IDE (Insulin-Degrading Enzyme) est une métalloenzyme impliquée dans la dégradation de plusieurs peptides physiologiques. Des études lient la maladie d’Alzheimer et le diabète de type II à IDE. En effet, parmi ses substrats, l’enzyme compte le peptide Béta-amyloïde (A-Béta) responsable des plaques séniles de la maladie d'Alzheimer et l’insuline régulant la glycémie. En 2006, l’équipe du Pr. Tang a élucidé la structure cristallographique d'IDE qui a révélée que les substrats se lient à deux sites de l'enzyme : le site catalytique et un exosite. Grâce au criblage d'une chimiothèque, un composé a été découvert modulant de façon substrat-dépendante l'activité d'IDE. Ce composé a été cristallisé dans l’enzyme: il peut se lier aux deux sites importants pour l’hydrolyse des substrats: le site catalytique et l'exosite. Ce mode de liaison est cohérent avec la modulation substrat-dépendante observée. 80 analogues ont été synthétisés pour améliorer l’activité et la perméation cellulaire. La modulation substrat-dépendante de la protéase permet d’envisager l’obtention d’outils chimiques pour l’étude de la fonction de cette enzyme et ouvre de nouvelles perspectives dans des pathologies où des substrats d’IDE seraient impliqués. En parallèle, une réaction de Click Chemistry in situ a été effectuée et a permis l'identification de 32 ligands parmi 180 composés potentiels. 12 ont été resynthétisés et ont montré une activité inhibitrice de l'enzyme. Ces composés possèdent une fonction hydroxamate et se lient donc au site catalytique inhibant l'enzyme quelque soit son substrat. La co-cristallisation d'un des composés avec l'enzyme a confirmé ce mode de liaison. / Insulin-Degrading Enzyme (IDE) is a zinc metalloprotease implicated in the clearance of numerous physiological peptides, in particular beta-amyloid (A[Béta]) peptide and insulin, respectively implicated in Alzheimer’s disease and Diabetes.Tang et al. elucidated the X-ray structure of the human IDE and found that substrates have two anchoring sites : the catalytic site at the zinc and an exosite which are both key features for the binding and hydrolysis.In our laboratory, we have screened a 2080-compound library on the enzyme and found a 5 µM hit inhibitor of A[Béta] hydrolysis. X-ray analysis of ligand-enzyme complexes, revealed that unexpectedly these compounds are either ligands of the catalytically site or the exosite of IDE.Consistently with their peculiar binding mode, these compounds behave as inhibitors or activators of the enzyme in a substrate-dependent manner.We made several chemical modulations on the hit structure and synthesized about 80 analogues to increase both potency and cell permeation.The mode of action of our compounds opens new avenues for the study of the function of IDE and for the design of therapeutic interventions.In the mean time, an in situ Click Chemistry experiment led to the identification of 32 ligands over 180 potential compounds. 12 compounds were resynthesised and showed inhibitory activities on the enzyme for all substrats. Co-crystallisation confirmed the binding to the catalytical site thanks to a hydroxamate function.

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

La MMP2 est une protéinase stromale qui dégrade plusieurs éléments de la matrice extracellulaire et qui active d’autres MMPs dont la MMP9. La MMP14 active la MMP2 via l’inhibiteur de la pro-MMP2, le TIMP2. Cette étude avait pour buts de démontrer l’association entre la surexpression de la MMP2 et la récidive du CaP, d’évaluer l’influence de la MMP9, de la MMP14 et du TIMP2 sur cette association, puis de tester par un modèle murin l’influence de la MMP14 stromale sur la croissance tumorale. Nous avons analysé immunohistochimiquement 204 cas de CaP (T3NxM0) et avons étudié séparément les cellules cancéreuses, stromales et épithéliales bénignes (CEB), notamment selon le pourcentage d’expression des marqueurs (< 10% ou ≥ 10%). Le suivi médian est de 4,61 ans. La surexpression de la MMP9 dans les cellules cancéreuses est associée à un score de Gleason élevé (8-10) (p = 0,0009). Dans les CEB, la surexpression la MMP14 est associée au niveau de PSA sérique initial bas (≤ 20 ng/ml) (p = 0,0027). Le TIMP2 est protecteur (RR = 0,573, p = 0,0233) lorsque fortement exprimé dans les cellules stromales. La MMP2 augmente le risque de récidive lorsqu’exprimée par les cellules cancéreuses (RR = 1,549, p = 0,0027, test de tendance). L’étude de la croissance de tumeurs injectées à des souris nues/nues suggère que la MMP14 est associée à l’implantation tumorale. La MMP9 et la MMP14 seraient impliquées dans l’évolution du CaP alors que la MMP2 et le TIMP2 peuvent servir de marqueurs pronostiques pour les CaP T3NxM0. / Introduction: The matrix metalloproteinase 2 (MMP2) is associated with poor prognosis in many neoplasms. MMP14 activates MMP2 using pro-MMP2 specific inhibitor TIMP2 as a receptor. Activated MMP2 degrades extracellular matrix components such as collagen and gelatin, and activates other MMPs including MMP9 (gelatinase B). We therefore tested the influence of MMP9, MMP14 and TIMP2 expression on prostate cancer (Pca) disease-free survival and the association between MMP2, MMP9, MMP14 and TIMP2. Stromal MMP14 involvement in tumor growth was also tested. Material and methods: By immunohistochemistry, we analyzed 200 T3NxM0 Pca cases. We evaluated marker expression separately in cancer, stromal and benign epithelial (BE) cells according to a percentage scale (0, < 10, 10-50 and ≥ 50%) and to low (< 10%) or high (≥ 10%) expression of the markers. MCF7 cells were injected subcutaneously to nu/nu mice with MMP14 -/- fibroblasts and their growth was compared to MCF7 + MMP14 +/+ fibroblasts tumors. Results: Median follow-up was 4.61 years. MMP9 overexpression in cancer cells was associated with high Gleason score (8-10) (p = 0.0009). Low initial PSA serum levels (≤ 20ng/ml) were indirectly associated with MMP14 overexpression in BE cells (p = 0.0027) and with MMP9 overexpression in stromal (p = 0.0050) and BE cells (p = 0.0056). There was a decreased risk of Pca recurrence with high (≥ 10%) TIMP2 expression in stromal cells (hazard ratio (HR) = 0.573, p = 0.0233) and an increased risk of Pca recurrence with MMP2 expression by > 50% of BE cells (HR = 3.006, p = 0.0387). Increased risk of Pca recurrence was also observed with high MMP2 expression (HR = 1.549, p = 0.0027, trend test) and with the following combinations: low TIMP2 in stromal cells and high MMP2 in BE cells (HR = 4.121, p < 0.0001); high MMP2 in stromal cells and low TIMP2 in cancer cells (HR = 2.742, p = 0.0171). MCF7 studies suggest MMP14 stromal involvement in Pca implantation. Conclusions: MMP9 and MMP14 are involved mostly in Pca implantation. MMP2 and TIMP2 might be used as predictors of disease-free survival in T3NxM0 Pca.

Titre de l'écran-titre (visionné le 13 juillet 2023) / Ce projet porte sur l'impact de l'hyperglycémie sur la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires et de métalloprotéinases matricielles par les cellules gingivales à la suite d'une stimulation de la réponse inflammatoire par des biofilms sous-gingivaux dysbiotiques. La maladie parodontale est une maladie inflammatoire induite par l'infiltration de bactéries parodontopathogènes et conduit à la destruction irréversible de l'ensemble des tissus de soutien de la dent. Celle-ci induit une inflammation qui joue un rôle important dans le développement d'une dysbiose du microbiome sous-gingival. Il a été suggéré qu'une dysbiose du microbiome sous-gingival augmentait le risque de parodontite chez des patients diabétiques à cause d'une inhibition de leurs réponses immunitaires et métaboliques. Cependant, l'impact de l'hyperglycémie sur la régulation de la réponse inflammatoire gingivale est peu connu et la modulation de cette réponse est peu étudiée. Nous avançons l'hypothèse qu'un environnement hyperglycémique peut affecter les interactions hôte-microbiome et par conséquent influencer la réponse inflammatoire d'un patient atteint de parodontite. Pour cela nous avons étudié la réponse inflammatoire d'un modèle de co-culture de fibroblastes gingivaux et de macrophages stimulés par des échantillons de plaque dentaire provenant d'individus sains ou atteints de parodontite, et ce, en présence de concentrations normales ou élevées de glucose. Le profil de sécrétion de cytokines pro-inflammatoires et métalloprotéinases matricielles a été par la suite analysé. Nous avons observé une augmentation significative des niveaux de sécrétions de plusieurs cytokines reflétant l'impact de l'environnement hyperglycémique sur la modulation de l'inflammation. Les résultats que nous avons obtenus permettront éventuellement de planifier des traitements parodontaux personnalisés et adaptés, ainsi que de développer des stratégies de prévention individualisées pour mieux contrôler le développement et la progression de la maladie parodontale chez les patients diabétiques.

Les cicatrices hypertrophiques sont la résultante de désordres fibrotiques caractérisés par un dépôt excessif de Matrice ExtraCellulaire (MEC) et une persistance anormale des myofibroblastes (cellules différenciées qui participent à la cicatrisation). Elles apparaissent régulièrement suite à un retard dans les délais de cicatrisation comme c'est le cas lors de la guérison des plaies de grandes surfaces caractéristiques des grands brûlés. Afin de comprendre les mécanismes mis en jeux dans cette pathologie notre équipe a utilisé le modèle de peau reconstruite par auto-assemblage avec des cellules épidermiques et dermiques issues de cicatrices hypertrophiques ou de peaux normales. Les études précédentes ont permis de montrer que l'épaisseur des dermes obtenus lors de culture de différents types cellulaires mésenchymateux est augmentée en présence de kératinocytes issus de cicatrices hypertrophiques (KH) par rapport à celle obtenue' lorsque des kératinocytes issus de cicatrices normales (KN) sont utilisés. Elles ont également pu attribuer cette variation d'épaisseur dermique à un effet paracrinien de l'épiderme. Nous avons poursuivi cette étude et identifié une protéine inhibitrice des métalloprotéinases : TIMP-1, sécrétée plus fortement par les KH par rapport aux KN. Cette dernière une fois ajoutée aux milieux de culture d'équivalents de peau reconstruite avec des KN in vitro induit une fibrose comparable a celle obtenue dans les équivalents de peau reconstruite avec des KH. Cette observation apporte une nouvelle donnée dans la connaissance des mécanismes moléculaires et cellulaires conduisant à la cicatrisation hypertrophique.

Les facteurs de transcription induits par l’hypoxie (HIF) sont responsables de la transcription de nombreux gènes impliqués dans la réponse à l’hypoxie. En plus de réguler de nombreux processus cellulaires et physiologiques, ces facteurs sont impliqués dans plusieurs pathologies. Hétérodimères constitués d’une sous-unité β constitutive et d’une sous-unité α sensible à l’oxygène, ces facteurs sont majoritairement régulés par l’hydroxylation et la dégradation de la sous-unité α. En situation d’hypoxie, ce mécanisme de dégradation est inhibé, ce qui favorise la formation de complexes HIF. Les travaux présentés dans cette thèse visent à élucider les mécanismes régulant l’activation de HIF en situation d’hypoxie ou de normoxie. Dans la section Résultats, vous retrouverez une section consacrée à l’activation de HIF par l’angiotensine II (AngII) chez les cellules musculaires lisses vasculaires. Plus précisément, le rôle de la transactivation de récepteurs à activité tyrosine kinase suivi de l’implication de HIF dans la biologie de ces cellules seront abordés. Dans un deuxième temps, un inhibiteur des métalloprotéases, le BiPS, vous sera présenté comme étant un puissant inducteur des protéines HIF-α. En effet, le BiPS est un puissant inhibiteur des enzymes responsables de la dégradation des protéines HIF-α. En outre, le BiPS permet l’activation des complexes HIF ainsi formés. Ces résultats inattendus pourraient avoir des répercussions importantes dans l’utilisation de cet agent à des fins angiostatiques dans le traitement du cancer en plus de présenter un nouvel agent ayant un potentiel thérapeutique important dans le traitement de pathologies ischémiques. Finalement, vous retrouverez une section consacrée à l’étude d’un nouveau répresseur de HIF, l’histone acétyltransférase HBO1. De façon étonnante, HBO1 réprime l’activité des complexes HIF par un mécanisme indépendant de la stabilisation des sous-unités α mais dépendant du remodelage de la chromatine. En conclusion, ces résultats mettent en lumière de nouveaux mécanismes de régulation de l’activité des facteurs de transcription HIF. Considérant les rôles physiologiques importants de ces complexes ainsi que leurs implications dans diverses maladies, ces résultats permettront d’accroître les connaissances disponibles quant aux fonctions de ces complexes et mèneront vers le développement d’outils thérapeutiques efficaces. / Hypoxia-inducible transcription factors (HIF) are decisive elements in the transcriptional regulation of numerous genes expressed in conditions of hypoxic stress. In addition to their roles in many physiological and cellular processes, HIF are also involved in diverse pathological situations. Obligate heterodimers composed of a constitutive β subunit and of an oxygen tension-regulated α subunit, these transcription factors are mainly regulated by the hydroxylation and subsequent degradation of the α subunit. In hypoxia, this degradation mechanism is inhibited, resulting in HIF complex formation and binding to specific DNA sequences. The work presented in this thesis aims to elucidate regulatory mechanisms involved in HIF activation during hypoxia or in normal oxygen conditions. In the Results section, you will find a study devoted to HIF activation by angiotensin II (Ang II) in vascular smooth muscle cells. Specifically, the role of receptor tyrosine kinase transactivation on HIF activation was evaluated along with a description of HIF-1’s role in smooth muscle cells biology. Next, an inhibitor of matrix metalloproteases, BiPS, will be presented as a novel and potent HIF activator. This unexpected effect may have important implications for the use of this compound for its angiostatic potential in cancer treatment. In addition, BiPS and derivative molecules could also have strong therapeutic potential in ischemic diseases. Finally, you will find a section devoted to the study of a new transcriptional repressor of HIF complexes, the histone acetyltransferase bound to ORC-1, HBO1. Surprisingly, HBO1 represses the activity of HIF complexes by a mechanism independent of the availability of the α subunits, but dependent on a chromatin remodelling event. In conclusion, this thesis highlights new regulatory mechanisms responsible for HIF activation. Considering the important physiological roles of HIF complexes and their implications in the pathogenesis of different diseases, these studies increase the available knowledge concerning the biological functions of these complexes and could contribute to the development of more effective and safe therapeutic tools.

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

Le cancer de l'endomètre est le cancer gynécologique le plus fréquemment diagnostiqué chez les femmes en Europe, aux USA et au Japon. Les mécanismes de carcinogenèse endométriale sont encore mal appréhendés et les facteurs histopronostiques classiques ne permettent pas toujours de prédire le risque évolutif. Dans ce travail, l'étude de l'expression des métalloprotéases (MMP-2,-7 et -9) et des inhibiteurs tissulaires des métalloprotéases (TIMP-1 et -2) suggère l'implication de ce système enzymatique dans le processus de carcinogenèse endométriale avec un profil d'expression différent dans l'endomètre normal, l'hyperplasie et le cancer de l'endomètre. Nous avons par ailleurs pu montrer que l'analyse de l'expression de MMP-2 (gélatinase A) et de TIMP-2 permettait de définir un sous-groupe de cancer de l'endomètre qui était particulièrement à risque d'extension locale et à distance. Nos résultats ont également permis de confirmer le rôle prépondérant de la perte d'hétérozygotie (LOH) de TP53 dans la genèse des cancers de l'endomètre de type II et la survenue plus tardive de cet évènement dans les cancers de l'endomètre de type I (hormonodépendants). En terme de pronostic, l'analyse du gène TP53 par FISH (hybridation par fluorescence in situ) n'est pas supérieure à celle obtenue par IHC (immunohistochimie). Enfin, l'étude des corrélations histopronostiques réalisée dans ce travail suggère que l'évaluation conjointe de la ploïdie, de MMP-2 et TIMP-2, de p53, du Ki67 et des récepteurs hormonaux (E et P) sur les prélèvements tissulaires pourrait mieux définir une population à haut risque évolutif pouvant bénéficier de thérapeutique ciblée.

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.