Prokaryotic and eukaryotic organisms respond to various stresses with the production of heat shock proteins (HSPs). HSPs are molecular chaperones that bind to unfolded proteins and inhibit their aggregation as well as maintaining their solubility until they can be refolded to their original conformation. Stress-inducible hsp gene transcription is mediated by the heat shock element (HSE), which interacts with heat shock transcription factor (HSF). In this study, we examined the effect of KNK437 (N-formyl-3,4-methylenedioxy-benzylidene-g-butyrolactam), a benzylidene lactam compound, on heat shock, sodium arsenite, cadmium chloride and herbimycin A-induced hsp gene expression in Xenopus laevis A6 kidney epithelial cells. In studies limited to mammalian cultured cells, KNK437 has been shown to inhibit HSE-HSF1 binding activity and stress-induced hsp gene expression. In the present study, western and northern blot analysis revealed that exposure of A6 cells to heat shock, sodium arsenite, cadmium chloride and herbimycin A induced the accumulation of HSP30 protein and hsp30 mRNA, respectively. Western blot analysis also determined that exposure of A6 cells to heat shock, sodium arsenite, cadmium chloride and herbimycin A induced the accumulation of HSP70 protein. Pre-treatment of A6 cells with 100 µM KNK437 inhibited stress-induced hsp30 mRNA as well as HSP30 and HSP70 protein accumulation. Immunocytochemistry and confocal microscopy were used to confirm the results gained from western blot analysis as well as determine the localization of HSP30 accumulation in A6 cells. A 2 h heat shock at 33°C resulted in the accumulation of HSP30 in the mostly in the cytoplasm with a small amount in the nucleus. Heat shock at 35°C resulted in substantial HSP30 accumulation in the nucleus. This is in contrast with A6 cells treated for 14 h with 10 µM sodium arsenite, 100 µM cadmium chloride and 1 µg/mL herbimycin A, where HSP30 accumulation was found only in the cytoplasm and not in the nucleus. A 6 h pre-treatment with 100 µM KNK437 completely inhibited the accumulation of HSP30 in A6 cells heat shocked at 33 or 35°C as well as cells treated with 1 µg/mL herbimycin A. The same pre-treatment with KNK437 resulted in a 97-100% decrease in HSP30 accumulation in A6 cells treated with 10 µM sodium arsenite or 100 µM cadmium chloride. These results show that KNK437 is effective at inhibiting both heat shock and chemical induced hsp gene expression in amphibian cells.

Le noyau d'une cellule est hétérogène par sa structure et son activité et beaucoup de ses composants interagissent de façon dynamique. Lors de l'étude de processus cellulaires comme la réponse au stress thermique, des expériences classiques de spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS), qui sont habituellement limitées à un seul volume d'observation, n'apportent que des résultats partiels à cause des informations spatiales manquantes. Ce mémoire de thèse présente une nouvelle technique de FCS multi-confocale (mFCS) qui permet des mesures FCS simultanées à différents endroits d'une cellule. La technique est basée sur l'emploi d'un modulateur spatial de lumière pour la création de plusieurs volumes d'observations distincts et d'une caméra ''electron-multiplying'' CCD (EMCCD) pour la détection en parallèle. La résolution spatiale ainsi que la sensibilité du système mFCS sont proches de celles d'un système FCS classique et en utilisant un mode d'acquisition particulier une résolution temporelle de $14mu s$ a pu être atteinte. La technique mFCS est appliquée à l'étude de la réponse cellulaire au stress thermique en observant le facteur de transcription heat shock factor 1 (HSF1), qui est un régulateur clé de la réponse au stress thermique. Des mesures mFCS dans des cellules vivantes révèlent des changements dans la dynamique de HSF1 pendant le choc thermique. Ces changements concernent l'affinité ainsi que l'homogénéité spatiale des interactions avec l'ADN. En outre, nous avons également évalué les performances d'une caméra CMOS-SPAD et testé le dispositif en tant que capteur alternatif pour la mFCS en cellules vivantes.

Un certain nombre d'études épidémiologiques font état d'une augmentation de l'infertilité masculine durant ces cinquante dernières années, en particulier dans les pays industrialisés, mais aussi d'une augmentation des malformations de l'appareil reproducteur masculin telles que la cryptorchidie (absence de migration des testicules dans les bourses) ou l'hypospadias (malformation du pénis), et des cancers testiculaires. Des données expérimentales suggèrent que ces anomalies du tractus génital mâle sont liées. Ces symptômes forment le syndrome de dysgénésie testiculaire. Les causes d'apparition ce syndrome semblent être d'origine environnementale. En effet, les évolutions relativement rapides de ce syndrome suggèrent des facteurs dynamiques, en lien avec le mode de vie ou l'environnement. Une des hypothèses est que, l'exposition durant la vie fœtale ou néonatale à des composés présents dans l'environnement capables d'interférer avec le système hormonal (perturbateurs endocriniens environnementaux, PEEs), serait responsable de l'augmentation de l'incidence de ces pathologies. Au banc des principaux accusés, les molécules qui possèdent des activités de type estrogénique ou antiandrogénique. A ce jour, les mécanismes d'action à l'origine du syndrome de dysgénésie testiculaire sont encore mal connus. Certaines études suggèrent des mécanismes de type épigenétique dans les effets à long terme des PEEs. L'objectif de notre travail était d'identifier et caractériser les mécanismes d'action de type épigenétique impliqué dans l'infertilité mâle. Pour cela, nous avons utilisé un modèle expérimental (rats nouveau-nés) reposant sur une exposition développementale à un estrogène (estradiol benzoate). Ce modèle induit chez le rat adulte un phénotype d'hypospermatogenèse liée à une à apoptose chronique des cellules germinales testiculaires. Nous montrons que ce phénotype est lié à l'altération de deux voies, impliquant en amont des effecteurs épigénétiques. La première voie implique la famille des miR-29s. Ainsi, nous observons une augmentation de l'expression des miR-29a, b, c qui provoque une diminution de deux de ses cibles: la protéine antiapoptotique MCL-1 et les enzymes de méthylation de l'ADN DNMTs. La chute des DNMTs entraine une hypométhylation globale (estimée à travers le gène Line-1) et spécifique du facteur de choc thermique HSF1. Ceci provoque une réexpression de ces facteurs entrainant l'apoptose des cellules germinales adultes. La deuxième voie implique le miR-18a. L'augmentation de son expression provoque une chute de l'expression de sa cible HSF2 qui régule la protéine de choc thermique HSP70/HSPA2. Le faible taux d'HSPA2 est une autre explication de l'apoptose des cellules germinales dans notre modèle. Nous montrons aussi que ce phénotype est irréversible lorsque l'exposition à lieu chez le nouveau-né alors qu'il est réversible quand l'exposition à lieu à l'âge adulte. Ces données suggèrent que l'exposition néonatale à l'estradiol benzoate induit une programmation développementale de l'hypospermatogenèse.Enfin, les anomalies tissulaires d'expression des miRNAs se retrouvent au niveau sanguin, suggérant leur utilisation potentielle comme biomarqueurs. Nous avons validé cet aspect chez l'homme en montrant que l'expression des miR29s et du miR-18a était plus élevée chez les patients oligo- ou azoospermiques que les chez patients normospermiques.En conclusion, nos résultats indiquent que l'hypospermatogenèse due à une apoptose chronique des cellules germinales observée chez l'animal adulte après exposition néonatale à l'EB met en jeu une modification d'expression de plusieurs effecteurs épigénétiques clés: miR-29s, miR-18a et DNMTs. De plus, les miR-29s et miR-18a pourraient être de nouveaux biomarqueurs circulants non invasifs de la stérilité masculine dans le contexte d'une oligo ou azoospermie chez l'homme.