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

Les virus Hendra (HeV) et Nipah (NiV) sont des virus émergents appartenant à la famille des Paramyxovirus et au genre des Hénipavirus. Chaque année, ils sont responsables de nombreuses épidémies touchant plusieurs espèces animales dont les hommes, avec une forte morbidité et mortalité. À ce jour, aucun vaccin ni traitement ne sont commercialisés. Ce projet porte sur le développement d’un vaccin génétique pour lutter contre une infection par les Hénipavirus. La stratégie suivie, repose sur l’injection in vivo de vecteurs recombinants dérivés du virus Adéno-Associé (AAVr) codant pour la glycoprotéine d’enveloppe G du virus NiV. Une première expérience réalisée chez la souris, a montré qu’une seule injection de vecteurs AAVr par voie IM permet le développement d’une réponse humorale contre la protéine G, forte et stable dans le temps. Afin de tester le pouvoir protecteur de ce vaccin, des hamsters ont été infectés par les Hénipavirus, compte tenu de leur grande sensibilité à ces infections. L’injection de vecteurs AAVr chez ces animaux a permis de protéger 100 % des animaux infectés par le virus NiV et 50 % des animaux infectés par le virus HeV. Cette étude apporte une nouvelle approche de vaccination et de nouvelles perspectives concernant l’utilisation des vecteurs AAVr pour lutter contre des infections virales émergentes. / Nipah virus (NiV) and Hendra virus (HeV) are closely related, recently-emerged Paramyxoviruses, capable of causing considerable morbidity and mortality in several mammalian species, including humans. Commercially available Henipavirus-specific vaccines are still unavailable and development of novel antiviral strategies to prevent this lethal infection is highly desirable. Here we describe the development of Adeno-Associated Virus (AAV) vaccines expressing the NiV G protein. Characterization of these vaccines in mice demonstrated that a single intramuscular AAV injection was sufficient to induce a potent and long lasting antibody response. Translational studies in hamsters further showed that 100 % of vaccinated animals were protected against a lethal challenge with NiV In addition, this vaccine and induced a cross-neutralizing immune response able to protect 50 % of the animals against a challenge HeV. Altogether, this study presents a new vaccination approach which opens new perspectives toward the evaluation of AAV vectors as a vaccine against these emergent diseases.

La chimiorésistance des cancers est caractérisée par une résistance pléïotropique à de multiples médicaments. Ce mécanisme est en partie causé par la surexpression des transporteurs à «ATP binding cassette» (Pgp, MRP1, BCRP…). Les inhibiteurs connus de ces transporteurs comme la cyclosporine A, le vérapamil et le RU486 sont toxiques à doses élevées. Dans cette étude, de nombreux dérivés stéroïdiens synthétisés au laboratoire à base de progestérone ou d’acides biliaires ont été évalués pour leur capacité à inhiber les transporteurs ABC et plus spécifiquement les fonctions de transport par la Pgp ou la BCRP. Plusieurs de ces dérivés synthétisés se sont avérés capables de restaurer complètement la sensibilité des cellules résistantes d’une manière plus importante que la cyclosporine A in vitro. De plus, le meilleur des nos dérivés testés s’est avéré capable in vivo de diminuer significativement la progression tumorale de xénogreffe sur les souris et d’augmenter la durée de survie des souris. Cette étude a ainsi permis d’ouvrir la voie au développement de nouveaux dérivés stéroïdiens peu toxiques ayant la capacité d’inhiber le phénotype MDR et de restaurer la sensibilité des cellules cancéreuses vis-à-vis des agents chimiothérapeutiques utilisés, avec un perspective d’application clinique / The chemoresistance of cancer is characterized by a pleitropic resistance to multiple drugs. This mechanism is partly caused by the overexpression of “ATP Binding Cassette” transporters (Pgp, MRP1, BCRP…). Known inhibitors of these transporters such as cyclosporin A, verapamil and RU486 rather toxic at high doses. In this study, many steroid derivatives synthesized in the laboratory (from progesterone or bile acid precursor) to bind and inhibit ABC transporters, specifically the transport by Pgp or BCRP. Several of these synthetic derivatives were able to completely restore the sensivity of the resistant cells compared to cysclosporine A in vitro. In addition, the efficient of these derivatives could, in vivo significantly reduce tumor growth of xenografts on mice and increase survival time of mice. This study opens a route for development of new steroid derivatives with low toxicity, having the ability to reverse the MDR phenotype and restore sensitivity of cancer cells to the chemotherapeutic agents use, with a perspective at clinical use

Ebolavirus (EBOV) est un filovirus responsable de fièvres hémorragiques virales sévères chez l’humain, qui peuvent être létales dans 90% des cas. L’actuelle épidémie en République Démocratique du Congo et l’ampleur démesurée de l'épidémie de 2014-2016 en Afrique de l’Ouest, qui a causé la mort de plus de 11 000 personnes, ont poussé les agences sanitaires internationales à tester plusieurs approches thérapeutiques afin d’essayer d’endiguer rapidement la propagation virale et de limiter la mortalité liée au virus lors de futures épidémies. Parmi toutes les stratégies testées, le virus recombinant réplicatif rVSV-ZEBOV qui exprime la glycoprotéine de surface d’EBOV, semble offrir la meilleur protection, aussi bien en modèle animaliers que sur le terrain. Avant d’être testé chez l’humain, de nombreuses études ont permis de mettre en évidence l’efficacité et l’innocuité de ce vaccin prototype. Pourtant et malgré le fait que de nombreuses études ont démontré l’importance et le rôle de la glycoprotéine GP dans l’efficacité des vaccins contre ce virus, aucune étude n’a encore été réalisé sur la nature des glycoprotéines virales synthétisées par le gène GP d’EBOV inséré dans le génome du virus VSV. Ainsi, les caractérisations moléculaires des protéines virales produites lors de l’infection par le virus rVSV-GP décrites dans ces travaux de thèse offrent de nouvelles perspectives pour comprendre le succès de ce vaccin mais aussi l’origine virales dans les effets secondaires sévères observés lors de la vaccination, et pourront aider à développer un vaccin plus sûr, qui n’est actuellement pas utilisable chez les personnes immunodéprimées / The filovirus Ebolavirus (EBOV) is the causative agent of severe viral hemorrhagic fevers in humans that can be lethal in 90% of cases. The current outbreak in the Democratic Republic of Congo and the extraordinary scale of the 2014-2016 outbreak in West Africa, that caused the death of more than 11 000 disease victims, lead the international public health agencies to test several therapeutic approach to limit viral spreading and mortality. Amongst those, the recombinant replication-competent rVSV-ZEBOV virus, that expressed EBOV GP glycoprotein, appears to offer the best protection in animal models and outbreak settings. While its effectiveness and safety have been widely investigated before human trials and despite numerous studies that showed the importance the nature of the glycoproteins which are produced during the infection from the EBOV GP gene that has been inserted in VSV genome are unknown. In this respect, the molecular characterisations of the viral glycoproteins synthesised during rVSV-GP presented in this thesis, offer new insights with which to understand the success of the rVSV-GP vaccine but also the potential viral origins of the severe adverse side effects observed during vaccination and could help in developing a safer vaccine, which currently cannot be used in an immunocompromised population

Le parasitisme est un des principaux problèmes dans les élevages des ruminants. Les nématodes parasites du tractus digestif des ovins et caprins sont responsables d’importantes baisses de rendement. La maîtrise de ces parasitoses a été longtemps basée sur l’utilisation de molécules anthelminthiques. Cependant, l’efficacité des traitements est fréquemment remise en cause par l’émergence d’isolats résistants à une ou plusieurs de ces molécules. Dans ce contexte, une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans l’installation et la survie des parasites dans leur hôte est essentielle pour le développement de méthodes de lutte efficaces. Les P-glycoprotéines sont des pompes membranaires de la superfamille des transporteurs ABC. Ces pompes transportent des molécules très variées qui ont en commun leur caractère hydrophobe. Nous avons émis l’hypothèse de l’implication de ces transporteurs dans l’interaction hôte-parasite. Dans le contexte de ce travail nous avons identifié des séquences partielles ou complètes d’ADNc de 9 Pgps du nématode parasite Haemonchus contortus. Une forte activation des Pgps des nématodes en présence des produits de dégranulation des éosinophiles de l’hôte a été observée, démontrant ainsi l’interaction entre les Pgps des nématodes et les produits issus de l’hôte. De plus, l’exposition in vitro des nématodes parasites aux produits de l’hôte montrent après analyse par PCR quantitative une induction significative de l’expression de deux Pgps (Hco-pgp-3, et Hco-pgp-16). Chez le nématode murin Heligmosomoides polygyrus bakeri 5 Pgps ont été identifiés. D’autre part, l’analyse du niveau d’expression des Pgps d’H. bakeri a permis de montrer que le gène Hba-pgp-2 est exprimé uniquement chez les stades en contact avec les produits de l’hôte (oeufs, L4 et adultes). De plus, une induction spécifique d’Hba-pgp-2 par le cholestérol a été observée suggérant ainsi l’implication d’Hba-pgp-2 dans la capture et/ou la distribution des stérols des cellules de l’hôte indispensable aux nématodes. Ce travail constitue la première mise en évidence de l’interaction entre les Pgps des nématodes parasites et des produits issus de leur hôte. Ces résultats constituent une base solide pour le développement d’une méthode efficace permettant de bloquer ces transporteurs et d’éliminer les nématodes parasites. / Gastrointestinal nematodes cause significant economic loses in goat and sheep livestocks. Control of these parasites is mainly based on anthelmintic treatments. However, the efficacy of these molecules is questioned by the emergence of isolates resistant to one or several antiparasitic drugs. In this context, a better understanding of the mechanisms involved in the nematode parasites establishment and survival in the host is essential for the development of an effective control methods. P-glycoproteins are membrane pumps belonging to the ABC transporter family. These pumps transport a wide range of hydrophobic molecules. In the present study, we hypothesized that in addition to their critical role in xenobiotic resistance, helminth ABC transporters such as P-glycoproteins (Pgps) may also be involved in the transport of host products. Using the sheep parasitic nematode Haemonchus contortus, we investigated the modulation and expression of parasite Pgps activity in response to host eosinophil granule products. These works allowed to identify nine partial or complete H. contortus Pgps. Using a rhodamine efflux assay, we provided functional evidence that host eosinophil granule products can activate Pgps from the parasite suggesting that granule products could act as potential modulators of the ABC transporters activity. We showed by quantitative RT-PCR that among nine different H. contortus Pgp genes; Hco-pgp-3, Hco-pgp-9.2, Hco-pgp-11 and, Hco-pgp-16 were specifically up-regulated in parasitical life stages suggesting a potential involvement of these Pgps during the host-parasite interaction. Using exsheated L3 larvae, we demonstrated that eosinophil granules induced in a dose response manner an overexpression of Hco-pgp-3 and the closely related Hco-pgp-16 gene highlighting the possible involvement of these Pgps in host product transport. . The mice parasitic nematode Heligmosomoides polygyrus bakeri was used for studying the involvement of Pgps in the cholesterol transport. These works allowed identifying five Pgps in H. bakeri. The analysis of the mRNA expression level of H. bakeri Pgps has shown that Hba-pgp-2 gene is expressed only in stages in contact with host products. In addition, a specific induction of Hba-pgp-2 by cholesterol was observed suggesting the involvement of Hba-pgp-2 in the capture and / or distribution of cholesterol from host cells. Taken together, our results provide the first evidence that a subset of helminth Pgps could be involved in the transport of host products. This opens the way for further studies aiming to explore the function of helminth Pgps in host-parasite interactions including host immune response evasion.

La glycoprotéine VI (GP VI) des plaquettes sanguines humaines est le récepteur principal du collagène, composé le plus thrombogénique d'une paroi vasculaire lésée. Ainsi, GPVI est souvent considérée comme une cible de premier plan pour développer des tests diagnostiques ou des stratégies thérapeutiques innovantes, efficaces et sûres afin d'améliorer encore la prise en charge des accidents ischémiques. Les anticorps monoclonaux et leurs fragments actifs produits par ingénierie moléculaire constituent aujourd'hui une nouvelle classe de biomolécules en plein essor avec des propriétés bien adaptées à des applications thérapeutiques et diagnostiques. Notre groupe a produit plusieurs anticorps monoclonaux anti-GPVI par immunisation génique de souris. Ces anticorps ont une affinité élevé pour leur cible. Ils de distinguent les uns des autres par leur spécificité épitopique ainsi que par les effets engendrés par leur liaison à GPVI. Parmi ces anticorps, l'un présente un fort potentiel diagnostique parce qu'il reconnait les formes mono- et dimériques de GPVI, mais sa liaison aux plaquettes peut induire une activation ou la perte de GPVI. Un autre anticorps présente un fort potentiel thérapeutique parce que ses fragments actifs monovalents obtenus par papaïnolyse neutralisent l'interaction entre les plaquettes et le collagène, sans activer les plaquette. Cependant, l'origine xénogénique de cet anticorps est responsable d'une forte immunogénicité qui en interdit des applications en médecine humaine. Dans cette étude, nous avons conçus un fragments variable d'anticorps simple chaine (scFv) utile pour quantifier l'expression de la GPVI à la surface des plaquettes sanguines. Ce scFv a été reformaté de façon à lui insérer un motif de reconnaissance de la Protéine L (PpL) qui facilite sa détection et sa purification sans avoir recours à un peptide "drapeau". Nous avons également humanisé et créé plusieurs fragments d'anticorps recombinants monovalents inhibiteurs de l'interaction GPVI / collagène. Ces fragments d'anticorps présentent un potentiel thérapeutique élevé. / Human platelets glycoprotein VI (GPVI) is evidenced to be a platelet receptor of major importance in the occurrence of arterial thrombosis. Thus, it can be considered to be of great interest in diagnosis and therapeutic of atheriosclerotic diseases. Antibodies are powerful molecules which can be used in both diagnostic as well as for therapeutic purposes due to their unique characteristics. Monoclonal and recombinant antibodies have antigen restricted specificity, high affinity and can be used in various assays. Moreover, the good knowledge of their structure and molecular engineering facilities now allows the antibody modulation according to desired properties.Our group has already produced several monoclonal antibodies to human GPVI by gene gun immunization against the immunoadhesin hGPVI-Fc, which differ in fine epitopespecificity, affinity and other functional properties (Lecut et al. 2003). One, 3J24, with diagnostic potential while the other, 9O12, has a therapeutic potential because it blocks the binding of GPVI to collagen. Its Fab fragment has been extensively characterized in vitro,ex vivo and in vivo for its antithrombotic properties.Here, we designed and reshaped a single-chain antibody fragment (scFv) based on 3J24variable domains for the quantification of GPVI with diagnostic potential. We were also involved in the design, production and functional evaluation of humanized anti-GPVI recombinant antibody fragments (scFvs and Fabs) with therapeutic properties.

Cette thèse s'inscrit dans un ensemble de travaux menés au laboratoire de Chimie Thérapeutique de Lyon sur la mise au point d'analogues de di- ou tripeptides hydrophobes appelés réversines susceptibles de moduler la chimiorésistance des cellules tumorales liée à l'expression de protéines de transport appartenant à la famille « ATP-Binding Cassette » (ABC). Des analogues de ces réversines ont été synthétisés afin d'augmenter leur activité et leur biodisponibilité et de préciser les requis structuraux nécessaires à cette activité vis-à-vis de deux protéines de transport, la glycoprotéine P (P-gp) et la « Breast Cancer Resistance Protein » (BCRP). Dans un premier temps, afin d'évaluer l'influence de la liaison peptidique, nous avons synthétisé des analogues aminométhyléniques des réversines les plus actives ainsi que des dérivés cétométhyléniques d'une réversine de référence. Dans un second temps, nous avons entrepris la synthèse d'autres dérivés modifiés au niveau de la chaîne latérale du côté N-terminal d'une réversine de référence ainsi que des dérivés contraints de cette chaîne latérale afin d'explorer l'espace conformationnel dans cette région de liaison aux protéines de type ABC. Les activités biologiques des analogues synthétisés ont été évaluées sur les deux protéines de transport de type ABC, P-gp et BCRP. Les premiers résultats ont montré une sélectivité des produits vis-à-vis de la P-gp par rapport à BCRP ainsi que l'interaction de la chaîne latérale du côté N-terminal avec le site de liaison de la P-gp. Cette démarche a permis d'aboutir à des analogues plus actifs que les réversines de référence sur P-gp notamment ceux des dérivés contraints.

La résistance pléïotropique aux médicaments est l'un des obstacles majeurs limitant l'utilisation de la chimiothérapie comme possibilité thérapeutique anticancéreuse. Bien que non totalement élucidé, ce phénomène de résistance observé a été associé à la surexpression d'une protéine de 170kDa, appartenant à la classe des protéines de transport ABC, ATP dépendante. Il a été démontré que les cellules surexprimant la MDR développent également un phénomène de résistance à l'induction de l'apoptose rendant ainsi les essais de sensibilisation des cellules résistantes aux médicaments et les recherches menées pour cette fin très avantageux et louables pour la thérapie anti-cancer. Dans la présente étude nous avons investigué la possibilité de l'induction de l'apoptose chez des cellules de l'ovaire de hamster chinois surexprimants la protéine MDR (CHO MDR CHRC5) et des cellules parentales ne développant pas la résistance pléïotropique aux médicaments (CHO AuxB1) par le choc thermique. Pour mieux comprendre ce phénomène de résistance, nous nous sommes intéressé en particulier, à la voie du récepteur de mort Fas et à la voie intrinsèque médiée par la mitochondrie. Nos résultats montrent que le choc thermique (40-43°C) active les caspases initiatrices 9 et 8 ainsi que les caspases effectrices 3, et 7. Contrairement aux cellules AuxB1, les cellules CHRC5 exhibent une résistance à l'induction de la voie du récepteur de mort Fas par le choc thermique. La voie intrinsèque, quant à elle, est induite pareillement chez les deux lignées cellulaires. De plus, la translocation de Bax et du Bid tronqué (tBid) à la mitochondrie était responsable de la perméabilisation de la membrane mitochondriale et par conséquent la libération du cytochrome c et l'activation des caspases 9 et 3 chez les deux lignées cellulaires. Le clivage des substrats de la caspase 3 (ICAD et PARP) était similaire chez les deux modèles cellulaires, suggérant que les cellules MDR CHRC5 sont non résistantes au choc thermique. Toutefois, cette étude est la première à investiguer les mécanismes moléculaires de l'apoptose induite par le choc thermique chez des cellules surexprimants la protéine MDR et à conjecturer le rôle de l'hyperthermie dans la lutte contre la résistance pléïotropique aux médicaments en médicine clinique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Hyperthermie, Résistance pléiotropique, P-glycoproteine, Apoptose, Cellules.

Les virus Hendra (HeV) et Nipah (NiV) sont des virus émergents appartenant à la famille des Paramyxovirus et au genre des Hénipavirus. Chaque année, ils sont responsables de nombreuses épidémies touchant plusieurs espèces animales dont les hommes, avec une forte morbidité et mortalité. À ce jour, aucun vaccin ni traitement ne sont commercialisés. Ce projet porte sur le développement d'un vaccin génétique pour lutter contre une infection par les Hénipavirus. La stratégie suivie, repose sur l'injection in vivo de vecteurs recombinants dérivés du virus Adéno-Associé (AAVr) codant pour la glycoprotéine d'enveloppe G du virus NiV. Une première expérience réalisée chez la souris, a montré qu'une seule injection de vecteurs AAVr par voie IM permet le développement d'une réponse humorale contre la protéine G, forte et stable dans le temps. Afin de tester le pouvoir protecteur de ce vaccin, des hamsters ont été infectés par les Hénipavirus, compte tenu de leur grande sensibilité à ces infections. L'injection de vecteurs AAVr chez ces animaux a permis de protéger 100 % des animaux infectés par le virus NiV et 50 % des animaux infectés par le virus HeV. Cette étude apporte une nouvelle approche de vaccination et de nouvelles perspectives concernant l'utilisation des vecteurs AAVr pour lutter contre des infections virales émergentes.

Le cancer, la malaria et bien d'autres infections bactériennes sont de plus en plus résistants aux traitements existants. Dans le but de trouver de nouveaux médicaments plus efficaces contre les agents potentiellement responsables de ces maladies, l'homme a de plus en plus recourt aux plantes comme source de nouveaux principes actifs. Près de 40% des médicaments approuvés entre 1983 et 1994 étaient des produits naturels ou leurs dérivés; et 80% des anticancéreux et antibiotiques sont d'origine naturelle. Le brévifoliol, un abéotaxane, isolé des aiguilles et tiges de Taxus brevifolia du Pacifique, est très peu cytotoxique mais il est capable d'inhiber l'activité de transport de médicaments anti-cancer de la glycoprotéine-P (P-gp), une protéine membranaire en partie responsable du phénomène de la multi-résistance aux médicaments en chimiothérapie. Dans le cadre de ce projet, du fait de sa grande quantité relative dans la plante, nous nous sommes intéressés à synthétiser de nouveaux dérivés de brévifoliol susceptibles d'augmenter son profil thérapeutique. Les travaux consistent à effectuer des réactions de couplage du brévifoliol avec différents dérivés d'acide cinnamique. Ensuite, l'activité inhibitrice de la P-gp de ces dérivés a été évaluée sur des cultures cellulaires des CHRC5 au laboratoire de la professeure Averill du Département des Sciences Biologiques de l'UQAM. Des dix dérivés du brévivoliol synthétisés, quatre de ces dérivés à savoir : 5,13-bis-p,m-diméthoxycinnamoyl brévifoliol (64), 13-p-méthylcinnamoyl brévifoliol (66), 5-p-fluorocinnamoyl brévifoliol (69) et 5-p-tritluorométhylcinnamoyl brévifoliol (70) ont démontré un potentiel inhibiteur de P-gp supérieur à celui de la cyclosporine A. Les dérivés 13-p,m-diméthoxycinnamoyl brévifoliol (62), 5-p-chlorocinnamoyl brévifoliol (67), 5-(3'-phénylpropanoyl) brévifoliol (71) et 5-p-méthylcinnamoyl brévifoliol (65) possèdent une activité cytotoxique et anti-P-gp bonne ou moyenne. Ces dérivés favorisent une accumulation cellulaire d'adriamycine dans les cellules. Par contre les dérivés 5-p,m-diméthoxycinnamoyl brévifoliol (60) et 13-p-chlorocinnamoyl brévifoliol (68) ont une activité moindre. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Hémi-synthèse, Brévifoliol, Glycoprotéine-P, Cytotoxicité.