1 function. Autophagy has been implicated in processes such as senescence, and may interact with oxidative stress and SA signaling. To explore relationships between autophagy and oxidative stress, selected atg mutants were crossed with cat2. Phenotypic analysis revealed that SA-dependent lesion spread observed in cat2 grown in long days is similar in three cat2 atg double mutants, whereas increased peroxisomal H2O2 availability in cat2 delays an oxidative stress related-senescence triggered by atg in short days. Overall, the work suggests that (1) novel glutathione-dependent functions are important to couple intracellular H2O2 availability to the activation of both SA and JA signaling pathways and (2) H2O2 produced through photorespiration may play an antagonistic role in the early senescence phenotype observed in atg mutants.