Nous avons étudié l’impact d’éléments génétiques variables sur l’expression de quatre gènes de virulence, lmb, scpB, fbsA et fbsB, permettant respectivement l’attachement à la laminine, à la fibronectine et au fibrinogène humain, chez Streptococcus agalactiae, première cause d’infections néonatales. L’étude de l’impact de la séquence d’insertion IS1548 et de l’intron de groupe II GBSi1, insérés dans la région intergénique scpB-lmb en amont du gène lmb, sur l’expression des gènes lmb et scpB, montre que i) la structure de la région intergenique scpB-lmb corrèle avec les lignées phylogénétiques constituant l’espèce; ii) la présence d’IS1548 ou de GBSi1 n'a aucune influence sur l'expression du gène scpB; iii) l’expression du gène lmb est significativement plus élevée chez les souches possédant IS1548; et iv) IS1548 active directement le gène lmb. L’étude des propriétés de liaison au fibrinogène des souches du clone invasif CC17 par rapport aux souches des autres lignées phylogénétiques montre que i) des combinaisons spécifiques de gènes fbs et de leur gènes régulateurs corrèlent avec les lignées; ii) le système à deux composants RgfA/C inhibe le gène fbsA et active le gène fbsB; et iii) la protéine FbsB joue un rôle majeur dans la capacité de liaison au fibrinogène des souches de CC17. / We studied the impact of variable genetic elements on the expression of four virulence genes, lmb, scpB, fbsA, and fbsB that allow attachment to human laminin, fibronectin and fibrinogen, respectively, in Streptococcus agalactiae, the leading cause of neonatal infections. The study of the impact of the insertion sequence IS1548 and of the group II intron GBSi1, integrated in the scpB-lmb intergenic region upstream of the lmb gene, on the expression of scpB and lmb genes, showed that i) the structure of the scpB-lmb intergenic region correlated with the phylogenetic lineages constituting the species; ii) the presence of IS1548 or GBSi1 had no impact on the expression of the scpB gene; iii) the lmb gene expression was significantly higher in strains with IS1548; and iv) IS1548 directly activates the lmb gene. The study of the fibrinogen binding properties of strains of the invasive clone CC17, as compared with strains of other lineages showed that i) specific combinations of fbs genes and fbs regulator genes correlated with genetic lineages ii) the two-component system RgfA/C inhibited the fbsA gene and activated the fbsB gene; and iii) FbsB plays the major role in the fibrinogen binding ability of CC17strains.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1998. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

La protéine hétérotrimérique laminine-111 permet le lien entre la matrice-extracellulaire et l’intégrine α7β1 du sarcolemme, remplaçant ainsi dans les muscles dystrophiques, des liens normalement assurés par le complexe de la dystrophine. L’injection de laminine-111 dans des souris mdx a permis, entre autre, l’augmentation de l'expression de l'intégrine α7β1, d’empêcher les bris du sarcolemme lors de la contraction musculaire, de restaurer un niveau normal de la créatine kinase sérique, ainsi que d’augmenter la résistance et la force dans les muscles déficients en dystrophine. Ces résultats suggèrent que l'augmentation de la laminine-111 est un potentiel traitement pour la DMD. Les chaines β1 et γ1 de la laminine sont déjà exprimées dans le muscle humain adulte, mais la chaine α1 de la laminine (Lamα1) est exprimée uniquement pendant le stade très précoce 16 cellules de l'embryogenèse. Nous avons donc développé une méthode alternative à l’injection répétée de Laminine-111 en induisant l'expression endogène du gène LAMA1, afin de reformer le complexe trimérique α1β1γ1, la laminine 111. Ceci a été réalisé avec une technologie récente, le système CRISPR/Cas9, dont la Cas9 a été désactivée (dCas9) puis couplée à un domaine d’activation de la transcription, le VP160 (dCas9-VP160). L’utilisation d’un ou plusieurs ARN guides (ARNg) a permis de cibler le promoteur du gène LAMA1. L’ARNm de Lamα1 (qRT-PCR) ainsi que la protéine (immunohistochimie et immunobuvardage) n’ont pas été détecté dans le contrôle négatif, des myoblastes murins (C2C12). Cependant, une expression significative a été observée dans ces myoblastes transfectés avec des plasmides codant pour dCas9-VP160 et un ARNg. L’analyse protéique in vivo, dans des muscles de souris électroporés avec le même plasmide, a démontré une forte augmentation de la chaine α1 de la laminine. Des augmentations plus importantes de l’ARNm de Lamα1 ont été observées en utilisant 2 ARNg, suggérant un effet synergique. L’augmentation de l’expression de Lamα1 par le système de CRISPR/Cas9 devrait être étudiée d’avantage afin de vérifier si cette stratégie pourrait s’avérer efficace dans des cas de myopathies. / Laminin-111 protein complex links the extra-cellular matrix to integrin α7β1 in sarcolemma, thus replacing in dystrophic muscles links normally insured by dystrophin complex. Laminin-111 injection in mdx mouse increased expression of integrin α7β1, stabilized sarcolemma, restored serum creatine kinase to wild-type levels, and protected muscles from exercised-induced damages. These results suggested that increased Laminin-111 is a potential therapy for DMD. Laminin β1 and γ1 chains are expressed in adult human muscle but laminin α1 (LAMA1) gene is expressed only during embryogenesis. We thus developed an alternative method to Laminin-111 protein repeated administration by inducing expression of the endogenous LAMA1 gene. This was done with the CRSPR/Cas9 system, i.e., by targeting the LAMA1 promoter with one or several gRNAs and a dCas9 coupled with the VP160 transcription activation domain. LAMA1 mRNA (qRT-PCR) and proteins (immunohistochemistry and western blot) were not detected in the control C2C12 myoblasts. However, significant expression was observed in cells transfected and in mouse muscles electroporated with plasmids coding for dCas9-VP160 a gRNA. Larger synergic increases were observed by using 2 or 3 gRNAs. Increased expression of LAMA1 by the CRISPR/Cas9 system will have to be further investigated to verify whether this could be a treatment for several myopathies.

Proefschrift Maastricht. / Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

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

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 292-334. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

La cardiomyopathie dilatée (CMD) est caractérisée par une fraction d’éjection (FE) réduite, une fonction systolique altérée, une désorganisation de la matrice extracellulaire et des défauts métaboliques. Dans différents modèles de CMD, le niveau d’expression de la nicotinamide riboside kinase 2 (Nmrk2) impliquée dans la synthèse du NAD, un coenzyme majeur du métabolisme énergétique et une molécule de signalisation, est augmenté. NMRK2 est identique à « Muscle Integrin Binding Protein » se liant à l’hétérodimère intégrine β1/α7. Le rôle de Nmrk2 dans le cœur n’est pas connu. Les souris Nmrk2-KO jeunes développent une réponse hypertrophique concentrique normale en réponse à l’angiotensine II et à la constriction aortique. Les échocardiographies jusque 8 semaines post-TAC et au cours du vieillissement à l’état basal, montrent une diminution plus sévère de la FE et un développement de CMD. Les RT-QPCR montrent une augmentation du niveau d’expression de l’isoforme lente β de myosine. NMRK2 n’est pas requise pour maintenir le taux de NAD dans le cœur en réponse aux traitements pro-hypertrophiques et à un âge jeune. Par contre, au cours du vieillissement, les niveaux d’expression de Nmrk1 et Nampt sont diminués et à 24 mois, le NAD myocardique est réduit de 50% chez les souris Nmrk2-KO. A ce même âge, le complexe α7β1 est réduit. Les analyses histologiques montrent un défaut du dépôt de la laminine, la présence d’une fibrose et un élargissement de l’espace intercellulaire chez le mutant Nmrk2-KO. NMRK2 est requise pour préserver la fonction et la structure cardiaque et l’homéostasie du NAD à un âge avancé. Des composants moléculaires modulant sa voie pourraient être une option thérapeutique. / Dilated cardiomyopathy (DCM) is a severe heart disease characterized by reduced ejection fraction, altered systolic function, extracellular matrix disorganization and metabolic defects. In different mice models of DCM, the expression of the nicotinamide riboside kinase 2 (Nmrk2) implicated in the synthesis of NAD, a major coenzyme in energy metabolism and a signaling molecule, is increased. NMRK2 is similar to the muscle integrin binding protein (MIBP) that binds to the integrin α7β1 heterodimer. The role of Nmrk2 in the heart is unknown. Young Nmrk2-KO mice develop a normal cardiac hypertrophic response to angiotensin-II exposure and transverse aorta constriction (TAC) but follow-up echocardiography until 8 weeks post-TAC and during aging from 5 to 24 months revealed a more severe decrease in the EF and the development of a DCM phenotype. RT-qPCR analysis of cardiac mRNAs showed an increase in the slow, cardiac, β myosin heavy chain isoform starting at 12 months. NMRK2 was not essential to maintain myocardial NAD levels in response to pro-hypertrophic treatments and in young adults. However Nmrk1 and Nampt expression level declined strongly with aging and Nmrk2-KO mice displayed a 50% reduction in myocardial NAD levels at 24 months. The α7β1 integrin complex was repressed at this age. Immunofluorescent analyses and electron microscopy revealed a defect in laminin deposition and enlarged intercellular space in the Nmrk2-KO heart. The Nmrk2 gene is required to preserve cardiac function and structure during aging and becomes indispensable for maintaining NAD at late age. Molecular characterization of compounds modulating this pathway could give future therapeutic prospect.

Cette thèse de doctorat porte sur l'étude des notions fondamentales de la vision, plus particulièrement de la compréhension de l'homéostasie et de la cicatrisation de la cornée. En fait, l'attention de ces travaux est accordée à la modulation de l'expression d'un récepteur important dans l'adhésion de l'épithélium cornéen : la sous-unité d'intégrine a6. Les intégrines sont des protéines transmembranaires, des composantes essentielles de l'adhésion entre cellules et la matrice extracellulaire. D'ailleurs, les intégrines sont impliquées dans la plupart des processus cellulaires et sont un élément clef de tout tissu, incluant le tissu oculaire. Les intégrines a6(31 et a6|34 sont toutes deux exprimées au niveau de l'épithélium cornéen, deux intégrines ayant comme ligand la laminine. Lors de la cicatrisation cornéenne, l'expression de la laminine ainsi que celle de la sous-unité a6 est favorisée. Cependant, le rôle des intégrines a6(31 et a6(34 ainsi que la modulation de l'expression du gène de la sous-unité a6 au niveau de l'épithélium cornéen demeuraient des éléments obscurs avant le début de ces travaux. L'objectif principal des travaux était donc d'identifier les facteurs importants dans la modulation du promoteur du gène de la sous-unité d'intégrine a6 dans la réponse des cellules épithéliales de l'épithélium cornéen lors de la cicatrisation cornéenne. Ces travaux ont permis de démontrer l'importance des facteurs Spl, Sp3 et NFI dans la régulation de la transcription du gène a6 dans l'homéostasie, ainsi qu'à des étapes précises du processus de la cicatrisation cornéenne. De plus, l'effet global de la laminine dans la réponse des cellules épithéliales de la cornée suite à l'activation des intégrines a6(31 et a6(34 est mieux défini. / This doctoral thesis is a study based on the fundamental notions of vision, more particularly the comprehension of corneal homeostasis and wound healing. It pays a particular attention to the modulation of expression of a gene that encodes a membrane-bound receptor subunit, the a6 subunit from the a6|31 and a6(34 integrins, important for adhesion of the corneal epithelium to the basement membrane. These integrins constitute essential components of cell-to-cell and cell-extracellular matrix adhesions. These trans-membrane receptors are involved in most cellular processes and represent key elements in ail tissues, including ocular tissues. Expression of both the a6|31 and a6(34 integrins, whose respective ligand is laminin, has been reported in the corneal epithelium. Recently, expression of the a6 subunit has been shown to be coordinated with the massive secretion of laminin that occurs 24 hours following damage to the corneal epithelium. However, the precise function played by laminin on the modulation of expression of the a6 subunit gene had never been explored before the present study. The a6 gene promoter is deprived of a TATA binding cassette. On the other hand, it possesses a high content in guanine and cytosine residue (GC-rich promoter), a condition required in order to ensure proper regulation of a6 gene transcription. This study demonstrates the importance of the transcription factors Spl, Sp3 and NFI in the transcription regulation of the a6 gene during corneal wound healing. In addition, the global influence of laminin in the response of the corneal epithelial cells following activation of the a6|31 and a6(34 integrins is further explored. In conclusion, the results presented in this work shed light at least in part on the extreme complexity of the gene regulation network that takes place at the corneal epithelium during wound healing

Au cours de la réparation cutanée, l’étape de réépithélialisation est essentielle car son objectif est de restaurer la fonction barrière de la peau. Elle consiste en une série d’étapes coordonnées où les kératinocytes migrent, prolifèrent et se différencient jusqu’à restauration complète de l’épiderme. Régulée de façon simultanée au niveau intracellulaire mais également extracellulaire, elle dépend de la production de facteurs de croissance, de métalloprotéases matricielles (MMPs) et de protéines de la matrice extracellulaire sur lesquelles les kératinocytes adhèrent et migrent par l’intermédiaire de récepteurs de la famille des intégrines ou des syndécans. Parmi les ligands matriciels, la laminine 332 (LN332), qui est connue comme étant la protéine d’adhésion majeure des kératinocytes de l’épiderme, s’avère être également impliquée au cours de la réépithélialisation et jouer un rôle important dans les processus d’adhésion et de migration des kératinocytes, notamment par le biais de son domaine globulaire LG4/5 localisé à l’extrémité C-term de sa chaine 3. De récentes études ont montré que ce domaine LG4/5 induit la migration des kératinocytes normaux humains (NHK), impliquant des MMPs pro-migratoires MMP-1 et MMP-9. Puisque les domaines LG4/5 ont été montrés comme participant à la dynamique du cytosquelette et au mouvement cellulaire par le biais des récepteurs syndécan-1 et -4, mon laboratoire d’accueil a décidé d’étudier l’implication du récepteur syndécan-1 dans ce processus d’expression de la MMP-9. Les analyses PCR et les résultats de zymographie obtenus ont révélé que le syndécan-1 joue un rôle dans l’expression et l’activation de la MMP-9 induite par le domaine LG4/5. De plus, la déplétion de l’expression du syndécan-1 dans les NHK a confirmé ces résultats. De précédents résultats de mon laboratoire d’accueil ont montré que le domaine LG4/5 induit la formation de filopodes médiée par le syndécan-1 au niveau du front de migration des kératinocytes. De ce fait, nous avons effectué des zymographies de gélatine in situ chez des NHK en migration afin d’observer la localisation de la MMP-9 et de savoir si cette dernière était trouvée au niveau de ces structures d’adhésion protrusives. Nous avons observé des zones de digestion de gélatine sous les NHK ressemblant à des points de contact d’adhésion. Leur nombre est augmenté chez des NHK traités avec le domaine LG4/5 de la LN332. L’utilisation d’inhibiteurs spécifiques des gélatinases et de la MMP-9 ont révélé que cette dernière est responsable de la formation de ces zones de digestion de gélatine. Parce que ces structures évoquent des podosomes, nous avons décidé de révéler leurs constituants majoritaires, à savoir la cortactine, la vinculine, l’-actinine, VASP, WASP ou encore Arp2/3. Dans le même temps nous avons également révélé le syndécan-1 afin de voir si ce dernier était présent dans ces structures. Nos résultats ont montré que tous les marqueurs des podosomes étaient localisés soit sous la forme d’un point à l’intérieur des zones de digestion pour les protéines régulatrices de l’actine, soit sous la forme d’un anneau entourant les zones de digestion pour les protéines d’adhésion et de signalisation associées à la membrane, confirmant donc que les structures observées sont bien des podosomes. Le syndécan-1 apparaît également sous une forme d’anneau, entourant les protéines régulatrices de l’actine et les zones de digestion laissant penser que le syndécan-1 serait impliqué dans ces structures. La diminution de l’expression du syndécan-1, en utilisant l’approche des petits ARN interférents dans des NHK, a montré que l’absence de syndécan-1 diminue de façon drastique le nombre et la surface des zones digérées. L’ensemble de nos résultats montre que le syndécan-1 serait un constituant des podosomes des kératinocytes, participant à leur formation et jouant un rôle dans le contrôle de l’expression de la MMP-9 / During skin repair, the reepithelialization step is essential to restore the skin barrier function. lt occurs by an orderly series of events whereby keratinocyte migrate, proliferate and differentiate until complete epidermal restoration. Keratinocyte migration determines the efficiency of the overall wound repair process. The keratinocyte's migratory behavior depends on the production of growth factors, matrix metalloproteinases (MMP) and on the dynamic interactions of the cells with extracellular components. Laminin 332 (LN332), known as a major adhesion substrate for keratinocytes, was shown to contribute to skin reepithelialization through its a3 chain C-terminal domains LG4/5. Recent studies have reported that LG4/5 induces keratinocyte migration, an event that relies on the involvement of the pro-migratory MMP-1 and MMP-9. As LG4/5 domains were shown to participate in cytoskeleton dynamic and cell movement through binding of the heparan sulfate proteoglycans syndecan-1 and -4, we analyzed the potential involvement of these receptors in this process. The PCR analysis and zymography results revealed that syndecan-1 plays a role in LG4/5 induced MMP-9 expression and activation. Down regulating or overexpressing syndecan-1 expression in cells confirmed these findings. As LG4/5 was shown to induce the formation of syndecan-1-mediated filopodia at the front of migrating cells, we performed in situ zymography experiments in migrating keratinocyte to analyze whether MMP-9 is found in these protrusive adhesion structures. Very interestingly, we found areas of digested gelatin resembling adhesion contacts underneath keratinocytes. Their number was increased in LG45-treated keratinocytes, a result in line with our previous data. The use of specific MMP inhibitors revealed that MMP-9 is responsible for the formation of these digested gelatin clusters. Further confocal microscope analysis revealed, at the cellular level, the presence of actin located within the digested areas, suggesting that an adhesion receptor would be involved in this process. Because these structures resemble podosomes, we revealed major podosome components, such as cortactin, vinculin, -actinin, VASP, WASP, Arp2/3 or dynamin and integrin. Our results showed all the podosome markers either within the digested areas (regulatory actin proteins) or organized as ring encircling the digested areas (signaling and adhesion proteins associated with plasma membrane), confirming that these structures are podosomes. Syndecan-1 also appears as a ring around the digested areas and encircling the regulatory actin proteins, suggesting that this receptor could be involved in these structures. The syndecan-1 depletion in normal human keratinocytes with specific siRNAs drastically decreased the digested areas surface. Taken together, our data demonstrate that syndecan-1 is a podosome components, participating in their formation and playing a role in MMP-9 expression and deposition. These results suggest that its re-distribution at the front edge of migrating keratinocyte may have a role to play in the cleavage or degradation of extracellular matrix proteins therefore facilitating their path through the fibrin clot

L’interaction du récepteur syndecan-1 de la famille des héparanes sulfates protéoglycanes avec le fragment carboxy-terminal alpha3LG4/5 de la protéine d’adhérence matricielle, la laminine 332, induit une réorganisation du cytosquelette de la cellule conduisant à la formation de filopodes et de microspicules, caractéristiques de la migration cellulaire. Notre laboratoire a mis en évidence que l’adhésion cellulaire syndecan-1 dépendante implique les chaînes d’héparanes sulfates et chondroïtine sulfate. Afin d’identifier le (les) zone(s) impliquée(s) dans l’interaction domaine LG4/5-syndécan-1, une approche de mutagenèse dirigée a été mise en place sur le fragment LG4/5 recombinant. Les résidus conservés parmi les laminines, identifiés dans la littérature comme liant l’héparine, aussi bien que des résidus basiques spécifiques à la chaine α3 identifiés par des approches prédictives, ont été remplacés par le résidu neutre glutamine. Toutes les protéines couplées avec l’étiquette 6-Histidine ont été produites dans des cellules de mammifère, purifiées par chromatographie d'affinité et caractérisées biochimiquement et par dichroïsme circulaire. L’évaluation de l’affinité des protéines produites pour l’héparine nous a permis d’identifier un site d’interaction majeur avec les glycosaminoglycanes dans le domaine LG4/5, entouré par des résidus à mineur affinité. La technique de résonance plasmonique de surface et des tests d’adhérence cellulaire nous ont permis de confirmer ce résultat puisque l’absence du site d’interaction majeur avec l’héparine a produit une inhibition totale de l’adhérence. Des expériences de pull-down nous ont montré que ce site est aussi impliqué dans l’interaction avec le syndecan-4, indiquant que cette séquence pourrait ainsi jouer un rôle dans différents processus cellulaires. Une collaboration avec des bio-informaticiens nous a permis de proposer un modèle structural du domaine LG4/5 et de montrer que la zone identifiée est localisée dans une boucle exposée à l’extérieure du module LG4, entourée par des résidus à plus faible affinité / The HSPG receptor syndecan-1 interacts with the carboxy-terminal LG4/5 domain in laminin 332 to participate in keratinocyte migration by inducing formation of cytoskeleton related protrusive structures. We have shown that syndecan-1 mediated cell adhesion occurs in heparan sulphate and chondroitin sulphate dependent manner and that these two glycosaminoglycan (GAG) chains bind independently to LG4/5 with different affinities. To identify residues involved in the interaction of the LG4/5 domain with syndecan-1 and to apprehend the molecular basis of the GAGs interaction specificity, we have used a site-directed mutagenesis approach of the recombinant LG4/5 fragment. The residues identified as conserved heparin binding residues throughout laminins, as well as “candidate” basic residues identified through predictive approaches, have been replaced by the neutral residue glutamine. All LG4/5 proteins carrying a hexa-histidine tag at their C-terminal end were expressed in mammalian cells. The produced proteins were purified and characterized biochemically. Circular dichroism studies performed on all mutagenised proteins showed that the overall structure of each mutant is comparable to that of the wild type protein. Heparin affinity chromatography analysis allowed us to identify a major heparin binding site in the LG4/5 domain surrounded by several minor GAG binding sites. Surface plasmon resonance analysis of mutated LG4/5 proteins-heparan sulphate interaction confirmed these results. These findings were well correlated with our in cellulo syndecan-1 mediated cell adhesion as the lack of this major heparin binding site totally abrogated cell adhesion. Pull down experiments allowed us to show that this heparin binding site sequence is responsible not only for the interaction of the receptors syndecan-1 but also for syndecan-4 suggesting that additional cellular functions may be carried by this sequence. Our structural predictions suggest that the LG4/5 in laminin 332 encompasses a major GAG binding site surrounded by a track of converging positively charged residues