Les rayons ultraviolets (UV) sont les principaux responsables de l’initiation des cancers cutanée, car ils induisent différents dommages à l’ADN, dont les dimères cyclobutyliques de pyrimidines (CPD). Ces dommages sont principalement induits par les UVB et sont responsables de la formation des mutations trouvées les cancers cutanés non mélanocytiques. Nos résultats ont démontré qu’une irradiation chronique à de faibles doses de rayons UVB (CLUV) induit la formation de CPD, qui persistent dans le temps. Ces dommages résiduels s’accumulent dans le génome et ne semblent pas être réparés. Nous nous sommes donc intéressés à ces dommages résiduels et à leur impact dans le génome. Premièrement, la distribution post-irradiation des CPD résiduels a été observée pour des fibroblastes dermiques humains soumis à une irradiation CLUV (75 J/m² aux 12h, durant 7,5 jours). Ces analyses ont démontré que les CPD résiduels sont tolérés et dilués dans le génome lors des divisions cellulaires. Deuxièmement, la localisation des CPD résiduels a été observée pour les cellules irradiées avec une CLUV et pour les cellules irradiées avec une dose unique et aigüe (400 J/m²). La quantification des CPD résiduels a permis d’observer que pour les cellules irradiées avec une CLUV, environ deux fois plus de CPD résiduels sont présents dans l’hétérochromatine par rapport à l’euchromatine. Pour les cellules irradiées avec une dose aigüe, les CPD sont répartis également entre les deux fractions de la chromatine. Ces résultats suggèrent que l’état de compaction de la chromatine a un impact sur l’accumulation et la réparation des CPD. Troisièmement, la fréquence de chaque type dipyrimidinique de CPD résiduels a été déterminée par la technique de LC-MS/MS. Une proportion plus faible de CPD contenant des cytosines a été observée dans les cellules irradiées avec la CLUV par rapport aux cellules irradiées avec la dose aigüe. De plus, l’analyse a démontré que les photoproduit de pyrimidine (6-4) pyrimidone (6-4 PP) étaient presque complètement absents des dommages résiduels. Finalement, afin d’observer l’impact des CPD résiduels sur la stabilité génomique, la quantité d’échanges de chromatides sœurs (SCE) a été comparée pour les cellules irradiées par la CLUV et les cellules non irradiées. La quantité de SCE observée était plus élevée dans les cellules irradiées que dans les cellules non irradiées. Globalement, nous avons observés que les CPD résiduels, majoritairement de type TT, s’accumulent principalement dans l’hétérochromatine, où ils sont tolérés. Ces dommages sont dilués dans le génome au fil des divisions cellulaires, en causant une augmentation de l’instabilité génomique. Globalement, mon projet a permis de mieux comprendre l’impact des CPD résiduels induits par une irradiation chronique dans l’initiation de la cancérogenèse cutanée. / Ultraviolet (UV) rays are known to be the main initiator of skin cancer, as they induce different types of DNA damage, including cyclobutane pyrimidine dimers (CPD). CPD are mostly produced by UVB rays and are the predominant premutagenic DNA damage responsible for non-melanoma skin cancers. While most CPD are repaired by the nucleotide excision repair (NER) pathway, some remain unrepaired and persist in the genome. We recently observed those residual CPD after exposure of human fibroblasts cells to chronic low dose of UVB (CLUV). Then, we aimed to observe the distribution of residual CPD occurring in dividing cells submitted to CLUV irradiation. Human dermal fibroblasts were irradiated with CLUV (75 J/m² every 12h for 7.5 days). Our results showed that residual CPD are tolerated and diluted in the genome by DNA replication. Then, localization of CLUV-induced residual CPD was observed and compared with residual CPD induced by a single and acute UVB irradiation (400 J/m²). Euchromatin and heterochromatin fraction were isolated and the amount of CPD was quantified in each fraction. The quantification showed that residual CPD accumulate mostly in the heterochromatin fraction of the genome, where the amount of CPD was two times greater than in the euchromatin. This suggests that DNA compaction has an impact on CPD accumulation and repair. Then, we measured the frequency of the different types of residual CPD by LC-MS/MS technique. A lower proportion of cytosine containing CPD was found in CLUV irradiated cells than in acute irradiated cells. The quantification of the different types of 6-4 photoproducts (6-4 PP) demonstrated that they were almost all absent after a CLUV irradiation, in the residual damage. Finally, genomic instability was investigated in CLUV irradiated cells by measuring the amount of SCE induced after the irradiation. A higher number of SCE was observed in CLUV-irradiated cells than in control cells, suggesting that residual CPD are responsible for an increase of genomic instability. Overall, we observed that residual CPD, mostly TT-CPD, accumulate in the heterochromatin where they are tolerated. These CPD are diluted during cellular division but they are causing genomic instability. Finally, my project aimed to characterise residual CPD induced by chronic irradiation and to gain more knowledge on their impact in skin carcinogenesis initiation.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / De toutes les lésions qui menacent l'intégrité du génome, les cassures double-brin (CDBs) de l'ADN sont l'une des plus délétères, puisque toute cassure mal réparée suffit à induire des mutations et des translocations chromosomiques pouvant mener au cancer. La recombinaison homologue (RH) est un processus permettant aux cellules de réparer les CDBs de façon fidèle sans créer de mutations. Chez les eucaryotes supérieurs, ce mode de réparation repose en grande partie sur les fonctions catalytiques de la recombinase RAD51 et des évidences génétiques démontrent que ses paralogues, RAD51B, RAD51C, RAD51D, XRCC2 et XRCC3, sont également des acteurs clés dans ce processus. Jusqu'à présent, les paralogues de RAD51 n'ont été que très peu caractérisés sur le plan cellulaire et moléculaire si bien que leurs fonctions précises demeurent mal définies. Dans cette étude, nous apportons des évidences implicant les paralogues de RAD51 humains dans les étapes précoces de la RH. Plus précisément, nous démontrons que le paralogue RAD51C interagit avec la recombinase RAD51 et qu'il est requis pour l'assemblage de cette dernière en foyers de réparation. De plus, nous établissons par des immunoprécipitations de chromatine que les paralogues sont recrutés à proximité d'une CDB unique en phase S-G2 du cycle cellulaire et nous montrons par immunofluorescence que RAD51C s'y accumule en foyers, une signature des enzymes de réparation. Par ailleurs, nous avons découvert que les paralogues de RAD51 jouent un rôle crucial dans la progression du cycle cellulaire. Tandis que l'inhibition par ARN interférence de RAD51B ou RAD51C provoque un arrêt prolongé en G2-M, celle de XRCC3 favorise l'entrée en mitose par le phénomène d'adaptation. La microscopie en temps réel a démontré que la perte de XRCC3 engendre un délai mitotique qui s'accompagne d'une fréquence élevée d'anomalies de centrosomes et de défauts de ségrégation chromosomique (micronoyaux et ponts anaphases). Des phénotypes mitotiques comparables sont obtenus suivant la depletion de la résolvase GEN1. Conséquemment, nous proposons qu'une fonction tardive de XRCC3 et de GEN1 dans la RH, soit au niveau de la résolution des jonctions de Holliday, puisse être à l'origine de ces aberrations mitotiques. L'ensemble de ces données permet d'éclaircir les fonctions distinctes et communes des paralogues de RAD51 lors de la RH ainsi que leur rôle dans le maintien de la stabilité du génome en mitose.

Les traumatismes cranio-cérébraux (TCC) sont la première cause de décès chez les <40 ans en Amérique du Nord. Au Canada, leur prise en charge à travers les systèmes de traumatologie provinciaux a significativement évolué durant la dernière décennie. Cependant, le devenir de ces patients a encore été peu documenté. L'objectif de cette étude est d'évaluer les tendances nationales et provinciales de mortalité, réadmissions et durées de séjour hospitaliers et aux soins intensifs des TCC entre 2006 et 2012. Nous avons conduit une étude de cohorte rétrospective basée sur les hospitalisations pour TCC dans les centres de traumatologie canadiens de niveau I et II, chez les traumatisés sévères (score de sévérité (ISS)>12) de plus de 16 ans. Les données ont été extraites du Registre National des Traumatismes et ont été jumelées avec des données hospitalo-administratives. Les tendances annuelles des issues cliniques ont été modélisées avec des modèles linéaires généralisés et ajustées pour les variables physiologiques. Entre 2006 et 2012, nous avons observé une baisse de la mortalité au Canada (OR=0,95 IC95%=0,92-0,98), principalement influencée par l'Ontario (OR=0,95 IC95%=0,93-0,98). Nous avons aussi observé une diminution de la durée de séjour hospitalier au Canada (HR modélisant la probabilité d'un départ vivant de l'hôpital=1,02 IC95%=1,01-1,02), incluant une diminution au Québec (HR=1,03 IC95%=1,01-1,04). Concernant la durée de séjour aux soins intensifs, nous avons observé une diminution uniquement en Alberta (HR= 1,05 IC95%=1,01-1,09). Aucune tendance statistiquement significative n'a été observée pour les réadmissions. Des réductions significatives dans la mortalité et la durée de séjour (hospitalier et aux soins intensifs) ont été observées entre 2006 et 2012 au Canada, et dans certaines provinces. Ces résultats permettront de mieux comprendre le rôle des systèmes de traumatologie dans la réduction du fardeau des blessures au Canada. / Traumatic brain injuries (TBI) are the leading cause of death for people <40 years old. In Canada, the structure of trauma care has evolved independently across provinces during the last decade. However, little is known about the evolution of clinical outcomes. We aimed to assess national and provincial trends in mortality, hospital and intensive care unit (ICU) lengths of stay, and hospital readmissions following a TBI between 2006 and 2012. We conducted a retrospective multicentre cohort study based on TBI admissions across Canadian level I and II trauma centres. Data were extracted from the National Trauma Registry linked to hospital discharge databases. All adults (>16 years old) with an injury severity score (ISS)>12 were included. Generalized linear models were used to evaluate the annual trends of clinical outcomes. Trends were adjusted for physiological variables. Between 2006 and 2012, we observed a global decrease of mortality in Canada (OR=0.95 IC95%=0.92-0.98) mostly driven by Ontario (OR=0.95 IC95%=0.93-0.98). We observed a significant decrease in hospital length of stay in Canada (HR: hazard of being discharged alive from hospital= 1.02 IC95%=1.01-1.02) including a decrease in Quebec (HR=1.03 IC95%=1.01-1.04). Concerning ICU length of stay, we observed a decrease only in Alberta (HR= 1.05 IC95%=1.01-1.09). No statistically significant trend was observed for hospital readmissions. We observed significant decreases in mortality and hospital or ICU length of stay for TBI between 2006 and 2012 in Canada and some provinces. This study could lead to a better understanding of the role of trauma systems on the burden of injuries in Canada.

Introduction: L’incidence annuelle des blessures à la course à pied est élevée et l’influence des paramètres d’entrainement sur le développement des blessures demeure incertaine. Objectifs: 1) Décrire la présentation clinique et le profil de course chez des militaires présentant des douleurs aux membres inférieurs (MIs) lors de la course à pied, 2) explorer l’association entre les changements récents des paramètres d’entrainement (volume ou intensité) et le type de diagnostic. Méthodologie: Étude descriptive transversale effectuée auprès de militaires présentant des douleurs aux MIs lors de la course à pied. Les principales mesures de résultats de l’évaluation en physiothérapie incluaient : localisation et diagnostic de blessure, paramètres d'entrainement à la course (volume, durée, fréquence, intensité) et changements récents de ces paramètres avant l’apparition de la blessure. Des analyses statistiques descriptives, des tests de Khi-carré et des analyses de correspondances multiples ont été effectuées. Résultats: Chez les 107 militaires inclus, les blessures étaient principalement localisées au genou (47,6%), à la jambe distale (20,6%) et au pied/orteils (16,8%). Les diagnostics plus fréquents étaient: syndrome fémoropatellaire (26,2%), périostite (11,2%), fasciite plantaire (9,3%). Près de la moitié des participants couraient moins de 15 kilomètres/semaine et la majorité couraient moins de 2 heures/semaine (62,6%). La majorité des particiants ont rapporté des changements récents dans leurs paramètres d’entrainement (75,7%) qui ont précédé l’apparition de la blessure. Aucune association n’a été identifiée entre la présence d’un changement récent du volume de course (c2(4)=2,849; p=, 606), ou de l’intensité (c2(4)=1,381; p=, 855) et le diagnostic. Conclusion: Dans cette étude, les blessures étaient surtout localisées au genou ou à la jambe distale et le diagnostic le plus fréquent était le syndrome fémoropatellaire. La majorité des coureurs ont rapporté des changements récents dans leurs paramètres d’entrainement qui ont précédé l’apparition de la blessure, mais le type de changement récent n'était pas associé au diagnostic. / Background: The yearly incidence of running-related injuries (RRIs) is high and the influence of running parameters on the development of injury is unclear. Objectives: 1) Describe the clinical presentation and running profile among military members who presented lower limb running-related pain, and 2) explore any association between recent changes in running parameters (volume or intensity) and specific RRI diagnoses. Methods: Descriptive cross-sectional study conducted on military members who presented lower limb running-related pain. The main outcome measures collected during a physiotherapy evaluation were: injury location and diagnosis, running parameters (volume, duration, frequency, intensity) including recent changes in training prior to injury onset. Descriptive statistical analyses, chi-square tests and multiple correspondence analysis were conducted. Results: Among the 107 participants included in the study, most injuries were located at the knee (47.6%), lower leg (20.6%) or foot/toe (16.8%). The most common diagnoses were patellofemoral pain (26.2%), medial tibial stress syndrome (11.2%) and plantar fasciopathy (9.3%). Nearly half of the participants ran less than 15 km per week and most runners ran less than 2 hours/week (70.5%). The majority of participants reported recent changes in their training parameters (75.7%) prior to injury onset. No association was found between recent changes in running volume ((χ2(4) =2.849; p=0.606), or intensity ((χ2(4) =1.381; p=0.855)) and the diagnosis. Conclusion: The most common injuries were located at the knee or lower leg and the most frequent diagnosis was patellofemoral pain. The majority of runners reported previous RRI, as well as recent changes in their running parameters just prior to injury onset, but unique types of recent changes were not associated with specific diagnoses

Les lésions médullaires entraînent un déficit fonctionnel moteur d’importance variable selon leur localisation et leur sévérité. En cas de lésion partielle, il est possible d’observer chez des modèles animaux et des patients un certain degré de récupération fonctionnelle après une période allant de quelques semaines à plusieurs années selon les cas. Cette récupération impliquerait une réorganisation anatomique du circuit locomoteur spinal ainsi que des centres supraspinaux. Parmi ces derniers se trouve la région locomotrice mésencéphalique (MLR) qui est une région fonctionnelle capable d’initier et de moduler la locomotion. Un débat entoure cependant la nature de ses corrélats anatomiques qui pourraient être le noyau cunéiforme (CnF) qui est essentiellement composé de neurones glutamatergiques, le noyau pédonculopontin (PPN) formé de neurones cholinergiques et glutamatergiques, le noyau mésencéphalique profond (MRN/DpMe) qui est glutamatergique et le tegmentum latérodorsal (LDT) formé de populations neuronales semblables au PPN. Des études suggèrent une augmentation des projections de la MLR vers le tronc cérébral après lésion et que les neurones glutamatergiques du CnF sont responsables de l’initiation et de l’accélération de la locomotion. En combinant le traçage rétrograde, la stéréologie et la cinématique, nous mettons en évidence, dans le CnF mais aussi dans le PPN et le LDT contralatésionnels, une augmentation des projections glutamatergiques de la MLR vers la formation réticulée. Étant donné le rôle majeur des neurones glutamatergiques dans la locomotion, leur recrutement pourrait contribuer à la récupération fonctionnelle spontannée observée après lésion médullaire partielle. Une expérience de traçage antérograde nous permettra de confirmer que ces projections glutamatergiques supplémentaires forment bien de nouvelles synapses dans la formation réticulée voire dans la moelle épinière. Ce projet pourrait contribuer à préciser les sites optimaux de stimulation cérébrale profonde de la MLR pour traiter les déficits moteurs causés par les lésions médullaires partielles voire par d’autres pathologies comme la maladie de Parkinson. / Spinal cord injuries cause a functional motor deficit of varying importance depending on their location and their severity. After incomplete spinal cord injury, it is possible to notice in animal models and patients a certain functional recovery occurring on a period going from a few weeks to several years. This recovery may occur thanks to an anatomical reorganization of the spinal locomotor circuit and supraspinal locomotor centers. Among these centers is the mesencephalic locomotor region (MLR) which is a functional region able to initiate and modulate locomotion. Its exact anatomical correlates are still a matter of debate but they could include the cuneiform nucleus (CnF), a cluster of glutamatergic neurons, the pedunculopontine nucleus (PPN) that is cholinergic and glutamatergic, the deep mesencephalic nucleus (MRN/DpMe) that is glutamatergic and the laterodorsal tegmentum which is formed by neuronal populations similar to the PPN. Some studies suggest that there is an increase of projections from the MLR to the brainstem after lesion and that the glutamatergic neurons of the CnF can initiate and accelerate locomotion. Using retrograde tracing, stereological analysis and kinematic, we show, in the CnF but also in the contralesional PPN and LDT, that there is a recruitment of MLR glutamatergic projections to the medullar reticular formation. Considering the major role of glutamatergic neurones in locomotion, this recruitment could contribute to motor functional recovery after incomplete spinal cord injury. An anterograde tracing experiment could then help us to confirm that these “new” projections form synaptic connections in the medullar reticular formation and, maybe, in the spinal cord. This project could contribute to specify the optimal deep brain stimulation sites in the MLR to treat motor deficits caused by incomplete spinal cord injuries and maybe also by other pathologies such as Parkinson’s disease. / Résumé en espagnol

L’anémie de Fanconi (AF) est une maladie récessive rare associée à un défaut dans la voie de réparation des cassures double-brin de l’ADN causées par des agents pontants (voie de l’AF). Ces agents pontant l’ADN créent un lien covalent entre les deux brins et bloquent les polymérases lors de la réplication ou de la transcription. Mon projet s’intéresse à une protéine importante de la voie de l’AF : FANCI. Celle-ci est décrite comme agissant de pair avec la protéine FANCD2 pour recruter la machinerie de réparation de l’ADN. Nous posons l’hypothèse que FANCI a un rôle important lors du développement, lors de la méiose et est impliquée dans la résistance des cellules aux aldéhydes. Suite à la création d’un modèle murin déplété en FANCI, nous avons effectué des essais comportementaux de mémoire ou d’anxiété pour caractériser le modèle plus en profondeur. Ensuite, des résultats de coupes histologiques de gonades ont mené à la confirmation de la stérilité des souris KO. Plus spécifiquement, un étalage de chromosomes méiotiques et une immunofluorescence ont été effectués pour vérifier la localisation de FANCI sur ces derniers. De plus, le traitement à la mitomycine C (agent pontant) de cellules embryoniques conférant une instabilité génomique, nous avons voulu tester l’effet d’une source endogène, les aldéhydes, sur des cellules déplétées en FANCI. Nous avons observé les foyers des protéines 53BP1 et γ-H2AX pour vérifier l’accumulation de cassures double-brin. Les essais comportementaux montrent une tendance non significative. Une co-localisation de FANCI avec le marqueur de résection RPA est observée. De plus, la déplétion de FANCI rend les cellules résistantes aux aldéhydes. Les foyers 53BP1 et γ-H2AX montrent qu’une petite population de ces mêmes cellules a un nombre très élevé de dommages à l’ADN alors que d’autres ont un niveau de dommages similaire au contrôle. / Fanconi anemia (FA) is a rare recessive disease associated with a defect in the pathway of DNA double strand breaks repair (FA pathway). These double stranded breaks are caused by crosslinking agents by creating a covalent bond between the two opposite strands and blocking polymerases during DNA replication or transcription. My project’s principal interest is a major protein it this pathway : the FANCI protein. It is described as acting together with FANCD2 protein to recruit DNA repair machinery. We hypothesised that FANCI has an important role in development, in meiosis and that it is implicated in cells’ aldehydes resistance. After the creation of a mouse model depleted in FANCI, with did anxiety and memory behavior tests to deeply characterize our mouse model. Also, results of gonad histologic cuts confirmed mouse sterility. More specifically, we did a meiotic spread and immunofluorescence to see FANCI on meiotic chromosomes. We also treated embryonic fibroblasts with mitomycin C, an exogenous crosslinking agent, and then wanted to check with an endogenous source, like aldehydes, on FANCI depleted human cells. We also observed 53BP1 and γ-H2AX foci formation to check for double strand break accumulation. Behavior tests do not show any significative tendancy. We observe a colocalization between FANCI and the resection marker RPA. Moreover, FANCI depletion gives an aldehyde resistance to cells. 53BP1 and γ-H2AX foci show a population of cells with a very high level of foci and others that have the same amount of foci as the control cells.

Le traitement des ulcères cutanés constitue un défi majeur et les options thérapeutiques efficaces demeurent limitées. Le but du présent projet était de concevoir et d’évaluer le potentiel de pansements biologiques fabriqués à partir de cellules souches extraites du tissu adipeux (CSTA) à favoriser la guérison de plaies cutanées. Des pansements faits de CSTA ou de CSTA différenciées en adipocytes ont été mis au point en utilisant la technique d’auto-assemblage développée au LOEX et évalués sur un modèle d’étude in vitro adapté pour l’étude de pansements. L’effet de ces pansements a été évalué en mesurant la progression de la réépithélialisation des plaies in vitro, en caractérisant leur sécrétome et en réalisant des analyses histologiques et immunohistochimiques. Cette recherche suggère que les CSTA différenciées en adipocytes pourraient être utilisées en complément ou alternativement aux fibroblastes dermiques pour la production de recouvrements autologues utiles dans le traitement des plaies cutanées. / Treatment of chronic wounds remains a major challenge in clinic and efficient treatment options are still limited. The goal of this project was to create and evaluate the potential of bioengineered cellular wound dressings made of adipose-derived stem/stromal cells (ASCs) for cutaneous wound healing. Dressings made of ASCs differentiated or not towards the adipogenic lineage were produced using the self-assembly approach and were evaluated using an adapted in vitro wound healing model. The effect of these dressings was assessed by measuring the progression of reepithelialisation on in vitro wounds, by characterizing dressing’s secreted products and by histological and immunohistochemical analyses. This research suggests that ASCs could be used as an alternative or a complement to dermal fibroblasts for the production of autologous dressings useful for healing of chronic wounds.

L'ulcère de Buruli (UB) est une maladie infectieuse émergeante ulcéro-nécrotique et hautement invalidante causée par le Mycobacterium ulcerans (M. ulcerans). À l'heure actuelle, l'UB sévit dans plus de 30 pays au monde et touche sept mille nouvelles personnes par an. La plupart des sujets infectés habitent les zones tropicales et subtropicales pauvres des pays de l'Afrique au Sud du Sahara. Les données épidémiologiques indiquent qu'environ 3 sujets atteints sur 4 sont des enfants âgés de moins de 15 ans. Parmi eux, 58% porteront à la fin de la maladie des séquelles invalidantes : fibrose, ankylose ou même amputation. De plus, la caractérisation de l'impact musculaire de M. ulcerans et de sa toxine mycolactone n'avait jamais fait l'objet d'une étude alors que les observations cliniques des sujets porteurs des séquelles suggèrent une atteinte musculaire. À partir d'un modèle expérimental utilisant des souris C57BL/6, nous avons montré que la présence de M. ulcerans et/ou de sa toxine entraîne une dégénérescence musculaire caractérisée par une réponse inflammatoire chronique et une nécrose des myofibres, laquelle dégénérescence était suivie six semaines après l'infection d'une absence de régénération, d'une diminution de la masse musculaire et d'une fibrose des tissus nécrosés. Les analyses d'immunobuvardage à la quantification des gènes (E3) atrogin-1/MAFbx et MuRF-1 ont également indiqué une régulation positive de la voie ubiquitine-protéasome. Les niveaux de ces gènes dans les muscles atteints sont respectivement de 7,4 et 3,0 fois plus élevées que dans les muscles contrôles suggérant que l'atrophie observée résultait d'une protéolyse. Ces données histologiques ont été également renforcées par le résultat des explorations fonctionnelles qui a indiqué une perte de 31% et 45% de la force maximale isométrique spécifique (sPn) développée respectivement par les muscles biceps situés à proximité de l'infection et les muscles solei injectés de mycolactone. Le nombre de fibres centronucléées ainsi que les niveaux des facteurs de régulation myogénique MyoD et myogénine sont demeurés faibles et stables sur toute la période d'étude. Ensemble, ces données suggèrent une perturbation voire une absence de la régénération des fibres nécrosées. Les muscles ont aussi été soumis à retirement passif jusqu'à la rupture afin d'évaluer leurs propriétés rhéologiques. Les données recueillies ont montré une réduction de la compliance de ces muscles en particulier, les muscles solei injectés de mycolactone dont la rigidité avait augmenté de 56% et le temps de demi-relaxation baissé de 46% par rapport aux contrôles. Ces derniers résultats corroborent parfaitement l'augmentation de 134% du contenu total en hydroxyproline dans ces muscles suggérant que la raideur avait été causée par la fibrose. Bien que d'autres études in vivo et in vitro soient nécessaires pour comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels le M. ulcerans et sa toxine nécrosent le tissu musculaire, ces résultats viennent établir pour la première fois que l'ulcère de Buruli n'est pas seulement une maladie de la peau, mais une infection qui entraîne une dégénérescence musculaire suivie d'une absence de régénération, d'une atrophie et d'une fibrose. Nous espérons que ces données pourront servir de tremplin pour le choix de nouvelles stratégies en regard au diagnostic, aux médicaments et à la réadaptation des sujets souffrants d'UB. / Buruli ulcer (BU) is an emerging ulcero-necrotic and very debilitating infectious disease caused by Mycobacterium ulcerans (M. ulcerans). BU is widely distributed in over 30 countries, but is mainly concentrated in the poorest countries of Central and Western Africa. Currently, seven thousands new subjects are infected annually around the world. The disease occurs mainly in children under 15 years of age. While 58% among them will experience contracture, fibrosis and functional limitation of range of motion, no studies has investigated the impact of M. ulcerans infection on skeletal muscle. Using an experimental model of C57BL/6 mice, we showed that the M. ulcerans and its toxin mycolactone caused muscular degeneration which is characterized by a chronic inflammatory response and myofiber necrosis which is followed by a loss of muscle mass, fibrosis and absence of muscle regeneration six weeks post-infection. Western blot analysis performed on these muscles demonstrated an upregulation of ubiquitin-proteasome pathways. Muscle specific ubiquitin-ligase (E3) atrogin-1/MAFbx and MuRF-1 rose respectively by 7.4 and 3.0 folds suggesting that these proteolytic pathways are involved in muscle atrophy. Consistent with these observations our functional data indicated a 31% and 45% decrease in maximum isometric specific force (sPo) in proximate-infected biceps muscle and mycolactone loaded solei respectively. The number of centronucleated myofibers and the levels of myogenic regulatory factors MyoD and myogenin were also weak and stable suggesting a perturbation in the regenerating process. Furthermore, rheological properties of the solei muscles showed that stiffness had rose by 56% and half relaxation time decreased to 46% in loaded muscles with mycolactone relative to control muscles. Together, these results fit perfectly with the 134% increase in muscle total hydroxyproline suggesting that fibrosis is responsible for the increase in muscle stiffness. Although further in vivo and in vitro studies are needed to clarify the molecular mechanisms by which M. ulcerans, and mycolactone lead to muscle necrosis, the present results showed for the first time that BU is an infectious disease that goes well beyond the skin and causes muscle necrosis, atrophy and fibrosis and impairs muscle regeneration. We hope that these data will unravel new strategies for the diagnosis, treatment and rehabilitation of BU patients.

L’hypertension artérielle pulmonaire (PAH) est une condition clinique rare caractérisée par une augmentation progressive de la résistance vasculaire pulmonaire menant à une défaillance cardiaque droite. Sur le plan histologique, plusieurs processus coexistent au sein des artères pulmonaires, notamment de l’inflammation, une vasoconstriction et un remodelage vasculaire. Ce dernier est principalement la conséquence d’une prolifération incontrôlée des cellules musculaires lisses (PASMC) résidentes et d’une résistance à l’apoptose de celles-ci. À ce titre, la PAH présente de fortes similitudes avec le cancer. En dépit d’une augmentation des connaissances des mécanismes physiopathologiques et des progrès dans la prise en charge des patients, cette maladie demeure toujours incurable avec un taux de survie de 60% à 5 ans. Il est donc nécessaire de trouver de nouvelles avenues thérapeutiques pour ces patients. Plusieurs stress environnementaux sont présents dans la PAH, notamment l'inflammation, le stress de cisaillement et la pseudo-hypoxie. Malgré ces conditions favorisant les dommages à l’ADN, les cellules vasculaires sont prolifératives et résistantes à l’apoptose. Par des études translationnelles basées sur des tissus humains, nous avons mis en évidence le rôle du dommage à l’ADN et des mécanismes épigénétiques dans la physiopathologie de la PAH. De par ses similitudes avec le cancer, nous nous sommes d’abord intéressés à la poly(ADPribose) polymérase 1 (PARP-1), une enzyme clé dans les processus de réparation de l’ADN et dans le contrôle de la survie cellulaire. Dans le chapitre 2, nous montrons que les poumons, les artères pulmonaires et les PASMC isolées de patients atteints de PAH présentent davantage de dommages à l’ADN et une surexpression de PARP-1. De manière intéressante, nous avons montré que PARP-1 pouvait réguler des facteurs de transcription impliqués dans la pathogénèse de la PAH tels que HIF-1α (Hypoxia-inducible factor 1- alpha) et NFAT (Nuclear factor of activated T-cells). La surexpression de PARP-1 entraînait également la diminution d’expression du microARN miR-204, un autre acteur clé de la maladie. L’effet thérapeutique des inhibiteurs de PARP-1 a été évalué dans deux modèles animaux de la PAH. L’administration de ces inhibiteurs a diminué le remodelage vasculaire pulmonaire et amélioré les paramètres hémodynamiques. De plus, l’inhibiteur pharmacologique de PARP-1 était plus efficace que les traitements de première ligne offerts aux patients atteints de PAH. Dans le chapitre 3, nous avons étudié les mécanismes par lesquels PARP-1 était surexprimé dans la PAH. En se basant sur des études dans le cancer et sur des prédictions bio-informatiques, nous nous sommes intéressé au microARN miR-223. Nous avons démontré que miR-223 est diminué au niveau vasculaire pulmonaire et dans les PASMC isolées de patients atteints de PAH. Par une approche bidirectionnelle, nous avons mis en évidence qu’une augmentation de HIF-1α diminue l’expression de miR-223 et que la diminution de miR-223 entraîne une augmentation de PARP-1, ce qui favorise la réparation des dommages à l’ADN. Nous avons montré que la diminution de miR-223 était également associée à une augmentation de la prolifération des PASMC et de la résistance à l’apoptose de celles-ci. Dans un modèle animal de la maladie, nous avons montré que l’augmentation ectopique de miR-223, à l’aide de mimic, permettait d’améliorer les paramètres hémodynamiques pulmonaires et cardiaques. Dans le chapitre 4, nous avons étudié un mécanisme épigénétique en aval de PARP-1 et miR-204. Nous avons montré que le lecteur épigénétique BRD4 (Bromodomain-containing protein 4) était surexprimé dans les tissus pulmonaires de patients atteints de PAH. Les lecteurs épigénétiques se lient aux queues acétylées des histones afin de favoriser la transcription de différents gènes. Dans la PAH, nous avons mis en évidence que BRD4 régule l’expression d’oncogènes impliqués dans la physiopathologie de la maladie, tels que p21, NFAT, Bcl-2 et Survivin. BRD4 régule également le métabolisme mitochondrial des PASMC. Nous avons montré que l’inhibition de BRD4 permettait de diminuer la prolifération, d’augmenter l’apoptose et de restaurer l’activité mitochondriale des PASMC. L’utilisation d’inhibiteurs de BRD4 dans un modèle de rat atteints de PAH a permis de mettre en évidence le potentiel thérapeutique de l’inhibition de ce lecteur épigénétique dans la PAH. En conclusion, ces études ont permis de mettre en lumière de nouvelles voies de signalisation impliquées dans la physiopathologie de la PAH et d’ouvrir la porte à de nouvelles avenues thérapeutiques dans le traitement de cette maladie toujours incurable. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare clinical condition characterized by a progressive increase in pulmonary vascular resistance leading to right heart failure and death. Histologically, several processes coexist within the pulmonary arteries, including inflammation, vasoconstriction and vascular remodeling. Remodeling of the pulmonary vessel is due to abnormal and uncontrolled growth of resident pulmonary artery smooth muscle cells (PASMC). As such, PAH exhibits some cancer-like characteristics. In spite of recent progress in understanding the pathophysiological mechanisms involved in disease development and progression, as well as major improvements in symptomatic treatments, no substantial modification in the fatal course of this disease has been achieved. The mean survival rate is about 60% 5 years after diagnosis. Therefore, the identification of new targets has become mandatory. PAH is associated with sustained inflammation, oxidative stress, shear stress and pseudo-hypoxia, all known to promote DNA damage. Despite these unfavorable environmental conditions, PAH PASMC exhibit increased proliferation and resistance to apoptosis. Using a translational approach, we highlighted the role for DNA damage signaling and epigenetic mechanisms in the pathophysiology of PAH. Since PAH shares many hallmarks with cancer, we first studied Poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1), a key enzyme in DNA repair mechanisms and in cell survival in the pathophysiology of PAH. In Chapter 2, we demonstrate that PAH is associated with sustained DNA damage leading to PARP-1 activation. Interestingly, we showed that PARP-1 overexpression triggers the expression and activation of transcription factors known to be implicated in PAH progression, such as HIF-1α (Hypoxia-inducible factor 1-alpha) and NFAT (Nuclear factor of activated T-cells). Overexpression of PARP-1 alsoresulted in decreased expression of microRNA miR-204, another key player in the disease. In animal studies, administration of a clinically available PARP-1 inhibitor decreased PAH in two experimental rat models. In addition, PARP-1 inhibitor was more effective than the first-line treatments offered to patients with PAH. In Chapter 3, we investigated the mechanisms by which PARP-1 was overexpressed in PAH. In silico analyses and studies in cancer demonstrated that miR-223 downregulation triggers PARP-1 overexpression. We provided evidence that miR-223 is downregulated in human PAH lungs, distal pulmonary arteries, and isolated PASMC. Furthermore, using a gain and loss of function approach, we showed that increased HIF-1α (hypoxia-inducible factor 1α), which is observed in PAH, triggers this decrease in miR-223 expression and subsequent overexpression of PARP-1 allowing PAH-PASMC proliferation and resistance to apoptosis. We also demonstrated that restoring the expression of miR-223, by using a mimic, allowed to improve pulmonary and cardiac hemodynamic parameters. In Chapter 4, we investigated epigenetic mechanisms downstream of PARP-1 and miR- 204. Interestingly, the epigenetic reader BRD4 (Bromodomain-containing protein 4) is a predicted target of miR-204 and has binding sites on NFAT’s promoter region. In our study, we showed that BRD4 is upregulated in lungs, distal pulmonary arteries and PASMC of PAH patients. Epigenetic readers bind to acetylated histone tails to promote gene transcription. In PAH, we demonstrated that BRD4 increases the expression of oncogenes involved in PAH pathogenesis, such as NFAT, Bcl-2, p21 and Survivin. BRD4 also regulates mitochondrial metabolism of PASMC. Blocking this oncogenic signature led to decreased proliferation and increased apoptosis of PAH-PASMC in a BRD4-dependant manner. In addition, pharmacological or molecular inhibition of BRD4 reversed established PAH in a rat model of the disease. In conclusion, these studies showed a key role for DNA damage signaling and epigenetic mechanisms in PAH pathophysiology. Our studies also offer new therapeutic perspectives for patients with PAH.

L'empaquetage du génome eucaryote sous forme de chromatine constitue une barrière physique aux facteurs nécessaires à la transcription des gènes, la replication, la recombinaison et la réparation de l'ADN. Les eucaryotes ont développé différents mécanismes par lesquels la structure de la chromatine et sa composition peuvent être manipulées afin de contrôler l'accès à l'ADN. Il s'agit notamment de modifications covalentes des histones, le remodelage ATP-dépendant des nucléosomes et l'incorporation de variants d'histones. Le but initial de ma thèse était d'étudier les interactions fonctionnelles entre les différents régulateurs de la chromatine. Dotl (Disruptor of telomeric silencing-1) est une histone méthyltransférase qui cible la lysine 79 de l'histone H3 nucléosomale et contribue à l'établissement de la frontière entre l'hétérochromatine et l'euchromatine en bloquant la propagation du complexe SIR. La méthylation par Dotl a été liée à l'élongation de la transcription et est régulée par l'ubiquitination de l'histone H2B. Lors de nos études sur les relations fonctionnelles avec d'autres modifications des histones, nous avons constaté que le domaine N-terminal de l'histone H4, à la différence des autres queues d'histones, est essentiel pour la méthylation de la lysine 79 de H3 par Dotl, tant in vivo que in vitro. La protéine hétérochromatinienne Sir3 lie également la queue de H4 et compétitionne donc avec Dotl pour la même cible moléculaire sur la chromatine, expliquant ainsi le mécanisme d'établissement de frontières chromatiniennes. L'acétylation de l'histone H4 joue également un rôle important dans l'organisation des frontières chromatiniennes et l'incorporation du variant d'histone H2A.Z près des telomeres, un processus catalysé par SWR1, un complexe de remodelage ATP-dépendant. Au niveau de gènes euchromatiniens, l'acétylation de H4 et l'incorporation de H2A.Z se produisent surtout au niveau des promoteurs. Ces deux événements sont importants pour préparer le promoteur du gène PH05 à son activation transacriptionnelle. Nous avons déjà identifié une relation fonctionnelle entre SWR1 et NuA4, un complexe acetyltransferase d'histone essentiel pour la viabilité cellulaire et l'acétylation des histones H4 et H2A. NuA4 et SWR1 montrent de fortes interactions génétiques et nos résultats indiquent qu'ils coopèrent également au niveau des promoteurs des gènes ADE. Fait important, NuA4 affecte l'incorporation de l'histone H2A.Z in vivo et l'acétyle directement à l'intérieur de nucléosomes, in vitro et in vivo. Afin d'analyser la relation fonctionnelle entre NuA4 et SWR1 au niveau moléculaire, nous avons développé un essai d'échange d'histones en utilisant de la chromatine native purifiée et des dimères H2A.Z-H2B recombinants. Nos données indiquent que NuA4 stimule l'échange de dimères d'histones par SWR1, dans une réaction dépandant de l'acétyl-CoA et de l'ATP. En outre, l'acétylation des histones H4 et H2A par NuA4 fonctionnent de façon redondante dans la promotion de l'incorporation de H2A.Z par le complexe SWR1. Pris dans leur ensemble, nos résultats dressent un tableau détaillé de la succession d'événements moléculaires survenant lors de l'établissement des frontières hétérochromatine/euchromatine et mènent à une meilleure compréhension mécanistique de la relation intime et conservée évolutivement entre l'acétylation de la chromatine par le complexe NuA4/TIP60 et l'échange de variants d'histones H2A par le complexe SWRl/p400.