Au niveau intestinal, le facteur de transcription Gata4 est exprimé dans les cellules épithéliales de la partie proximale de l’intestin grêle. Ce facteur est un régulateur de plusieurs gènes tel celui encodant la sucrase isomaltase. Quelques études ont aussi suggéré que ce facteur est impliqué dans le contrôle de l’expression de molécules de jonction, favorisant ainsi la polarisation des cellules épithéliales en culture. Dans notre laboratoire, des résultats tendent à démontrer que Gata4 est impliqué dans la réponse inflammatoire des cellules épithéliales en régulant, avec ses cofacteurs Cdx2 et Fog1, l’expression génique du peptide antimicrobien Pap1. In vivo, l’invalidation de Gata4 a montré que ce facteur de transcription est impliqué dans le maintien de l’identité et des fonctions du jéjunum par rapport à l’iléon. Cependant, aucune étude ne s’est intéressée à la régulation des molécules de jonction dans ce contexte. La présente étude a pour but de compléter l’étude de la régulation du gène Pap1 par Gata4 et d’étudier le rôle de Gata4 dans le contrôle de l’expression des molécules de jonction chez la souris. Nos résultats confirment le rôle du facteur de transcription Gata4 et de son corépresseur Fog1 dans le contrôle de l’expression de Pap1. La méthode d’interférence à l’ARN dirigée contre Fog1 a permis d’induire spontanément l’expression de Pap1 dans la lignée IEC-6/Cdx2. Chez la souris, la perte de Gata4 modifie l’expression de certaines molécules de jonction cellulaire. Des PCR quantitatifs et des immunobuvardages ont révélé que l’expression de plusieurs molécules de jonction est modulée en absence de Gata4. La Claudine 2 est la molécule de jonction dont l’expression est la plus induite autant au niveau de l’ARNm que de la protéine. Ces modifications entraînent une augmentation du passage paracellulaire du FITC-dextran fluorescent, ce qui suggère que l’épithélium est plus perméable aux macromolécules. Des infections orales par Salmonella Typhimurium ont révélé un passage accru de ces bactéries dans les animaux femelles. L’ensemble de ces travaux suggère que Gata4 est impliqué dans le contrôle de la perméabilité des jonctions intercellulaires ainsi que dans la protection des cellules épithéliales intestinales contre les bactéries.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

De nombreuses études montrent une corrélation nette entre les pics de pollution atmosphérique et la fréquence d'apparition de maladies respiratoires telles que l'asthme. La pollution par les particules de diesel (DEP ou Diesel Exhaust Particles) est en partie responsable de ces effets sur la santé. Cependant, le mode d'action de ces particules n'est pas totalement élucidé. Pour se défendre des agressions par des polluants ou des agents microbiens, la muqueuse respiratoire dispose d'un réseau d'immuno-surveillance constitué de cellules dendritiques (DC) localisées au sein de la muqueuse respiratoire. Les DC jouent un rôle clé dans le développement et le contrôle de la réponse immune locale, alors que l'épithélium bronchique participe au contrôle de la réaction inflammatoire. La discrimination du soi par rapport au non soi ou au soi modifié est effectuée par les Pattern Recognition Receptors (PRR) (notamment les Toll-like Receptors ou TLR, Scavenger Receptors ou SR) qui reconnaissent notamment les PAMP (Pathogen-Associated Molecular Pattern ou PAMP). De façon intéressante, les SR semblent impliqués dans l'élimination de particules inertes inhalées.<br />Le but de ce travail est d'étudier le dialogue entre l'épithélium bronchique et les DC dans un contexte d'exposition au polluant et/ou aux PAMP en se focalisant sur le rôle des molécules membranaires dans ces interactions, en particulier ICAM-1, les protéines de jonctions intercellulaires (PJI) et les SR.<br />Le kpOmpA, une protéine membranaire de Klebsiella pneumoniae, active les macrophages et les DC, et possède des propriétés immunomodulatrices. Notre but était d'étudier les interactions entre CEB et DC dans le contexte de l'exposition à un PAMP et les conséquences sur la réponse LcT. Nos résultats montrent que après inhalation de kpOmpA, l'épithélium bronchique participe au déclenchement de la réponse immune innée par le recrutement de précurseurs de DC myéloïdes par un mécanisme dépendant d'ICAM-1. Ces DC favorisent l'induction d'une réponse Th2. Cette étude démontre la participation active des CEB au développement de la réaction immunitaire en facilitant la transition entre l'immunité innée et acquise.<br />Au niveau intestinal, la capture des bactéries au niveau de la lumière intestinale par les DC implique l'expression de protéines de jonctions intercellulaires, permettant aux DC d'insinuer des pseudopodes entre les cellules épithéliales afin de capturer l'antigène sans rompre l'intégrité de la barrière épithéliale. Dans ce contexte, nous supposons que l'ouverture des jonctions intercellulaires de l'épithélium pourrait également permettre la capture de l'antigène dans la lumière bronchique et influer sur les fonctions des DC et. Nos résultats montrent que les DC expriment les protéines de jonctions adhérentes E-Cadhérine et β-Caténine et les protéines de jonctions serrées Occludine et ZO-1 à l'état basal. Les ligands de TLR modulent l'expression de ces protéines au niveau des ARNm et des protéines. Nous avons montré pour la première fois que la E-Cadhérine jouait un rôle clé dans la maturation des DC lors de l'établissement des jonctions intercellulaires entre CEB et DC.<br />Concernant les SR, les ligands de TLR modulent l'expression des SR au niveau des ARNm et des protéines contrairement aux DEP qui n'ont que peu d'effet. Associées aux ligands de TLR, les DEP modulent l'action des ligands des TLR sur l'expression des SR. Le prétraitement avec de l'ovalbumine maleylée et du dextran sulfate (agonistes des SR) bloque uniquement les effets d'une faible dose de DEP (1µg/ml) sur la maturation des DC et la sécretion de cytokines. En revanche, les ligands de SR n'ont pas d' effet sur la maturation ou encore la production d'espèces réactives de l'oxygène lorsque les DC sont exposées à une dose plus importante de DEP (10µg/ml). Ces données suggèrent la participation des SR au cours de la rèponse des DC aux DEP.<br />Ces données suggèrent l'importance des molécules d'adhésion comme l'ICAM-1 ou les PJI et des SR dans la réponse des cellules dendritiques de la muqueuse bronchique aux PAMP et aux DEP. De plus, ils confirment les interactions existantes entre ces deux types de stimuli

L'endothélium cornéen est une monocouche de cellules endothéliales cornéennes (CECs) situé sur la face postérieure de la cornée. Il crée une barrière perméable, en partie grâce aux jonctions intercellulaires. Une atteinte à cette monocouche mène à un œdème cornéen et à une perte de vision. Le seul traitement est la greffe de cornée provenant de donneur. Une alternative serait de multiplier les CECs en culture et recréer un endothélium cornéen sur un biomatériau biocompatible. Cela permettrait de traiter plusieurs patients à partir des cellules d'une seule cornée. Par contre, la formation des jonctions intercellulaires de CECs en culture doit être améliorée afin d'assurer la fonctionnalité de l'endothélium reconstruit. *In vivo*, les CECs reposent sur la membrane de Descemet ayant une rigidité entre 20 et 80 kPa. L'objectif 1 a pour but de déterminer comment la culture de CECs sur un substrat de rigidité physiologique influence la formation de jonctions intercellulaires. Pour ce faire, deux types d'hydrogels à rigidité physiologique ont été utilisés. Nos résultats ont démontré que les hydrogels de polyacrylamide sont un meilleur candidat que les hydrogels « CytoSoft » pour la culture à long terme de CECs. Par la suite, la culture a été optimisée pour la formation de jonctions intercellulaires et les résultats ont favorisé un recouvrement de collagène IV, un milieu de maturation avec 5% de sérum de veau fœtal et TGF-β2 et une rigidité de 50 kPa. Ces conditions optimales ont été utilisées pour comparer la culture sur hydrogel à la culture sur verre (70 GPa). Nos résultats ont démontré que la rigidité physiologique ne peut pas rétablir un phénotype endothélial et que la culture de CECs conditionnées à la rigidité physiologique sur hydrogel permet une meilleure formation des jonctions intercellulaires que lors de la culture sur verre. Pour terminer, l'expansion de CECs fraichement isolées sur hydrogel a été évaluée et s'est trouvée impossible à exécuter en raison d'une absence de prolifération. L'objectif 2 évalue la formation d'un endothélium cornéen sur un hydrogel biocompatible composé de courts peptides mimant le collagène (CLP) lié, ou non, au polyéthylène glycol (PEG). Les résultats ont démontré qu'un recouvrement de laminine 511 est nécessaire à l'adhésion des cellules aux hydrogels CLP, mais pas CLP-PEG, mais qu'il n'est tout de même pas possible de reformer une monocouche, en raison d'un décollement précoce des cellules ou de l'hydrogel. Le motif IKVAV de la laminine a été réticulé aux hydrogels pour éviter le décollement des cellules, mais n'a pas permis de reformer une monocouche confluente. Ce mémoire démontre que la rigidité du substrat influence la formation de jonctions intercellulaires et ouvre des pistes sur l'optimisation d'un biomatériau pouvant éventuellement servir de support à la culture de CECs. / The corneal endothelium is a monolayer of corneal endothelial cells (CECs) located on the posterior part of the cornea. It creates a permeable barrier, in part due to intercellular junctions. Damage to this monolayer leads to corneal edema and vision loss. The only treatment available is a corneal graft from a donor. An alternative would be to multiply CECs in culture and recreate a corneal endothelium onto a biocompatible biomaterial. This could allow to graft several patients using the cells of a single cornea. On the other hand, intercellular junction formation of CECs in culture must be enhanced in order to ensure the reconstructed endothelium's functionality. *In vivo*, CECs rest on the Descemet's membrane, which has an average stiffness in between 20 and 80 kPa. Objective 1 aims to determine how culturing CECs on a substrate of physiological stiffness influences the formation of intercellular junctions. To do so, two types of substrates with physiological stiffnesses were used. Our results demonstrate that polyacrylamide hydrogels are a better candidate than "CytoSoft" hydrogels for long-term culture of CECs. Thereafter, cell culture was optimized for intercellular junction formation. The optimal culture conditions included a type IV collagen coating, a maturation media with 5% fetal bovine serum and TGF-β2, and a stiffness of 50 kPa. Those conditions were then used to compare the culture on hydrogels to the culture on glass (70 GPa). Our results demonstrated that physiological stiffness can't restore endothelial phenotype and that culture of physiological-stiffness-conditioned CECs on hydrogel led to better intercellular junction formation than culture on glass. Finally, freshly isolated CEC expansion on hydrogel was evaluated and was found to be impossible to execute due to lack of proliferation. Objective 2 evaluates the formation of a corneal endothelium on a biocompatible hydrogel composed of collagen-like peptides (CLP), linked or not to polyethylene glycol (PEG). The results demonstrated that a laminin 511 coating is necessary for cell adhesion on CLP, but not CLP-PEG hydrogels, and that it is still not possible to reform a monolayer because of early detachment of the cells or the hydrogel. The IKVAV laminin motif was crosslinked to the hydrogels to avoid cell detachment, but could not reform a confluent monolayer. This master thesis demonstrates that substrate stiffness has an impact on intercellular junction formation and opens avenues to optimize a biomaterial that could be used as a support to cultivate CECs.

La Protéine Cellulaire du Prion (PrPc), isoforme non pathogène de la Protéine Scrapie, est une protéine ubiquitaire qui a été impliquée dans de nombreux processus cellulaires tels que la prolifération, la migration, l’adhésion, la différenciation et l’apoptose, par des mécanismes qui restent en grande partie à élucider. L’épithélium intestinal est en constant renouvellement et son homéostasie repose sur une régulation fine et coordonnée de l’ensemble de ces processus. Notre équipe s’est intéressée au rôle de la PrPc dans l’épithélium intestinal et a mis en évidence son expression dans le type cellulaire majoritaire de cet épithélium, les entérocytes, et sa double localisation selon leur état de différenciation. En effet, dans les cellules différenciées, la PrPc est majoritairement présente au niveau des desmosomes, alors que dans les cellules prolifératives, elle est principalement nucléaire. Nous mettons en évidence que la PrPc desmosomale est impliquée dans le maintien et l’intégrité de l’ensemble des jonctions intercellulaires (jonctions serrées, adhérentes et desmosomes) et contribue à la fonction de barrière de l’épithélium intestinal. La PrPc nucléaire, quant à elle, interagit avec plusieurs effecteurs de la voie de signalisation Wnt : la -caténine, la -caténine et le facteur de transcription TCF7L2. Dans ce contexte, nous révélons la capacité de la PrPc nucléaire à moduler l’expression de gènes cibles de la voie Wnt canonique. L’ensemble de ces travaux permet de révéler la PrPc comme un nouvel élément clé de l’homéostasie de l’épithélium intestinal – du maintien de la fonction de barrière jusqu’à la régulation de l’expression de gènes – et de définir la PrPc comme un nouveau membre de la famille des protéines NACos. / The cellular Prion Protein (PrPc), the normal conformer of the Scrapie protein, is a ubiquitous protein, which has been involved in several cellular processes such as proliferation, migration, adhesion, differentiation and apoptosis, through mechanisms that are not fully characterized. Intestinal epithelium is renewing constantly and its homeostasis requires a fine and coordinated regulation of all these processes. Our team has focused on PrPc functions in this tissue and has demonstrated that it is expressed in enterocytes, the major cell type in the intestinal epithelium, with a dual localization depending on the differentiation state of the cells. Indeed, in differentiated cells PrPc is localized in desmosomes while being mostly in the nucleus in proliferative cells. We demonstrated the involvement of desmosomal PrPc in the maintenance and integrity of all the intercellular junctions (tight, adherens junctions and desmosomes) and its requirement for the intestinal barrier function. PrPc in the nucleus interacts with key effectors of the Wnt pathway: -catenin, -catenin and the transcription factor TCF4/TCF7L2. In this context, we revealed the ability of nuclear PrPc to modulate the expression of a subset of Wnt target genes. Altogether, this work highlights the role of PrPc as a new key element of the intestinal epithelial homeostasis – from the barrier function to gene regulation – and allows considering PrPc as a new member of the NACos family proteins (proteins associated with the Nucleus and Adhesion Complexes).

La voie de signalisation Ras/MAPK régule de nombreuses fonctions biologiques et occupe un rôle central dans la transmission de signaux extracellulaires à des protéines cibles intracellulaires. Les dysfonctionnements de cette voie sont responsables de plusieurs maladies et syndromes génétiques, tels que le cancer ou le diabète. Cette voie de signalisation, qui régule l’activité des protéines kinases ERK1/2 comptant un grand nombre de substrats cellulaires, occupe une place primordiale dans de nombreux processus biologiques. Parmi ces substrats, on retrouve les protéines kinases de la famille RSK qui comptent quatre isoformes (RSK1-4). Bien que plusieurs substrats cellulaires aient été identifiés pour les isoformes RSK1 et RSK2, les fonctions biologiques des kinases RSK ainsi que les mécanismes moléculaires les régulant sont encore aujourd’hui peu décrits. Ainsi, afin d’améliorer nos connaissances sur la famille des RSK, nous avons utilisé plusieurs approches. Tout d’abord, nous avons déterminé les partenaires cellulaires à proximité des kinases RSK avec la mise en place d’une méthode protéomique spécifique. Cette première étape nous a permis d’identifier la protéine p120ctn comme un nouveau substrat des kinases RSK, mais aussi de démontrer le rôle de ces dernières dans la régulation des jonctions intercellulaires. D’autre part, en se focalisant sur un domaine particulier des kinases RSK encore non étudié, notre deuxième étude apporte elle aussi de nouvelles connaissances sur les différentes interactions des protéines RSK. Ces travaux ont entre autres permis de montrer que la liaison de l’isoforme RSK2 avec la protéine Scribble inhibe son activation par la voie de signalisation Ras/MAPK. En établissant donc des études à grande échelle pour déterminer les interactions propres à chaque isoforme des kinases RSK, nous avons identifié plusieurs nouveaux partenaires cellulaires de ces protéines ainsi que leurs fonctions associées. Cette étape est cruciale à la compréhension et la caractérisation du rôle des protéines RSK, notamment dans le développement des cellules cancéreuses. / The Ras/MAPK signaling pathway regulates many biological functions and plays a key role in transducing extracellular signals to intracellular target proteins. Inappropriate regulation of this pathway leads to a variety of diseases and genetic syndromes, including cancer or diabetes. This signaling pathway regulates the activity of ERK1/2 protein kinases, which have many cellular substrates, and therefore regulates significant biological processes. Among these substrates, there is the RSK (p90 ribosomal S6 kinase) family of protein kinases, which is composed of four isoforms (RSK1-4). Although several cellular substrates have been identified for the RSK1 and RSK2 isoforms, the biological functions of RSK kinases and the molecular mechanisms regulating them are still poorly understood. Thus, to improve our knowledge of the RSK family, we used several approaches. First, we determined the cellular partners of the RSK kinases using a proximity-based labeling technique. This first step allowed us to identify the p120ctn protein as a new substrate of RSK kinases, but also to demonstrate the role of these proteins in the regulation of intercellular junction’s integrity. Additionally, by focusing on a particular domain of RSK kinases still unstudied, our second study also provided new insights into the different interactions of RSK proteins. Finally, we demonstrated that the binding of the RSK2 isoform with the Scribble protein inhibits its activation by the Ras/MAPK signaling pathway. Consequently, by establishing large-scale studies to determine the specific interactions of each RSK isoform, we have identified several new cellular partners of these proteins and their associated functions. This step is crucial to understand and characterize the role of the RSK proteins, particularly with respect to their described functions in cancer.