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.

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

Le CD154 joue un rôle crucial dans l’activation des cellules présentatrices d’antigènes. Il a été démontré que le CD154 est incorporé à la surface du VIH-1 et que de tels virus activent des lymphocytes B. Nous avons vérifié s’ils ont également la capacité d’activer des macrophages humains. Nous avons observé une augmentation de la production d’IL-8 par les macrophages dérivés de monocytes (MDM), mais celle-ci varie grandement en fonction des différentes productions virales et des donneurs utilisés. L’induction de la sécrétion d’IL-8 est spécifique au CD154 puisqu’une forme mutée ne l’induit pas et est indépendante de la gp120. L’expression des MMP-1 et -2 est influencée par le CD154 sur les cellules 293T, mais l’effet spécifique de CD154 est perdu lorsque des virus sont utilisés. L’ensemble de ces résultats suggère que l’incorporation de CD154 par le virus pourrait être un moyen additionnel d’attirer des cellules cibles au site d’infection et ainsi favoriser la réplication virale. / CD154 interacts with CD40 found on antigen-presenting cells such as macrophages and plays a crucial role in activating these cells and initiating immune responses. We have previously reported that CD154 is incorporated within HIV-1 envelope and is effective at activating primary B lymphocytes. In this study, we tested if such CD154-bearing virions are also effective in activating human monocyte-derived-macrophages (MDM). We observed an increase in IL-8 secretion, but it is highly variable depending on viral productions and donors used. The induction of IL-8 production is specific to CD154 since a mutant form does not induce it and is independent of gp120. The production of MMP-1 and -2 is influenced by CD154 on 293T cells but the specificity is lost when viral particles are used. These results suggest a possible way used by the virus to attract target cells to the site of infection and thereby favour its own replication.

L'angiogenèse est une étape clef dans le processus de progression tumorale. Elle est caractérisée par une surexpresssion d'un grand nombre de métalloprotéinases matricielles (MMP). Parmis ces MMP, les gélatinases (MMP-2 et MMP-9) sont connues pour jouer un rôle important dans l'angiogenèse tumorale et la croissance de nombreux cancers. Les "Photodynamic Molecular Beacon" (PMB) sont des constructions moléculaires qui peuvent être utilisées dans le traitement de cancers en associant un photosensibilisateur (PS) de type chlorine et un inhibiteur d'états excités, aussi appelé "Quencher", liés par un peptide substrat des gélatinases afin d'inhiber la toxicité du PS dans les cellules non ciblées, et de restaurer sa toxicité uniquement à proximité des gélatinases. Nous avons donc cherché à déterminer le couple PS/quencher permettant la meilleure inhibition de la production d'oxygène singulet, principale source de la toxicité du PS, puis avons synthétisé une famille de PMB ciblant les gélatinases. Différents peptides et bras espaceurs ont été utilisés pour évaluer l'influence de la distance entre le PS et le quencher sur les propriétés photophysiques et l'activation enzymatique du PMB / Angiogenesis is a key step in the tumoral progression process. It is characterized by an over-expression of a number of matrix metalloproteinases (MMP). Among these MMPs, gelatinases (MMP-2 and MMP-9) are known to play a critical role in tumor angiogenesis and the growth of many cancers. Photodynamic Molecular Beacons (PMB) can be designed for cancer treatment by associating a chlorin-like photosensitizer and a black hole quencher linked by a gelatinase substrate peptide with the aim of silencing photosensitizer toxicity in non-targeted cells and restore its toxicity only in surrounding gelatinases. We investigated the PS/quencher pair allowing the best singlet oxygen production inhibition, and then we synthesized a novel family of PMB triggering gélatinases MMP-2 and MMP-9. Different lengths of peptide and spacers were used in order to determinate the influence of the distance between PS and quencher on the PMB photophysical properties and enzymatic activation.

Actuellement, il n’existe pas de techniques fiables pour la détection de marqueurs du cancer ou le suivi de l’administration de médicaments tels que les anticorps monoclonaux. Cette détection est essentielle pour réaliser un diagnostic précoce et ainsi améliorer le pronostic de survie des patients, et d’autre part adapter la posologie et un traitement personnalisé à chaque patient. L’objectif majeur de ce travail a été de concevoir et de développer des systèmes dits biocapteurs répondant à ces problématiques : d’une part, la détection et la quantification de l’activité des métalloprotéinases matricielles (MMP) en tant que nouvel outil de diagnostic de la progression et du développement tumoral; et d’autre part, le dosage d’un anticorps anti-VEGF, le bevacizumab, impliqué dans les biothérapies antiangiogéniques. La quantification de l’activité métalloprotéasique a été rendue possible grâce à la conception d’un biocapteur basé sur un édifice supramoléculaire. Celui-ci est constitué de substrats peptidiques fluorogéniques des MMP et d’une surface fonctionnalisée par des cyclodextrines. Une détection par fluorescence a alors permis d’évaluer l’efficacité et la spécificité de ce système à quantifier l’activité des MMP in vitro et ex vivo en conditions de biopsie tumorale. D’autre part, nous avons conçu des biocapteurs basés sur un mime peptidique du VEGF, permettant le dosage du bevacizumab. L’utilisation de ce mime en remplacement du VEGF humain a été démontrée, et plusieurs systèmes supramoléculaires fonctionnalisés par ce peptide ont été synthétisés, en vue de la conception d’une plateforme de détection régénérable des interactions peptide/protéine par transduction acoustique. / Nowadays, there are no reliable techniques for detecting biomarkers of cancer or for monitoring therapeutic drugs such as monoclonal antibodies in blood samples. This detection is essential in order to highlight the early onset of a disease prior to the appearance of clinical symptoms and therefore ensure a greater therapeutic effect, but also to provide a personalized treatment for each patient. The major goal of this thesis work was to design and develop plateforms of detection called biosensors answering these problematics: on one hand, detection and monitoring of matrix metalloproteinases (MMP) activities as a new tool for the diagnosis of tumoral progression, and on the other hand, quantification of an anti-VEGF antibody named bevacizumab, involved in antiangiogenic therapies. Monitoring of MMP activities was made possible by the design of a biosensor based on a supramolecular assembly between fluorogenic susbtrates of MMP and cyclodextrins functionalized surface. Fluorescence detection has enabled to evaluate the efficacity and specificity of this system to quantify MMP activities in vitro and ex vivo in tumoral biopsy conditions. On the other hand, we have designed biosensors based on a cyclopeptide mimicking human VEGF for the monitoring of bevacizumab. The ability of this peptide to substitute the human protein has been demonstrated and several supramolecular assemblies functionalized by this peptide have been synthesized in order to create a regenerable biosensor screening peptide/protein interactions by acoustic transduction.

Ce travail porte sur des approches translationnelles dans les synucléinopathies notamment l’atrophie multisystématisée (AMS). Au-delà de leur rôle dans la régulation du glucose, l’insulin et l’insulin like growth factor-1 (IGF-1) ont des propriétés neurotrophiques. Des études ont montrées que la signalisation de l’insuline/IGF-1 est altérée dans la maladie d'Alzheimer et des données suggèrent l’altération de l’insuline/IGF-1 dans la maladie de Parkinson (MP) et l’AMS. Nous avons mis en évidence une résistance à l’insuline dans les neurones des patients MP et AMS ainsi que dans les oligodendrocytes chez les patients AMS.Mon travail a également consisté à cibler la troncation de l’α-synuclein (α-syn) comme cible thérapeutique. Nous avons démontré dans un modèle murin d’AMS que la diminution de l’α-syn tronquée permettait de réduire l’agrégation d’α-syn et la dégénérescence des neurones dopaminergiques.Enfin, nous avons étudié l’implication dans l’AMS des métalloprotéinases matricielles (MMP), des enzymes impliquées dans remodelage de la matrice, la démyélinisation, la troncation de l’α-syn et la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique. Ce travail nous a permis de montrer une augmentation de l’expression et de l’activité de MMPs chez les patients AMS. Nous avons également montré que les cellules gliales sont la source de cette augmentation et que la MMP-2 est retrouvée dans les agrégats des patients AMS.Nous montrons ici de caractéristiques distinctes de l’AMS comme des altérations qui se produisent dans les oligodendrocytes. Nous présentons aussi VX-765 comme un candidat prometteur pour ralentir la progression de la pathologie dans un contexte de synucléinopathie. / This work focused on translational approaches in synucleinopathies and more specifically in multiple system atrophy (MSA). Beyond their role in glucose homeostasis, insulin/IGF-1 are neurotrophic factors in the brain. Studies have shown altered insulin/IGF-1 signalling in Alzheimer’s disease and data suggest impaired insulin signaling/IGF-1 in Parkinson's disease (PD) and MSA. The aim of my work was to characterize insulin/IGF-1 signalling in MSA and PD brain tissue. Both groups showed neuronal insulin resistance. Oligodendrocytes in MSA patients were also insulin resistant.In line with the translational approach, we also targeted α-synuclein (α-syn) truncation pharmacologically in MSA transgenic mice, which led to reduced α-syn aggregation and the protection of dopaminergic neurons.We also assessed the activity and distribution of matrix metalloproteinases (MMPs) in the brain of MSA patients compared to healthy controls. MMPs are involved in the remodelling of the extracellular matrix, demyelination, α-syn truncation and blood brain barrier permeability. We showed altered expression and activity of MMPs in two distinct structures in MSA brains. We were also able to show that glial cells were the source of increased MMPs and show a unique expression of MMPs in α-syn aggregates of MSA patients compared to PD, evidence that might hint at a mechanism that is differently altered between PD and MSA.We here show distinct pathological features of MSA such as key alterations occurring in oligodendrocytes, further supporting MSA as a primary oligodendrogliopathy. We also present VX-765 as a candidate drug for disease modification in synucleinopathies.