Les tumeurs sont caractérisées par une croissance exacerbée ainsi qu’une capacité à pouvoir se disséminer dans l’organisme. Ces deux aspects sont assurés en partie par une expression et une sécrétion soutenues de protéases. Plus particulièrement, une expression importante et une délocalisation de la protéase à cystéine cathepsine B corrèle avec les pouvoirs métastatiques de plusieurs types de tumeurs. La cathepsine B est une protéase lysosomale dont le rôle majeur est de dégrader les protéines en fin de vie. Dans les cancers colorectaux, l’épithélium colique possède une importante activité cathepsine B dès l’apparition d’adénomes précoces, mais aussi dans des tumeurs avancées et métastatiques. Par ailleurs, une expression et une activité importante de cette enzyme sont des indices de mauvais pronostics de survie chez les patients atteints de cancers colorectaux. Le but de ce travail a été d’évaluer l’importance de la cathepsine B dans les processus tumorigéniques de lignées cancéreuses colorectales. Pour cela, nous avons analysé les statuts d’expression, de sécrétion et d’activité de la cathepsine B dans les cellules normales HIEC comparativement à sept lignées cancéreuses colorectales humaines. La cathepsine B est sécrétée par les lignées cancéreuses et par les cellules HIEC qui expriment néanmoins de hauts niveaux de cathepsine B intracellulaire et sécrètent la forme non-active de la cathepsine B. Par ailleurs, nous avons employé la technique d’interférence à ARN ciblant spécifiquement les transcrits de la cathepsine B dans deux lignées cancéreuses colorectales afin d’en évaluer l’impact sur leurs capacités de croissance et d’invasion. Le ciblage de la cathepsine B réduit de manière modeste la croissance sur plastique de ces deux lignées cancéreuses ; cependant, leur potentiel à former des colonies en indépendance d’ancrage ainsi que leur capacité à migrer et envahir la matrice extracellulaire sont drastiquement affectés par la baisse de cathepsine B. En parallèle, le ciblage pharmacologique des formes actives et sécrétées de la cathepsine B réduit les pouvoirs d’invasion des cellules cancéreuses sans interférer avec leur capacité à former des colonies en indépendance d’ancrage. De plus, nous avons pu montrer que le ciblage moléculaire de la cathepsine B dans les deux lignées cancéreuses réduit de manière importante leurs capacités tumorigéniques chez la souris. L’analyse biochimique des tumeurs sous-exprimant la cathepsine B révèle des niveaux plus importants de l’inhibiteur du cycle cellulaire p27[indice supérieur Kip1] ainsi qu’une réduction de la cycline B. Enfin, nous avons montré que la cathepsine B a la capacité de cliver directement l’inhibiteur p27[indice supérieur Kip1], contribuant ainsi à sa dérégulation dans le cancer colorectal. De plus, la génération d’un mutant de p27[indice supérieur kip1] non clivable par cette enzyme permet d’augmenter de manière significative la stabilité de l’inhibiteur. En résumé, l’ensemble de ces travaux montre que la cathepsine B est un acteur important dans les caractères tumoraux des cellules cancéreuses colorectales et que son ciblage moléculaire et/ou pharmacologique pourrait être une approche valide pour réduire l’expansion de ces tumeurs chez l’humain.

Résumé: La majorité des femmes ayant un cancer du sein en stade précoce sont traitées par radiothérapie impliquant souvent l’irradiation du sein entier. Malgré l’efficacité de cette modalité de traitement, la dose de radiation n’est pas optimale pour éliminer toutes les cellules cancéreuses résiduelles, mais plutôt pour obtenir les meilleurs résultats à long terme avec le moins de complications possibles. Les effets secondaires observés résultent tous de processus inflammatoires engendrés par la radiation. L’augmentation de l’expression et de l’activité de molécules inflammatoires, notamment la cyclooxygénase-2, dans les tissus normaux et malins stimulent l’invasion et l’angiogenèse tumorales, deux mécanismes importants menant à l’établissement de métastases. Le but global de ce projet de recherche est d’améliorer la radiothérapie en tentant de réduire la récurrence du cancer du sein. Les objectifs spécifiques étaient de déterminer grâce à l’imagerie par résonance magnétique que l’irradiation du stroma sain pouvait augmenter in vivo la capacité d’invasion des cellules cancéreuses du sein, stimuler la néovascularisation tumorale et qu’une co-administration à la radiothérapie d’un agent anti-inflammatoire inhibiteur sélectif de la cyclooxygénase-2 pouvait prévenir l’augmentation radio-induite de cette invasion. Dans notre étude, nous avons établi une méthode utilisant l’imagerie par résonance magnétique pour mesurer rapidement l’angiogenèse in vivo chez la souris dans des implants de Matrigel. Cette méthode servira ultérieurement à analyser l’effet de la radiation sur l’angiogenèse tumorale. Nous avons également suivi chez un modèle de souris l’invasion des cellules cancéreuses mammaires implantées après irradiation du tissu sain. Nous avons démontré que l’irradiation du tissu sain augmente l’invasion des cellules cancéreuses mammaires. L’invasion radio-induite est stimulée par une irradiation unique de 30 Gy tout comme avec un protocole d’irradiations fractionnées de 5x7,5 Gy se rapprochant plus des doses utilisées en clinique. Ensuite, un traitement avec un inhibiteur sélectif de cyclooxygénase-2, soit le NS-398, a été effectué. Le NS-398 limite l’augmentation radio-induite de l’invasion. Ces résultats supporteraient le développement de nouveaux traitements basés sur des inhibiteurs de COX-2 pour augmenter l’efficacité de la radiothérapie chez les femmes ayant un cancer du sein. / Abstract: Most women with early breast cancer are treated with radiotherapy to the whole breast. Despite the efficiency of this treatment, the dose of radiation is not calculated to eliminate all the residual cancer cells, but rather to obtain the best long-term results with minimal side-effects. The observed side-effects all result from inflammatory processes caused by radiation. Increase of inflammatory molecules expression and activity, such as cyclooxygenase-2, in normal and malignant tissues induce invasion and tumour angiogenesis. Both of these important mechanisms lead to metastasis formation. The general aim of this research project is to improve radiotherapy by decreasing breast cancer recurrence. Specific objectives were to determine with magnetic resonance imaging that irradiation of normal tissues could increase breast cancer cells invasiveness in vivo, stimulate tumour neovascularization and prevent radiation-enhanced invasion by the administration of an anti-inflammatory agent inhibiting selectively the cyclooxygenase-2 during radiotherapy. In this study, we have developed a new assay to monitor angiogenesis in Matrigel plugs in live mice using magnetic resonance imaging. This method would be a promising tool to test the effect of radiation on tumour angiogenesis. We also followed in a mouse model the invasion of mammary cancer cells implanted post-irradiation of healthy tissues. We demonstrated that irradiation of healthy tissues leads to an increase in mammary cancer cells invasion. Radiation-induced invasion was observed with a unique 30 Gy dose as well as with a more clinically-relevant fractionated protocol consisting in 5 irradiations of 7.5 Gy. Then, mice were treated with NS-398, a selective inhibitor of cyclooxygenase-2. NS-398 limits the increase of invasion stimulated by radiation. These results could support new treatments development based on COX-2 inhibition to increase radiotherapy efficiency for women with breast cancer.

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

Abstract Exotic plant species may facilitate their invasion into native communities through the modification of ecosystem disturbances such as fire regimes. Where frequent fires are common, invasive plants that suppress fire may induce a positive feedback which further suppresses fire and promotes their continued invasion. In the pine rockland savanna ecosystem of south Florida, the frequent understory fire regime may be altered by the fire-resistant invasive shrub Brazilian pepper (Schinus terebinthifolius). In this thesis, I document the interaction of Brazilian pepper and fire in these savannas. I show that fire causes significant (30%-50%) mortality among low-density populations of Brazilian pepper. However, Brazilian pepper exhibits rapid growth and reproduces quickly following fire, and in the absence of fire it has a low mortality rate. Furthermore, Brazilian pepper can cause a reduction in fire temperature from 47° C at low densities, to almost 200° C at high densities, where it can completely impede fire spread. This creates the potential for Brazilian pepper to initiate a fire-suppressing feedback if it can reach a density threshold during extended fire-free intervals. At a landscape scale, I analyzed digital aerial photographs to show that fire frequency correlates with the extent of Brazilian pepper invasion into pine savanna fragments in southern Florida. In savannas where fire is frequent, Brazilian pepper does not heavily invade, but savannas that are heavily invaded tend to be unburned for more than 20 years. This supports both the regulation of low-density Brazilian pepper populations by fire, and the potential for high-density Brazilian pepper populations to suppress fire and facilitate further invasion.

Glioblastoma Multiforme (GBM) is an aggressive and fatal cancer of the brain. It is characterized with augmented morbidity and elusion to therapies due in part to the incessant infiltration and spread of tumor cells in normal brain. We investigated the function of Matrix metalloproteinase-1, an important enzyme noted to be responsible for invasion in other cancers, in GBM and its regulation by epidermal growth factor receptor (EGFR) signaling. Previous studies from our laboratory demonstrated elevated levels of MMP-1 in GBM. Further studies indicated the involvement of MMP-1 in GBM invasion. The GBM cell lines T98G, U251MG and U87MG were used for this study. In T98G cell lines, inhibition of MMP-1 by siRNA significantly suppressed basal in vitro invasion without impacting cell viability. The over-expression of MMP-1 was accomplished in U251MG and U87MG using the mammalian expression vector, pIRES, encoding full length MMP-1 cDNA. The MMP-1 over-expressing U251MG and U87MG cells exhibited significantly enhanced invasion in vitro with no modification in the cell proliferation rates. A majority of GBM patients present defective EGFR signaling due to over-expression, amplification or mutation in the receptor. MMP-1 is known to be up-regulated by various stimulatory agents including growth factors. We examined the regulation of MMP-1 by EGFR activation and observed the induction of MMP-1 after EGF treatment. Inhibition of the receptor by pharmaceutic inhibitor treatment and genetic approaches led to reduction in MMP-1 levels. We also observed that this regulation is primarily mediated by the downstream MAPK pathway. Inhibition of MAPK and not PI3K pathway resulted in diminished MMP-1 protein levels even in the presence of EGF. These studies demonstrate the importance of the EGFR-MAPK signaling pathway in the induction of MMP-1 in glioma cell lines. In addition, MMP-1 plays a role in glioma cell invasion in vitro. These results along with the reports of MMP-1 over-expression in GBM warrant future studies examining the function of MMP-1 in vivo.

Anaplasma phagocytophilum is an obligate intracellular bacterium that infects neutrophils to cause the emerging tick-transmitted disease, human granulocytic anaplasmosis (HGA). Following entry, the pathogen replicates within a host cell-derived vacuole that fails to mature along the endocytic pathway, does not acidify, and does not fuse with lysosomes. Selective fusogenicity is prototypical of many vacuole-adapted pathogens and has been attributed, at least in part, to pathogen modification of the vacuolar inclusion membrane and/or to selective recruitment or exclusion of host trafficking regulators. As a result, the A. phagocytophilum-occupied vacuolar membrane (AVM) provides a unique interface to study the host-pathogen interactions critical to A. phagocytophilum intracellular survival. Diverse vacuole-adapted pathogens; including Chlamydia, Legionella, and Salmonella; selectively recruit host Rab GTPases to their vacuolar membranes to establish replicative permissive niches within their host cells. Rab GTPases coordinate many aspects of endocytic and exocytic cargo delivery. We determined that the A. phagocytophilum-occupied vacuole (ApV) selectively recruits a subset of fluorescently-tagged Rabs that are predominantly associated with recycling endosomes. Another emerging theme among vacuole-adapted pathogens is the ability to hijack ubiquitin machinery to modulate host cellular processes. Mono- and polyubiquitination differentially dictate the subcellular localization, activity, and fate of protein substrates. Monoubiquitination directs membrane traffic from the plasma membrane to the endosome and has been shown to promote autophagy. We show that monoubiquitinated proteins decorate the AVM during infection of promyelocytic HL-60 cells, endothelial RF/6A cells, and to a lesser extent, embryonic tick ISE6 cells. Importantly, tetracycline treatment concomitantly promotes loss of the recycling endosome-associated GFP-Rabs and ubiquitinated proteins and acquisition of the late endosomal marker, Rab7, and lysosomal marker, LAMP-1, implicating bacterial-derived proteins in the ApV's altered fusogenicity. Therefore, we rationalized that A. phagocytophilum-encoded proteins that associate with the AVM may establish interactions with the host cell that are important for intracellular survival. By focusing on A. phagocytophilum proteins that are induced during host infection, we identified the first two bacterial-encoded proteins -- APH_1387 and APH_0032 -- that modify the AVM. Although functional studies are hindered by the lack of a system to genetically manipulate Anaplasma, the pathobiological roles of APH_1387 and APH_0032 are likely unique, as both proteins exhibit very little or no homology with any previously described protein. APH_1387 and APH_0032 are present at the cytoplasmic face of the AVM, therefore they likely interact with host proteins. We demonstrate that ectopic expression of APH_1387 and APH_0032 inhibits the ApV development in A. phagocytophilum infected cells. The results presented in this dissertation contribute to our understanding of how A. phagocytophilum modifies the vacuolar membrane in which it resides to establish a safe haven and evade lysosomal degradation.

En oncologie, l’anatomopathologie est le « gold standard » pour le diagnostic et l’évaluationpronostique de lésions tumorales à l’échelle tissulaire. Depuis peu, les spectroscopiesvibrationnelles, notamment IR, représentent des axes de développement prometteurs pour cettespécialité en ouvrant la voie à l’histologie spectrale. Bien que « la preuve de concept » de cettedémarche soit maintenant réalisée, il reste encore de nombreux points à traiter avant un transfertvers la clinique. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à deux d’entre eux, impliqués dans lavitesse d’obtention, la qualité et le contenu informatif des images spectrales ; à savoir ledéparaffinage numérique des coupes tissulaires et la construction automatique et non supervisée deces images par biométrie floue. Afin de s’affranchir du déparaffinage chimique, nous avons montréque comparativement à l’ICA-NCLS, la méthode de prétraitement des spectres IR par EMSCs’avère la plus adaptée à l’élimination de la signature spectrale de la paraffine. Cette étape permetdonc l’utilisation directe de coupes tissulaires conventionnelles en histologie spectrale et rendpossible des études rétrospectives. La construction d’images spectrales capables de révéler les zonestumorales et les différentes structures tissulaires nécessite des méthodes performantes declassification des données IR. Basé sur la classification floue (FCM, Fuzzy C-Means), nous avonsmis au point un algorithme permettant d’optimiser le nombre de classes K et le paramètre de flou mde façon automatique et simultanée. L’algorithme a été testé au niveau de différents types decancers cutanés comme des carcinomes basocellulaires (BCC), spinocellulaires (SCC), maladies deBowen et mélanomes et comparé aux classifications « dures », comme le K-means (KM) etl’analyse par classification hiérarchique (ACH). Les images FCM révèlent une forte hétérogénéitéintra-tumorale pour les BCC, SCC et mélanomes et permettent de mieux caractériserl’interconnectivité entre les structures tissulaires saines et tumorales. De plus, pour certainestumeurs infiltrantes comme les SCC, un front d’invasion tumoral est mis en évidence ainsi que sesconnexions avec le tissu environnant. En conclusion, l’ensemble de ces résultats souligne le fortpotentiel de l’association microspectroscopie IR/biométrie floue pour la caractérisation de lésionstumorales / In oncology, anatomical pathology is the "gold standard" for diagnosis and prognostic evaluation of tumor lesions on a tissue scale. Since recently, vibrational spectroscopies, especially IR spectroscopy, represent promising guidelines of development for this specialty paving the way for spectral histology. Although "proof of concept" of this approach is now done, there are still many issues before its transfer into the clinic. In this study we focused on two important issues, namely digital dewaxing of the paraffin-embedded tissue sections, and automatic and unsupervised construction of spectral images by fuzzy biometric methods, which are rapid and provide high quality content spectral information.In order to overcome the chemical dewaxing, we have shown that compared to the ICA-NCLS, the IR spectra preprocessing method by EMSC is better for the elimination of paraffin spectral signature. This step thus allows the direct use of conventional tissue sections in spectral histology and enables retrospective studies. The construction of spectral images which reveal tumor areas and the different tissue structures requires efficient methods of IR data clustering. Based on the fuzzy clustering (FCM, Fuzzy C-Means), we developed an algorithm permitting to automatically and simultaneously optimize the number of clusters K and the fuzzy parameter m. This algorithm was applied to different types of skin cancers such as basal cell carcinomas (BCC), squamous cell carcinomas (SCC), Bowen's diseases and melanomas and compared with the "hard" clustering methods as K-means (KM) and Analysis by Hierarchical Clustering (AHC). The FCM images reveal strong intratumoral heterogeneity for BCC, SCC and melanomas and allow better characterization of the interconnectivity between the tumor and healthy tissue structures. In addition, for some invasive tumors such as SCC, a tumor invasive front is highlighted as well as its connections with the surrounding tissue. In conclusion, all these results highlight the potential of the IR microspectroscopy/fuzzy biometric methods association for characterization of tumor lesions.

(in English) The thesis discusses the government of the most recent military dictatorship in Argentina in 1976-1983. The first chapter defines the basic concepts that are important for the proper interpretation of the work and provides a brief overview of the political developments and the situation in the country in the 20th century that preceded the last military coup. The main part of the thesis gives the characteristics of the period 1976-1983, that is rise to power, action and fall of the military dictatorship with a reflection of the development of relations with the USA and Argentina in this period of time. It also delivers a view of the Falklands War, which accelerated the transition from dictatorship to democracy in Argentina. The work also includes insight into the present in the context of the impact of the seven-year military junta to Argentine society as well as the question of the future of the islands, in the context of the continuing recognition of Argentina's claims to sovereignty over the islands.

Doctor of Philosophy / Department of Plant Pathology / James Stack / The trade of food, plant, and animal products has increased the worldwide movement and establishment of exotic pathogens with dramatic negative impacts on plant systems. Fusarium proliferatum is a broad host-range pathogen and among the most common maize pathogens globally. It is often seed-borne and symptomless in maize, making it a high risk for introduction in maize and other grains. Considering the global distribution of maize and the wide host range and production of mycotoxins by F. proliferatum, a better understanding of its life history is needed. To provide markers for tracking F. proliferatum in laboratory experiments, strains of F. proliferatum were transformed to express a green fluorescent protein (GFP). Active dispersal (at least 1.5cm at 25°C and -50mb soil matric potential) and colonization of organic matter in nonsterile field soil was demonstrated in soil microcosms. Fusarium verticillioides is commonly isolated from maize seed also colonized by F. proliferatum. A red fluorescent (mRFP) F. verticillioides transformant was developed to study competition with F. proliferatum. For quantification in host tissues, a TaqMan multiplex qPCR protocol was developed using primer and probe sets targeting fragments of the green and red fluorescence genes to detect F. proliferatum and F. verticillioides, respectively. Prior colonization of maize tissues by F. verticillioides (p=0.6749) and other seed-borne microorganisms (p=0.1910) did not affect subsequent colonization by F. proliferatum. Genotyping-by-sequencing (GBS) was used to identify genetic markers in F. proliferatum. Primer sets based GBS markers were designed to allow detection of specific isolates in field experiments. F. proliferatum populations were characterized from maize seed prior to planting and again after harvest. End-point PCR identified F. proliferatum isolates containing the GBS marker. AFLP-fingerprinting indicated that 23 of the 817 F. proliferatum isolates contained the molecular marker and were genetically related to the original isolate. Based on the subclade and percentage similarity in UPGMA phylogenetic trees, and the population grouping observed in STRUCTURE and Principal Coordinate Analysis, these isolates could have a single origin and be clonal. Understanding the life cycle of F. proliferatum is critical for learning more about the risk of introducing seed-borne exotic isolates into new environments.

Le cancer du sein triple négatif (TNBC) représente entre 15-20% des cancers du sein et est l'un des types les plus agressifs. De plus, un sous-groupe de ces patientes est résistant à la radiothérapie (RT) et développe fréquemment une récidive hâtive de la maladie. Des études précédentes ont démontré que l’inflammation induite par la RT accélère la progression du cancer et le développement des métastases. Cette hypothèse a donc été validée dans un modèle pré-clinique de TNBC en implantant les cellules de carcinome de souris triple négatives D2A1 dans les glandes mammaires de la souris Balb/c. Premièrement, la tumeur primaire à été irradiée à une dose sous-curative une semaine post-implantation des cellules. En deuxième lieu, le tissu mammaire de la souris a été pré-irradié avant d'implanter les cellules cancéreuses afin de bien discerner l'effet du microenvironnement irradié sur celles-ci. Ces deux modèles ont mené à une augmentation significative des cellules tumorales circulantes ainsi que du nombre de métastases pulmonaires. Plusieurs molécules inflammatoires dont l'interleukine-1 bêta (IL-1β), l'interleukine-6 (IL-6) ou encore la cyclooxygénase 2 (COX-2) ont été identifiées comme facteurs clés impliqués dans la migration radio-induite des cellules cancéreuses du sein. Conséquemment, un inhibiteur large-spectre comme la chloroquine (CQ), entre autres utilisé comme traitement anti-malarien et anti-inflammatoire, a su prévenir ces effets secondaires associés à la RT. Étant donné que l'action de la CQ est peu sélective, une répression de l'expression de l'ARNm de la métalloprotéinase (MMP) de membrane de type 1 (MT1-MMP), une MMP de surface impliquée notamment dans la migration cellulaire, l'invasion tumorale et l'angiogenèse, a été réalisée afin d'éclaircir le mécanisme d'inhibition des métastases radio-induites. Cette répression de la MT1-MMP prévient la formation des métastases pulmonaires radio-induites, démontrant ainsi un des mécanisme important de l'invasion radio-induite. Ce résultat confirme donc l'importance de la MT1-MMP dans ce phénomène et son potentiel comme biomarqueur de prédiction de l'efficacité des traitements de RT, particulièrement chez les patientes atteintes de TNBC.