La neuroinflammation est présente dans la vaste majorité des maladies neurologiques et est soupçonnée de contribuer de façon importante à un éventail de pathologies causées, entre autres, par une dégénérescence neuronale. Que les événements neuroinflammatoires surviennent en période développementale ou au sein du cerveau mature, plusieurs composantes de la réponse inflammatoire sont susceptibles de participer à la dégénérescence neuronale, lesquelles varient selon le contexte pathologique. Cette thèse porte sur l'identification de nouveaux acteurs potentiels contribuant aux dommages neuronaux dans différents contextes, en plus de porter une attention sur le rôle de ces acteurs en conditions physiologiques. En premier lieu, il est question de la contribution des voies dépendantes du myeloid differentiation primary response gene 88 (MyD88) - une protéine adaptative cruciale à la signalisation de la majorité des récepteurs toll-like et aux interleukines-1 et -18 - à la dégénérescence des neurones dopaminergiques des systèmes nerveux centraux et entériques. Les résultats de ces études démontrent une contribution importante de ces voies à la dégénérescence des neurones dopaminergiques du plexus myentérique, par opposition à une absence d'implication de ces mêmes voies au niveau du cerveau. De plus, nous rapportons une participation potentielle des voies dépendantes de MyD88 aux fonctions cognitives et motrices. En second lieu, la contribution de la réponse neuroinflammatoire a été examinée dans un contexte de dégénérescence neuronale induite par une lésion excitotoxique durant une période critique du développement cérébral. Les résultats de cette étude démontrent que le blocage de la neuroinflammation prévient l'apparition de signes pathologiques tels la mort neuronale ainsi que les déficits comportementaux. Cette étude identifie également une nouvelle cible thérapeutique anti-inflammatoire potentielle, soit le récepteur métabotropique du glutamate de type 5 (mGluR5) exprimé sur la microglie activée. Dans son ensemble, cette thèse présente des évidences du rôle critique de la réponse inflammatoire à la dégénérescence neuronale dans deux contextes expérimentaux pathologiques différents, en plus de mettre en évidence le potentiel des voies dépendantes de MyD88 et le mGluR5 dans le développement de stratégies thérapeutiques pour des maladies telles que le Parkinson et la schizophrénie.

L'interféron-y est une cytokine produite entre autres par les lymphocytes T effecteurs et est impliquée dans la réponse immunitaire ainsi que dans les maladies inflammatoires de type Thl. Les intégrines liant le collagène ont été récemment impliquées dans les maladies inflammatoires de type Thl. Puisque les lymphocytes T effecteurs expriment ces intégrines, nous avons émis l'hypothèse que l'adhésion des lymphocytes T au collagène peut être impliquée dans la régulation de l'expression de l'interféron-y. Nous avons déterminé que le collagène de type I, par l'intermédiaire de son récepteur, l'intégrine oc2pi, augmentait significativement l'expression et la production de l'interféron-y induite par le TCR. Des expériences d'inhibition ont démontré que les MAP kinases ERK et JNK, mais pas p38 sont nécessaires pour la production d'interféron-y et que le collagène de type I augmentait significativement l'activation de ces deux MAP kinases. Le collagène de type I augmente également l'activation de la voie PI-3 kinase/AKT qui est aussi nécessaire à l'expression de l'interféron-y. Par contre, le collagène de type IV, liant l'intégrine al pi, n'augmente pas l'expression d'interféron-y, probablement dû au fait qu'il n'augmente pas l'activation de JNK induite par le TCR. Nos résultats suggèrent que l'intégrine oc2pi exprimée chez les lymphocytes T effecteurs peut contribuer au développement des maladies Thl en augmentant l'expression de l'interféron-y. Ainsi l'intégrine a2pi pourrait être une cible thérapeutique potentielle dans le traitement des maladies inflammatoires de type Thl. / Interferon-y is a cytokine produced by Thl cells and is involved in cell-mediated immune response and Thl inflammatory diseases. Collagen binding integrins have recently been involved in the development of Thl inflammatory diseases. Since Thl cells express these integrins, we hypothesized that adhesion of T cells to collagens could be involved in regulating the expression of interferon-y. We demonstrated that collagen type I, through its receptor the integrin a2pi, augmented significantly the expression and production of interferon-y induced by the T cell receptor (TCR). Inhibition studies demonstrated that the MAP kinases ERK and JNK but not p38 were necessary for interferon-y production and that collagen type I augmented significantly the TCR-dependant activation of these two MAP kinases. Similarly, collagen type I also augmented the activation of the PI-3 kinase/AKT pathway which is also required for the expression of interferon-y. Our results indicate that the a2|31 integrin expressed on effector T cells can participate in development of Thl diseases by augmenting the expression of interferon-y through the ERK, JNK and PI-3 kinase/AKT pathways. In contrast, collagen type IV, which binds to a l (31 integrin, does not increase interferon-y expression probably because it does not increase TCR-dependant activation of JNK. Our study suggests that a2(31 integrin could contribute to Thl diseases by increasing the production of interferon-y and therefore could be a potential target in the treatment of Thl inflammatory diseases.

La réaction inflammatoire est un mécanisme de défense de l’hôte, toutefois, dans certaines circonstances, il arrive que cette réaction se retourne contre l’organisme. Il est donc important de comprendre l’origine de ce problème afin d’y trouver des solutions. Une étape majeure de la réaction inflammatoire est la migration des leucocytes du sang vers la région affectée. De ces cellules, le neutrophile est le premier à se rendre au site inflammatoire. Outre son rôle de défense de première ligne, le neutrophile a également la capacité de libérer divers médiateurs qui lui permettent d’orchestrer la réponse immunitaire. Le neutrophile est un réservoir majeur de protéines S100A8, S100A9 et S100A12. Depuis une vingtaine d’années, ces protéines ne cessent d’être associées à diverses pathologies infectieuses ou inflammatoires. Elles sont en effet détectées à de fortes concentrations dans le sérum de patients atteints d’arthrites, de maladies inflammatoires de l’intestin, de tuberculose, etc. Elles sont au demeurant des marqueurs sensibles de l’activité de ces maladies. Des études indiquent que ces protéines sont sécrétées dans des conditions inflammatoires et qu’elles exercent dans le milieu extracellulaire des fonctions pro-inflammatoires. Plus particulièrement, elles sont associées à la migration des leucocytes. Toutefois, les mécanismes d’action précis de ces protéines restent à élucider. Dans ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés aux rôles des protéines S100 dans la migration transendothéliale et tissulaire des neutrophiles. Nous avons observé que l’ajout de la protéine S100A9, dans des modèles in vitro, favorise l’adhésion des neutrophiles d’une part à l’endothélium et d’autre part à la fibronectine par l’activation des intégrines β2 et favorise ainsi la migration de ces cellules au site inflammatoire. S100A9 joue donc un rôle d’amplificateur de la réponse inflammatoire. Ces travaux nous aident à mieux comprendre le rôle des protéines S100 dans l’inflammation et plus particulièrement dans la migration des neutrophiles. Ces protéines constituant des cibles thérapeutiques potentielles, il est donc important de détailler leurs rôles dans le contexte inflammatoire. / Inflammation is one of the body’s defence mechanisms. In some cases, this reaction can be detrimental to the host it is supposed to protect. It is thus important to understand the origin of such reactions in order to find solutions. A key step of inflammatory reactions is leukocyte migration from blood to the injured area. Among leukocytes, neutrophils are the first to reach the inflammatory site. In addition to their role as the body’s first line of defence, neutrophils also help orchestrate the immune response through the release of inflammatory mediators. The neutrophils are a major reservoir of S100A8, S100A9, and S100A12 proteins. In the past 20 years, these proteins have been increasingly associated with various infectious and inflammatory diseases as they were detected at high concentrations in the serum of patients suffering from arthritis, inflammatory bowel diseases and tuberculosis to name a few. Moreover, they were shown to be sensitive markers of these diseases’ activity. Some studies have indicated that these proteins are secreted in inflammatory conditions and that they have pro-inflammatory activities in the extracellular space. Specifically, they were associated with leukocyte migration. However, the precise mechanisms through which these proteins affect the inflammatory response remain to be elucidated. In this work, we investigated the roles of S100 proteins in neutrophil transendothelial and tissue migration. We observed that S100A9 protein increased neutrophil adhesion to the endothelium and fibronectin by activating β2 integrins which led to the stimulation of cell migration to the inflammatory site in in vitro models. This work provided insight on the roles of S100 proteins in inflammation and more specifically in neutrophil migration. As these proteins represent potential therapeutic targets, it remains important to further understand their roles in inflammatory conditions.

La sténose aortique (SA) est une maladie s'apparentant à l'athérosclérose caractérisée par la présence de lipoprotéines à l'intérieur de la valve, d'inflammation chronique, de remodelage et de calcification de la valve aortique. La SA est la première cause de remplacement valvulaire en Amérique du Nord et en Europe et il s'agit de la troisième maladie cardiovasculaire en importance après la maladie coronarienne et l'hypertension. Le seul traitement pour la SA sévère demeure le remplacement de la valve aortique. L'infiltration de lipoprotéines dans la valve aortique entraîne l'oxydation de ces lipoprotéines, qui sont alors à l'origine de la formation de cellules spumeuses et des processus d'inflammation chronique, de remodelage et de calcification. Les lipoprotéines, particulièrement des LDL oxydées (ox-LDL), peuvent être mesuré dans le plasma sanguin et ces ox-LDL sont en lien avec le remodelage de la valve et pourraient être un marqueur de ce processus dans la SA.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [131]-153. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

L'obésité est maintenant reconnue comme un état inflammatoire chronique de faible ampleur caractérisé par une surproduction anormale de facteurs inflammatoires par le tissu adipeux. La protéine stimulant l'acylation (ASP) stimule la synthèse des triglycérides et le transport du glucose via son récepteur, le C5L2. L'objectif de ce projet était d'examiner les effets de l'ASP dans un contexte inflammatoire relié à l'obésité. Les résultats ont démontré une augmentation de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires après un traitement avec l'ASP chez les adipocytes mais non chez les macrophages. Parallèlement, le C5a (une anaphylatoxine se liant également au C5L2) inhibe en général la sécrétion des adipokines autant chez les adipocytes que chez les macrophages. Un effet synergique de l'ASP sur la production de MCP-1 et de l'adiponectine est observé lorsque les macrophages sont mis en contact direct avec les adipocytes. En contrepartie, l'ajout de l'ASP dans du milieu conditionné de macrophages n'a pas démontré d'effet additionnel sur la sécrétion des adipokines chez les adipocytes. Nos données ont également permis de démontrer que la réponse inflammatoire induite par l'ASP est en partie régulée par les voies de signalisation NFKB et PI3Kinase chez les adipocytes. Ces résultats suggèrent que l'ASP jouerait un rôle amplificateur dans la réponse inflammatoire des adipocytes, mais pas des macrophages, en stimulant la sécrétion de certains médiateurs inflammatoires via NFKB et PBKinase. Une compréhension détaillée des implications physiologiques de l'ASP permettrait éventuellement de saisir son potentiel thérapeutique.

L’inflammation chronique peut jouer un rôle important durant le développement de la pathogenèse associée à l’obésité. Il a été démontré que certains probiotiques (Lactobacillus, Bifidobacterium) pouvaient prévenir l’obésité et l’inflammation en réduisant la libération de lipopolysaccharides (LPS) par les cellules épithéliales intestinales. Ces probiotiques ont réduit le poids des cellules adipeuses (le nombre et la grosseur) en diminuant la libération des cytokines pro-inflammatoire (IL-6, TNF-α). Aucun produit laitier contenant des probiotiques avec des effets anti-inflammatoires et anti-obésité sont présentement disponibles en Amérique du Nord. La viabilité des probiotiques est importante durant la fabrication et l’entreposage des produits laitiers puisqu’un fromage (50 g) et un yogourt (100 g) doivent contenir au moins 109 unité formant une colonie (ufc) d’une souche spécifique de probiotique avec des allégations santé. Ainsi, cette étude se concentre sur la viabilité et les propriétés technologiques, anti-inflammatoire et anti-obésité de nouvelles souches probiotiques dans un yogourt et un fromage cheddar faibles en gras. Pour obtenir une bonne viabilité, il est essentiel de sélectionner les meilleures combinaisons de souches thermophiles (ferment du yogourt) ou de souches mésophiles (ferment du fromage) afin qu’ils soient compatibles avec les probiotiques. Durant la fabrication, les souches de bifidobactéries ont eu plus de difficulté à maintenir leur population cible de 109 bactéries par portion de fromage ou de yogourt que les souches de lactobacilles. Parmi les cinq candidats probiotiques, Bifidobacteria animalis ssp. lactis Bf141 et Lactobacillus rhamnosus Lb102 ont démontré les meilleurs effets anti-obésité et propriétés technologiques dans les produits laitiers. Les deux souches probiotiques ont survécu au passage gastro-intestinal. Les laits probiotiques ont permis de réduire le gain de poids corporel et le tissu adipeux blanc des souris comparativement au lait sans probiotique. La réduction de poids était plus importante avec la souche Bf141. L’effet anti-obésité a été plus important avec les laits qu’avec les yogourts. Le lait a donc été un meilleur vecteur que le yogourt pour les bactéries probiotiques ayant un effet anti-obésité. / Chronic Inflammation can play an important role in the development of the pathogenesis related with obesity. It has been demonstrated that some probiotics (Lactobacillus, Bifidobacterium) can prevent obesity and inflammation by reducing the liberation of LPS by intestinal epithelial cell. Probiotic have reduced adipose cells weight (size) by decrease the liberation of pro-inflammatory cytokine (IL-6, TNF-α). No dairy product containing anti-inflammatory and anti-obesity probiotics are currently available in North America. The viability of probiotic is important during the manufacture and the storage of dairy product since cheese (50 g) and yogurt (100 g) must contain at least 109 colony forming unity (cfu) of the specific probiotic strain with health claims. This study focuses on the viability and technological, anti-inflammatory and anti-obesity properties of new probiotic strains in low-fat yogurt and Cheddar cheese. To obtain a good viability, it is important to select the best combination of thermophilic strains to constitute a yogurt starter or Lactococcus strains to constitute a cheese starter to be compatible with probiotics. Bifidobacteria strains had more difficult to maintain a target population of 109 bacteria per serving cheese or yogurt than lactobacilli strains. Among five probiotic candidates, Bifidobacteria animalis ssp. lactis Bf141 and Lactobacillus rhamnosus Lb102 have demonstrated the best anti-obesity and technological properties in dairy products. The both probiotic strains survived to the gastrointestinal passage. The reduction of body weight gain and white adipose tissue of mice was more important with probiotics milks than milk without probiotic. Weight reduction was greater with Bf141 strain. The anti-obesity effect was greater with milks than with yogurts. Milk was therefore a better vector than yogurt for probiotic bacteria with anti-obesity effect.

Les maladies pulmonaires obstructives chroniques (MPOC) sont une cause importante de mortalité et de morbidité dans le monde. L'emphysème pulmonaire fait partie de ces maladies. Il est caractérisé par une inflammation pulmonaire chronique ainsi qu'un élargissement des alvéoles et aucun traitement efficace n'est disponible à ce jour. La préélafine est une protéine de petite taille (9.9 kDa) constituée de deux domaines distincts: un domaine cémentoïne dont la fonction est peu connue et un domaine WAP responsable de l'inhibition protéolytique. La fonction la plus connue de la préélafine est l'inhibition spécifique de peptidases à serine. Cette protéine possède aussi un pouvoir anti-inflammatoire et est un agent anti-microbien, notamment contre Pseudomonas aeruginosa. La préélafine est exprimée localement, entre autres au niveau des alvéoles pulmonaires, et son expression est augmentée lors de réactions inflammatoires. Mon projet de doctorat a consisté à étudier les fonctions de la préélafine dans le contexte de l'inflammation pulmonaire et de faire la relation entre sa structure protéique et ses fonctions biologiques. La première étude présentée dans cette thèse décrit l'effet de la préélafine sur l'inflammation et la destruction du tissu pulmonaire dans un modèle murin d'emphysème pulmonaire induit par l'élastase. Lors de ces expérimentations, nous avons démontré que la préélafine était efficace à diminuer l'accumulation de neutrophiles 24 heures après le traitement et qu'elle empêchait l'élargissement des alvéoles observé deux semaines après l'administration d'élastase. La préélafine permet aussi l'accumulation du granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) au sein des poumons. Ce facteur est associé à la réparation des alvéoles suite à des lésions et ce résultat suggère que la préélafine serait impliquée dans le processus de réparation tissulaire. Le deuxième article présente l'implication de la fonction anti-protéolytique de la préélafine dans sa capacité anti-inflammatoire et de protection pulmonaire en utilisant le même modèle animal. L'étude de deux mutants de la préélafine présentant des activités inhibitrices réduites démontre que les interactions hydrophobes entre l'inhibiteur et la peptidase au site Pl'- Sl' sont essentielles à l'inhibition protéolytique. La préélafine et ses variants sont tous efficaces à réduire la quantité de neutrophiles retrouvés dans les alvéoles 24 heures après le traitement des animaux à l'élastase. Ceci indique que la préélafine possède une fonction anti-inflammatoire dissociée de son inhibition protéolytique. Toutefois, la fonction anti-protéolytique de la préélafine est absolument nécessaire afin de préserver l'intégrité structurale pulmonaire et ainsi protéger contre les lésions emphysémateuses. L'inhibition protéolytique est aussi requise afin d'observer une augmentation du G-CSF dans les lavages bronchoalvéolaires (LBA). Finalement, des résultats complémentaires, joints en annexe, présentent l'effet de l'héparine sur l'inhibition de l'élastase neutrophilique humaine (ENH) par la préélafine et ses variants ainsi que la mise au point d'un nouveau système d'expression de la préélafine. Donc, nos travaux ont démontré que la préélafine était efficace à diminuer l'influx neutrophilique et à préserver le poumon contre la destruction suite à une réaction inflammatoire aigûe. Certaines de ces fonctions sont dissociées de la fonction inhibitrice de la préélafine. De plus, nos résultats suggèrent que la préélafine serait impliquée dans la réparation du tissu pulmonaire après que des dommages aient été causés à celui-ci. Ceci fait donc de la préélafine une molécule présentant un potentiel intéressant pour le traitement des personnes souffrant de maladies pulmonaires obstructives chroniques.

Les chimiokines sont parmi les premiers médiateurs de la réponse immunitaire inflammatoire. Le macrophage (M0) synthétise ces dernières et les relâche afin de recruter les leucocytes aux sites d'inflammation. L'expression des chimiokines est régulée principalement au niveau transcriptionnel. Un des facteurs reconnu comme étant impliqué dans leur régulation est le facteur de transcription AP-1. Cependant, aucun rôle dans l'induction des chimiokines n'a été identifié jusqu'à présent pour son co-activateur JABl. L'objectif des travaux présentés dans cette thèse était donc d'évaluer l'implication de JABl lors de l'expression des chimiokines par le M0, et d'étudier sa propre régulation cellulaire. Ainsi, nous avons démontré que l'induction de l'expression de chimiokines par le LPS (RANTES, MlP-la, MIP-lp, MIP-2, IP-10 et MCP-1) implique le facteur de transcripfion AP-1. De plus, il fut établi que 1'activation du M0 par le LPS induit la phosphorylation de JABl par les PKCa et p, et ce, principalement au niveau de son résidu serine en position 307. Enfin, puisqu'aucun régulateur de JABl ne fut identifié chez le M0 au repos jusqu'à présent, nous avons évalué la possibilité que la protéine tyrosine phosphatase (PTP) SHP-1 jouerait ce rôle, et ce, par le biais d'une interaction directe avec celui-ci. Il fut donc déterminé que chez le M0 au repos, la SHP-1 conserve l'activité de JABl à un niveau basai en s'y attachant. En absence de stimulation, cette interaction joue un rôle dans l'inhibition de l'expression de l'ARNm de quatre chimiokines (MlP-la, MIP-ip, MIP-2 et MCP-1) dépendante des cascades signalétiques des MAP kinases ERKl/2 et JNK, ainsi que de l'activité d'AP-1 et de JABl. Les travaux rapportés dans la thèse illustre donc le rôle de JABl dans l'expression des chimiokines essentielles lors de l'inflammation par le M0. Lors d'une stimulation au LPS, cette fonction semble être effectuée après sa propre phosphorylation par les PKC a et P, tandis qu'en absence de stimulation, l'expression indésirable de chimiokines par le M0 est en partie inhibée par l'interaction entre la PTP SHP-1 et JABl. Collectivement, ces résultats suggèrent un rôle positif pour JABl dans l'inflammation et révèlent deux nouveaux mécanismes pour sa propre régulation.

L'endométriose est une maladie gynécologique touchant les femmes en âge de procréer caractérisée par la présence de tissu endométrial ectopique, c'est-à-dire en dehors de la cavité utérine. Les femmes atteintes d'endométriose peuvent présenter divers symptômes parmi lesquels des douleurs pelviennes et de l'infertilité. Des dysfonctions du système immunitaire sont de plus en plus souvent suspectées comme un des éléments responsables de la pathogenèse de cette maladie ainsi que de l'infertilité associée. L'objectif général de ce projet est d'étudier l'implication dans l'infertilité associée à l'endométriose de deux molécules pro-inflammatoires aux propriétés variées et à l'expression anormalement élevée dans cette pathologie, MIF et PGE2. Nos résultats montrent que MIF favoriserait la capacitation des spermatozoïdes dans des conditions physiologiques mais pourrait également affecter leur fonction lorsqu'il se retrouve à des niveaux anormalement élevés comme lors de l'endométriose. Ceci suggère un rôle direct possible de MIF dans l'infertilité associée à l'endométriose. La stimulation des cellules ectopiques par MIF entraîne une libération accrue de PGE2, ceci via l'induction de COX-2. De plus, les MAPKs jouent un rôle dans ce phénomène. Par son effet inducteur sur la libération de PGE2, MlF pourrait favoriser l'aspect inflammatoire et le développement ectopique des lésions d'endométriose. L'effet de MlF sur la libération de PGE2 par les cellules endométriales ectopiques pourrait également expliquer les quantités élevées de cette prostaglandine dans le liquide péritonéal des femmes atteintes d'endométriose, un phénomène suspecté dans l'infertilité associée à cette maladie. En plus d'être un médiateur de l'inflammation, PGE2 est impliquée à de nombreux niveaux dans la reproduction. Finalement, nos travaux ont porté sur les enzymes de synthèse de PGE2 dans l'endomètre eutopique des femmes normales et l'endomètre eutopique et ectopique des femmes atteintes d'endométriose. Selon nos données, l'expression de certaines de ces enzymes est perturbée durant cette maladie, ce qui peut avoir des effets délétères sur la physiologie de la reproduction. L'endométriose et ses symptômes sont des phénomènes complexes ayant probablement plus qu'une seule origine. Parmi les nombreux facteurs à l'expression altérée dans l'endométriose, notre étude montre que MIF et PGE2 pourraient être de ceux jouant un rôle dans l'infertilité reliée à cette maladie.