Les gènes soumis à empreinte (GSE) se distinguent du reste du génome par une expression mono-allélique et parent-spécifique. Cette forme de régulation génique dépend de marques de méthylation différentielles héritées des gamètes parentaux au niveau de régions cis-régulatrices appelées ICR (« Imprinting Control Region »). Une centaine de GSE contrôlés par 20 ICR ont été répertoriés chez la souris et sont en général conservés chez l’Homme. Mon projet de thèse a consisté à caractériser de nouvelles ICR maternelles et à analyser leur impact sur la régulation génique, à partir d’un criblage génomique de méthylation réalisé chez la souris. J’ai ainsi participé à la révélation de l’existence de trois formes d’empreinte, qui résultent de sensibilité différente des ICR face aux changements développementaux des profils de méthylation génomique: 1) une empreinte persistante tout au long de la vie et ubiquitaire, qui caractérise les ICR classiques déjà connues, 2) transitoire, avec une existence limitée au développement pré-implantatoire, et 3) persistante tout au long de la vie mais tissu-spécifique. Plus précisément, j’ai déterminé les profils d’histones associées aux ICR des loci Cdh15 et Gpr1/Zdbf2, et mis en évidence la conservation de l’empreinte transitoire au locus GPR1/ZDBF2 chez l’humain. Je me suis ensuite focalisée sur l’ICR candidate associée au gène Socs5, dont l’empreinte s’est avérée être tissu-spécifique mais également, de façon inédite, polymorphique en fonction des lignées de souris. Cette ICR en position intragénique présente les caractéristiques d’une séquence « enhancer », hypothèse que je teste actuellement par invalidation fonctionnelle (système CRISPR/Cas9) chez la souris. La découverte de ces formes atypiques d’empreinte génomique permet de mieux cerner l’étendue du phénomène d’empreinte parentale et d’évaluer son impact sur les phénotypes. / Genomic imprinting refers to the functional non-equivalence of the two parental genomes in mammals. Imprinted genes are expressed only from the paternal or maternal allele: this mono-allelic expression is regulated by parent-inherited DNA methylation of specific cis-regulatory regions called ICRs (Imprinting Control Regions). There are currently around 120 imprinted genes known in the mouse genome, which are under the control of 20 characterized ICRs, and are generally conserved in Human. My thesis project aimed at characterizing new maternal ICRs and at analyzing their impact on gene regulation, based on a genome-wide methylation screen conducted in the mouse. I participated to revealing the existence of three forms of genomic imprinting, which reflects variable susceptibility to developmentally-regulated DNA methylation changes: 1) ubiquitous and life-long imprinting, which refers to the 20 canonical ICRs, 2) transient, whose existence is limited to preimplantation development, and 3) tissue-specific. More specifically, I deciphered the histone modification profiles of two new maternal ICR associated with the Cdh15 and the Gpr1/Zdbf2 loci and confirmed that the GPR1/ZDBF2 locus is also subject to transient imprinting in Human. My main achievement concerns the characterization of a candidate ICR associated with the Socs5 gene, which I found to be tissue-specific but also strain-specific, pointing towards a new form of imprinting polymorphism. This ICR has an intragenic position and has the characteristics of an enhancer, hypothesis that I am functionally testing in vivo by a CRISPR/Cas9-mediated deletion. The discovery of these new forms of genomic imprinting provides a better understanding of this phenomenon and its impact on phenotypes.

Clostridium difficile est une bactérie enteropathogène responsable d'infections intestinales dont les manifestations cliniques varient d’une simple diarrhée à une colite pseudomembraneuse parfois mortelle. L’une des problématiques majeures rencontrées dans la prise en charge des infections à C. difficile (ICD) est la survenue de récidives. Chez de nombreuses espèces bactériennes, la formation de biofilm est associée à la chronicité de l’infection. Le biofilm est un mode de vie dans lequel les bactéries sont engluées dans une substance polymérique qu'elles secrètent elles-mêmes. L’aptitude de C. difficile à former un biofilm in vitro a été clairement établie depuis 2012. Cependant aucune étude n’a montré jusqu’ici s’il est capable de former un biofilm in vivo. L’objectif de cette thèse était d’une part d’étudier différents paramètres impliqués dans la formation du biofilm in vitro et d’autre part de déterminer si C. difficile est capable de former un biofilm in vivo. Dans un premier temps, nous avons analysé la capacité de différentes souches de C. difficile (souches cliniques et souches de laboratoires modifiées génétiquement) à former un biofilm in vitro. Parmi ces dernières, la souche mutée pour le gène cwp84, codant une protéase de surface responsable de la maturation de la couche S de C. difficile, présente un biofilm particulièrement robuste et épais comparé à la souche parentale 630∆erm. L’activité protéolytique de Cwp84 est donc impliquée dans la formation du biofilm et module certaines propriétés de surface de la bactérie telles que l’hydrophobicité. Nous avons également étudié la composition en sucre de la matrice du biofilm, après une étape de mise au point qui a permis de déterminer les conditions permettant d’obtenir suffisamment de matériel. Les conditions retenues ont été les suivantes : formation de biofilm sur un support en verre, en présence de glucose et en milieu renouvelé. La présence d’un sucre qui possède un profil proche du PSII (polysaccharide associé à la surface des cellules planctoniques de C. difficile) dans la matrice du biofilm a été détecté par spectroscopie infrarouge. Dans un second temps, afin d’étudier l’aptitude de C. difficile à former un biofilm in vivo, différents modèles animaux ont été utilisés : un modèle de souris monoxéniques dans lequel plusieurs souches de C. difficile ont été testées (souches 630∆erm, mutant cwp84, R20291, P30) et un modèle de souris dixénique pour étudier la formation de biofilm mixte (C. difficile/Finegoldia magna et C. difficile/Clostridium scindens). Dans le modèle monoxénique, quelles que soient les souches testées, C. difficile est distribué de manière hétérogène tout au long de la surface du tissu intestinal. Les bactéries sont majoritairement retrouvées isolées sauf pour la souche R20291 qui forme le plus souvent des petits agrégats. Pour cette souche, différents marquages immunohistochimiques réalisés sur des coupes de cecum et de colon ont montré que la majorité des bactéries sont enchâssées dans de petites structures en 3 dimensions adhérentes à la couche du mucus. Le polysaccharide PSII est détecté en grande quantité à l'intérieur de cette structure. Ce composé étant présent dans la matrice de biofilm de C. difficile formé in vitro, ces résultats suggèrent que la souche R20291 pourrait s’organiser en biofilm dans le modèle de souris monoxénique. En modèle de souris dixéniques, nous avons montré que la présence de F. magna n’influe pas sur le niveau de colonisation de C. difficile, alors que l'association avec C. scindens semble être bénéfique aux deux bactéries puisqu'une augmentation de la population globale de deux espèces est observée comparé à la population présente dans chaque modèle mono-espèce. En conclusion, une souche productrice de biofilm in vitro semble être capable de s’organiser en une structure biofilm in vivo. Le rôle du biofilm dans l'étape de colonisation du colon par C. difficile et les rechutes des ICD devra être analysé. / Clostridium difficile is an enteropathogenic bacterium responsible for intestinal infections, the clinical symptoms vary from moderate diarrhea to pseudomembranous colitis, sometimes fatal. One of the major problems encountered in the management of C. difficile infections (DCI) is the occurrence of recurrences. In many bacterial species, biofilm formation is associated with the chronicity of infection. Biofilm is a way of life in which bacteria are entrapped in a polymeric substance secreted by the bacteria themselves. The ability of C. difficile to form an in vitro biofilm has been clearly established since 2012. However, no study has so far shown whether it is capable of forming a biofilm in vivo. The objective of this thesis was to analyze different parameters involved in the formation of biofilm in vitro and to determine whether C. difficile is able to form a biofilm in vivo.We first analyzed the ability of different strains of C. difficile to form a biofilm in vitro (clinical strains and strains genetically modified laboratories). Among the latter, the mutant strain for the cwp84 gene, encoding a surface-associated protease responsible for the maturation of the S layer of C. difficile, forms a particularly robust and thick biofilm compared to the 630Δerm parental strain. The proteolytic activity of Cwp84 is involved in the formation of biofilm and modulates certain surface properties of the bacterium such as hydrophobicity. We have also studied the polysaccharide composition of the biofilm matrix, after a development stage that allowed us to determine the optimal conditions for obtaining sufficient material. The conditions retained were the following: formation of biofilm on a glass support in the presence of glucose and in a renewed medium. We were able to determine by infrared spectroscopy the presence of a sugar which has a similar profile than the PSII (polysaccharide associated with the surface of C. difficile planktonic cells) in the matrix of the biofilm.Second, in order to study the ability of C. difficile to form a biofilm in vivo, different animal models were used: a monoxenic mouse model in which we tested several strains of C. difficile (strains 630Δerm, mutant cwp84, R20291, P30) and a dixenic mouse model to study the formation of mixed biofilm (C .difficile/Finegoldia magna and C. difficile/Clostridium scindens). In the monoxenic model, regardless of the strains tested, C. difficile is distributed heterogeneously throughout the intestinal tissue surface. The bacteria are mostly found isolated except for C. difficile R20291 which usually forms small aggregates. For this strain we have shown, thanks to various immunohistochemical labeling performed on cecum and colon sections, that the majority of the bacteria are embedded in a small 3-dimensional structures overlaying the mucus layer. The PSII polysaccharide is present in a large amount in this structure. As this compound has been detected in the in vitro C. difficile biofilm matrix, these results suggest strongly that the R20291 strain could be organized into biofilm structures in the monoxenic mouse model. In the dixenic mouse model, we have shown that the presence of F. magna does not influence the level of colonization of C. difficile, whereas the association with C. scindens seems to be beneficial to both bacteria since an increase of the global population is observed in this model compared to the population present in each single-species model.To conclude, an in vitro biofilm producing strain appears to be able to organize in a biofilm structure in vivo. The role of biofilm in the colonization step of the intestinal tract by C. difficile and in the occurrence of recurrences should be further analyzed.

Le processus visuel débute lorsque les photorécepteurs transforment la lumière en un signal biochimique qui est ensuite traité et transmis via la rétine. Notre groupe s'intéresse à élucider les défauts génétiques et les mécanismes à l'origine de pathologies rétiniennes comme la cécité nocturne congénitale stationnaire (CNCS), conséquence d'un défaut de transmission du signal entre les photorécepteurs et les cellules bipolaires. Cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur la physiologie de cette première synapse visuelle. Nous avons identifié quatre nouvelles mutations dans SLC24A1, un échangeur ionique intervenant dans l'homéostasie du calcium dans les bâtonnets, à l'origine de la CNSC de type Riggs. Nous avons également identifié LRIT3 comme étant un nouveau gène impliqué dans la forme complète de CNCS. Nous avons décrit un modèle de souris invalidé pour Lrit3 avec un phénotype visuel similaire à celui des patients. Nous avons confirmé la localisation de LRIT3 aux extrémités dendritiques des cellules bipolaires ON, suggérant un rôle dans la cascade de signalisation mGluR6. Nous avons montré que LRIT3 était nécessaire à la localisation fonctionnelle de TRPM1. Nous avons de plus démontré un rôle additionnel de LRIT3 dans la formation de la synapse du cône n'impactant probablement que faiblement les voies OFF. Nous avons également réussi à détecter LRIT3 par spectrométrie de masse, ouvrant la voie à l'identification de ses partenaires. La meilleur connaissance de la physiologie et de la physiopathologie rétinienne doit mener non seulement à un meilleur diagnostic et conseil génétique des patients mais également au développement de nouvelles approches thérapeutiques. / The first steps in vision occur when rod and cone photoreceptors transform light into a biochemical signal, which gets processed through the retina. Our group investigates genetic causes and mechanisms involved in inherited retinal diseases as congenital stationary night blindness (CSNB), which reflects a signal transmission defect between photoreceptors and bipolar cells. This thesis gives several insights on the retinal physiology at this first visual synapse. We identified four novels mutations in SLC24A1 underlying the Riggs-type of CSNB, which has a role in calcium balance in rods. We subsequently identified a novel gene, LRIT3, which is mutated in the complete form of CSNB. We delivered a knock-out mouse model lacking Lrit3 which displays a phenotype similar to patients. We confirmed the localization of LRIT3 at the dendritic tips of ON-bipolar cells, suggesting a role of LRIT3 in the mGluR6 signaling cascade. We showed that LRIT3 is necessary for the functional localization of TRPM1. We also revealed that LRIT3 has an additional role in formation of the cone synapse but with probably only a minor effect on OFF-pathway functionality. We finally succeeded in immunoprecipitating and detecting LRIT3 by mass spectrometry, opening the way for the identification of LRIT3 partners. Improving knowledge about retinal physiology and physiopathology will lead to a better diagnosis and genetic counseling of the patients and to the development of novel therapeutic approaches.

Le développement du cortex cérébral résulte de processus de prolifération, neurogenèse, migration et différenciation cellulaire qui sont contrôlés génétiquement. Les malformations corticales qui résultent d'anomalies de ces processus sont associées à l'épilepsie et la déficience intellectuelle. Nous avons étudié la souris mutante HeCo (heterotopic cortex), qui présente une hétérotopie sous-cortical bilatérale (neurones présents dans la substance blanche) et nous avons identifié la présence d'une mutation sur le gène Eml1 (Echinoderm Microtubule-associated protein-Like 1). De plus, des mutations du gène EML1 ont été identifiées chez des patients atteints d'une forme sévère et rare d'hétérotopie. Dans le cerveau embryonnaire des souris HeCo, des progéniteurs ont été identifiés en dehors de la zone de prolifération, ce qui représente une nouvelle cause de cette malformation. Nous avons étudié la fonction d'Eml1 dans les progéniteurs de la glie radiaire, qui sont clés au cours de la corticogenèse. Nous avons montré qu'Eml1 se localise dans le fuseau mitotique où elle est susceptible de réguler la dynamique des microtubules. Nos données suggèrent qu'Eml1 peut jouer un rôle dans la régulation de la longueur du fuseau puisque celle-ci est perturbée dans les cellules de la glie radiaire chez la souris HeCo. Ceci pourrait représenter la cause primaire de leur ectopie. Nous avons analysé le nombre et la taille des cellules en métaphase dans la partie apicale de la zone ventriculaire où ont lieu les mitoses. Nous proposons ici de nouveaux mécanismes qui régissent l'organisation des progéniteurs dans la zone ventriculaire au cours du développement cortical normal et pathologique. / The cerebral cortex develops through genetically regulated processes of cellular proliferation, neurogenesis, migration and differentiation. Cortical malformations represent a spectrum of heterogeneous disorders due to abnormalities in these steps, and associated with epilepsy and intellectual disability. We studied the HeCo (heterotopic cortex) mutant mouse, which exhibits bilateral subcortical band heterotopia (SBH), characterized by many aberrantly positioned neurons in the white matter. We found that Eml1 (Echinoderm Microtubule-associated protein-Like 1) is mutated in these mice. Screening of EML1 in heterotopia patients identified mutations giving rise to a severe and rare form of atypical heterotopia. In HeCo embryonic brains, progenitors were identified outside the normal proliferative ventricular zone (VZ), representing a novel cause of this disorder. We studied Eml1 function in radial glial progenitors (RGCs), which are important during corticogenesis generating other subtypes of progenitors and post-mitotic neurons, and serving as guides for migrating neurons. We showed that Eml1 localizes to the mitotic spindle where it might regulate microtubule dynamics. My data suggest a role in the establishment of the steady state metaphase spindle length. Indeed, HeCo RGCs in the VZ showed a perturbed spindle length during corticogenesis, and this may represent one of the primary mechanisms leading to abnormal progenitor behavior. I also analyzed cell number and metaphase cell size at the apical side of the VZ, where mitosis occurs. I thus propose new mechanisms governing normal and pathological VZ progenitor organization and function during cortical development.

Plusieurs expériences et études cliniques ont démontré que l’activation du système rénine-angiotensine (RAS) peut induire l’hypertension, un facteur de risque majeur pour les maladies cardiovasculaires et rénales. L’angiotensinogène (Agt) est l’unique substrat du RAS. Cependant, il n’a pas encore été démontré si l’activation du RAS intrarénal peut à elle seule induire des dommages rénaux, indépendamment de l’hypertension systémique, et ainsi jouer un rôle prépondérant dans la progression de la néphropathie diabétique. Afin d’explorer le rôle du RAS intrarénal dans les dommages rénaux, un diabète a été induit par l’injection de streptozotocin chez des souris transgéniques (Tg) surexprimant l’Agt de rat dans les cellules des tubules proximaux du rein (RPTC). Les souris Tg diabétiques ont été traitées soit avec des inhibiteurs du RAS (perindopril et losartan), de l’insuline ou une combinaison des deux pour 4 semaines avant d’être euthanasiées. Pour une autre étude, des souris Tg non-diabétiques ont été traitées soit avec des inhibiteurs du RAS, l’hydralazine (vasodilatateur) ou l’apocynine (inhibiteur de la NADPH oxydase) pour une période de 8 semaines avant l’euthanasie. Des souris non-Tg ont été utilisées comme contrôles. Des cellules immortalisées de tubule proximal de rat (IRPTC) transfectées de manière stable avec un plasmide contenant l’Agt ou un plasmide contrôle ont été employées comme modèle in vitro. Nos résultats ont démontré que les souris Tg présentaient une augmentation significative de la pression systolique, l’albuminurie, l’apoptose des RPTC et l’expression de gènes pro-apoptotiques par rapport aux souris non-Tg. Les mêmes changements ont été observés chez les souris Tg diabétiques par rapport aux souris non-Tg diabétiques. L’insuline et/ou les inhibiteurs du RAS ont permis d’atténuer ces changements, sauf l’hypertension qui n’était réduite que par les inhibiteurs du RAS. Chez les IRPTC transfectées avec l’Agt in vitro, les hautes concentrations de glucose augmentent l’apoptose et l’activité de la caspase-3 par rapport aux cellules contrôles et l’insuline et/ou les inhibiteurs du RAS empêchent ces augmentations. En plus des changements physiologiques, les RPTC des souris Tg présentent aussi une augmentation significative de la production des espèces réactive de l’oxygène (ROS) et de l’activité de la NADPH oxydase, ainsi qu’une augmentation de l’expression du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1), de l’inhibiteur activateur du plasminogène de type 1 (PAI-1), des protéines de la matrice extracellulaire, du collagène de type IV et de la sousunité p47 de la NADPH oxydase. Le traitement des souris Tg avec l’apocynine et le perindopril a permis d’améliorer tous ces changements, sauf l’hypertension qui n’était pas corrigée par l’apocynine. D’autre part, l’hydralazine a prévenu l’hypertension, sans modifier l’albuminurie, l’apoptose des RPTC ou l’expression des gènes pro-apoptotiques. Ces résultats montrent bien que l’activation du RAS intrarénal et l’hyperglycémie agissent de concert pour induire l’albuminurie et l’apoptose des RPTC, indépendamment de l’hypertension systémique. La génération des ROS via l’activation de la NADPH oxydase induit en partie l’action du RAS intrarénal sur l’apoptose des RPTC, la fibrose tubulo-interstitielle et l’albuminurie chez les souris Tg. D’autre part, une expérience en cours a tenté d’encore mieux délimiter les effets de l’activation du RAS intrarénal, tout en éliminant la néphrotoxicité du STZ. Pour cette étude, les souris Tg surexprimant l’Agt de rat dans leurs RPTC ont été croisées aux souris Ins2Akita, un modèle spontané de diabète de type I, afin de générer des souris Akita-rAgt-Tg. Les résultats préliminaires indiquent que le RAS intrarénal est activé dans les souris Akita et que la combinaison avec l’hyperglycémie induit du stress du réticulum endoplasmique (ER) dans les RPTC in vivo. Le stress du ER contribue à l’apoptose des RPTC observée dans le diabète, à tout le moins dans le modèle Akita. Le traitement avec des inhibiteurs du RAS permet d’atténuer certains des dommanges rénaux observés dans les souris Akita-rAgt-Tg. / Experimental and clinical studies have shown that renin-angiotensin system (RAS)activation may lead to hypertension, a major cardiovascular and renal risk factor. Angiotensinogen (Agt) is the sole substrate of the RAS. However, it is unclear whether intrarenal RAS activation alone could induce kidney injury independently of systemic hypertension and play an important role in the progression of diabetic nephropathy (DN). To explore the role of intrarenal RAS in kidney injury, transgenic (Tg) mice overexpressing rat Agt in their renal proximal tubular cells (RPTCs) were rendered diabetic by streptozotocin (STZ). Diabetic Tg mice were treated with RAS blockers (perindopril and losartan), insulin or a combination of both and then euthanized after 4 weeks of treatment. In a separate study, non-diabetic Tg mice were treated with RAS blockers or hydralazine (a vasodilator) or apocynin (an NADPH oxidase inhibitor) and then euthanized after 8 weeks of treatment. Non-Tg littermates served as controls in both studies. Immortalized rat proximal tubule cells (IRPTCs) stably transfected with Agt cDNA or control plasmid were used in the experiments as an in vitro model. Our results showed that non-diabetic Tg mice displayed a significant increase in systolic blood pressure (SBP), albuminuria, RPTC apoptosis, and proapoptotic gene expression. Diabetic Tg mice had a further increase of albuminuria, RPTC apoptosis, and proapoptotic gene expression, though the SBP of the diabetic Tg mice was similar to that of non-diabetic Tg mice. RAS blockers and/or insulin treatments markedly attenuated these changes, except that insulin had no impact on hypertension. In vitro, high-glucose melieu significantly increased apoptosis and caspase-3 activity in Agt stable transfectants compared to control cells, and these changes were attenuated by insulin and/or RAS blockers. Furthermore, non-diabetic Tg mice showed significantly elevated reactive oxygen species (ROS) production and NADPH oxidase activity, as well as enhanced expression of transforming growth factor-beta 1 (TGF-β1), plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), extracellular matrix proteins, collagen type IV, and NADPH oxidase subunit p47 in their RPTC. Treatment with apocynin and perindopril ameliorated these changes, but apocynin had no effect on SBP. In contrast, hydralazine prevented hypertension but not albuminuria, RPTC apoptosis, or proapoptotic gene expression. These data indicate that intrarenal RAS activation and hyperglycemia act in concert to induce albuminuria and RPTC apoptosis independent of systemic hypertension. ROS generation via NADPH oxidase activation mediates, at least in part, intrarenal RAS action on RPTC apoptosis, tubulointerstitial fibrosis and albuminuria in Tg mice. On the other hand, in an on-going experiment, to avoid the nephro-toxic effects of STZ and further delineate the effects of intrarenal RAS activation, Tg mice overexpressing rat Agt in their RPTCs were crossbred with Ins2Akita mice, a spontaneous type I diabetes model, to generate Akita-rAgt-Tg mice. Preliminary data indicated that hyperglycaemia and intrarenal RAS activation induced endoplasmic reticulum (ER) stress in RPTC in vivo, and the ER stress pathway contributed to RPTC apoptosis in diabetes, at least in the Akita model. RAS blockade was effective in attenuating some parameters of renal injury in AkitarAgt-Tg mice.

La sclérodermie (SSc) est une maladie rare affectant les personnes génétiquement prédisposées d’une réponse immunitaire défectueuse. Malgré les derniers avancements et développements dans le domaine, l’étiologie et la pathogénèse de la maladie demeurent peu comprises. Par ailleurs, il y a un ralentissement dans la compréhension de cette maladie à cause du manque de modèle animal représentatif de la SSc humaine. Malgré plusieurs lacunes, les souris traitées avec la bléomycine ou portant des modifications génétiques (TSK-1) sont très utilisées dans les études précliniques de la SSc mais elles ne présentent pas toutes les caractéristiques de cette maladie. Pour contribuer à la recherche sur la SSc, la stagiaire postdoctorale Dre Heena Mehta a développé dans le laboratoire du Dre Sarfati en collaboration avec le Dr Senécal, un modèle de souris expérimental induit par l’immunisation de cellules dendritiques (DCs) chargées de peptides de la protéine topoisomérase I (TOPOIA et TOPOIB). Dans le but de caractériser ce modèle murin et d’établir un profil immunitaire, j’ai concentré mes analyses principalement sur les caractéristiques de la SSc telles que la fibrose, l’inflammation, l’hyper-γ-globulinémie polyclonale, la vasculopathie ainsi que de l’expression de cytokines. Brièvement, l’immunisation de souris avec les DCs chargées avec la topoisomérase I (TOPOI) a induit l’inflammation pulmonaire et cutanée, en plus de la fibrose sous forme diffuse (dcSSc). Les souris présentaient également des symptômes de la vasculopathie ainsi que des taux élevés d’anticorps polyclonaux. Les résultats démontraient que les peptides TOPOIA étaient efficaces dans l’induction de la fibrose et de la réponse inflammatoire alors que les peptides TOPOIB étaient surtout impliqués dans la fibrose cutanée. En plus de nos résultats, les observations préliminaires sur le profil de cytokines tissulaires suggéraient que ce modèle pourrait remplacer ou complémenter les autres modèles animaux de SSc. / Systemic sclerosis (SSc) is a rare disease of unknown etiology that affects people that have a genetic predisposition to autoimmunity. Despite the latest advancement and development in the field, the mechanisms underlying disease development remain poorly understood. The lack of animal model that encompasses the cardinal features of human systemic sclerosis is a major cause of the slowdown in the understanding of this disease. In fact, some mouse models such as the bleomycin induced-SSc and TSK-1 mouse are widely used in preclinical studies of scleroderma. However, these models have several shortcomings since these mice do not display all the cardinal features of the disease found in humans. To contribute to the research of SSc, postdoctoral fellow Dre Heena Mehta has developed in Dre Sarfati’s laboratory in collaboration with Dr Senécal, an experimental murine model of SSc induced by dendritic cells loaded with topoisomerase I peptide. In order to characterise the model and establish an immune profile of our experimental mice, my analysis focused mainly on the cardinal features of scleroderma such as fibrosis, inflammation and polyclonal hyper-γ-globulinemia, vasculopathy and cytokines gene expression. Hence, immunization with dendritic cells loaded topoisomerase I peptides (TOPOIA and TOPOIB) induced pulmonary and dermal inflammation together with diffuse form of fibrosis. The mice also showed symptoms of vasculopathy and high levels of polyclonal antibodies. These results showed that TOPOIA peptides are effective in inducing fibrosis and inflammatory response while TOPOIB peptides are involved in skin fibrosis. Together with the results, the preliminary data on cytokine profile in tissue suggested that our mouse model could possibly replace/complement other current animal models of scleroderma.

Plusieurs expériences et études cliniques ont démontré que l’activation du système rénine-angiotensine (RAS) peut induire l’hypertension, un facteur de risque majeur pour les maladies cardiovasculaires et rénales. L’angiotensinogène (Agt) est l’unique substrat du RAS. Cependant, il n’a pas encore été démontré si l’activation du RAS intrarénal peut à elle seule induire des dommages rénaux, indépendamment de l’hypertension systémique, et ainsi jouer un rôle prépondérant dans la progression de la néphropathie diabétique. Afin d’explorer le rôle du RAS intrarénal dans les dommages rénaux, un diabète a été induit par l’injection de streptozotocin chez des souris transgéniques (Tg) surexprimant l’Agt de rat dans les cellules des tubules proximaux du rein (RPTC). Les souris Tg diabétiques ont été traitées soit avec des inhibiteurs du RAS (perindopril et losartan), de l’insuline ou une combinaison des deux pour 4 semaines avant d’être euthanasiées. Pour une autre étude, des souris Tg non-diabétiques ont été traitées soit avec des inhibiteurs du RAS, l’hydralazine (vasodilatateur) ou l’apocynine (inhibiteur de la NADPH oxydase) pour une période de 8 semaines avant l’euthanasie. Des souris non-Tg ont été utilisées comme contrôles. Des cellules immortalisées de tubule proximal de rat (IRPTC) transfectées de manière stable avec un plasmide contenant l’Agt ou un plasmide contrôle ont été employées comme modèle in vitro. Nos résultats ont démontré que les souris Tg présentaient une augmentation significative de la pression systolique, l’albuminurie, l’apoptose des RPTC et l’expression de gènes pro-apoptotiques par rapport aux souris non-Tg. Les mêmes changements ont été observés chez les souris Tg diabétiques par rapport aux souris non-Tg diabétiques. L’insuline et/ou les inhibiteurs du RAS ont permis d’atténuer ces changements, sauf l’hypertension qui n’était réduite que par les inhibiteurs du RAS. Chez les IRPTC transfectées avec l’Agt in vitro, les hautes concentrations de glucose augmentent l’apoptose et l’activité de la caspase-3 par rapport aux cellules contrôles et l’insuline et/ou les inhibiteurs du RAS empêchent ces augmentations. En plus des changements physiologiques, les RPTC des souris Tg présentent aussi une augmentation significative de la production des espèces réactive de l’oxygène (ROS) et de l’activité de la NADPH oxydase, ainsi qu’une augmentation de l’expression du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1), de l’inhibiteur activateur du plasminogène de type 1 (PAI-1), des protéines de la matrice extracellulaire, du collagène de type IV et de la sousunité p47 de la NADPH oxydase. Le traitement des souris Tg avec l’apocynine et le perindopril a permis d’améliorer tous ces changements, sauf l’hypertension qui n’était pas corrigée par l’apocynine. D’autre part, l’hydralazine a prévenu l’hypertension, sans modifier l’albuminurie, l’apoptose des RPTC ou l’expression des gènes pro-apoptotiques. Ces résultats montrent bien que l’activation du RAS intrarénal et l’hyperglycémie agissent de concert pour induire l’albuminurie et l’apoptose des RPTC, indépendamment de l’hypertension systémique. La génération des ROS via l’activation de la NADPH oxydase induit en partie l’action du RAS intrarénal sur l’apoptose des RPTC, la fibrose tubulo-interstitielle et l’albuminurie chez les souris Tg. D’autre part, une expérience en cours a tenté d’encore mieux délimiter les effets de l’activation du RAS intrarénal, tout en éliminant la néphrotoxicité du STZ. Pour cette étude, les souris Tg surexprimant l’Agt de rat dans leurs RPTC ont été croisées aux souris Ins2Akita, un modèle spontané de diabète de type I, afin de générer des souris Akita-rAgt-Tg. Les résultats préliminaires indiquent que le RAS intrarénal est activé dans les souris Akita et que la combinaison avec l’hyperglycémie induit du stress du réticulum endoplasmique (ER) dans les RPTC in vivo. Le stress du ER contribue à l’apoptose des RPTC observée dans le diabète, à tout le moins dans le modèle Akita. Le traitement avec des inhibiteurs du RAS permet d’atténuer certains des dommanges rénaux observés dans les souris Akita-rAgt-Tg. / Experimental and clinical studies have shown that renin-angiotensin system (RAS)activation may lead to hypertension, a major cardiovascular and renal risk factor. Angiotensinogen (Agt) is the sole substrate of the RAS. However, it is unclear whether intrarenal RAS activation alone could induce kidney injury independently of systemic hypertension and play an important role in the progression of diabetic nephropathy (DN). To explore the role of intrarenal RAS in kidney injury, transgenic (Tg) mice overexpressing rat Agt in their renal proximal tubular cells (RPTCs) were rendered diabetic by streptozotocin (STZ). Diabetic Tg mice were treated with RAS blockers (perindopril and losartan), insulin or a combination of both and then euthanized after 4 weeks of treatment. In a separate study, non-diabetic Tg mice were treated with RAS blockers or hydralazine (a vasodilator) or apocynin (an NADPH oxidase inhibitor) and then euthanized after 8 weeks of treatment. Non-Tg littermates served as controls in both studies. Immortalized rat proximal tubule cells (IRPTCs) stably transfected with Agt cDNA or control plasmid were used in the experiments as an in vitro model. Our results showed that non-diabetic Tg mice displayed a significant increase in systolic blood pressure (SBP), albuminuria, RPTC apoptosis, and proapoptotic gene expression. Diabetic Tg mice had a further increase of albuminuria, RPTC apoptosis, and proapoptotic gene expression, though the SBP of the diabetic Tg mice was similar to that of non-diabetic Tg mice. RAS blockers and/or insulin treatments markedly attenuated these changes, except that insulin had no impact on hypertension. In vitro, high-glucose melieu significantly increased apoptosis and caspase-3 activity in Agt stable transfectants compared to control cells, and these changes were attenuated by insulin and/or RAS blockers. Furthermore, non-diabetic Tg mice showed significantly elevated reactive oxygen species (ROS) production and NADPH oxidase activity, as well as enhanced expression of transforming growth factor-beta 1 (TGF-β1), plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), extracellular matrix proteins, collagen type IV, and NADPH oxidase subunit p47 in their RPTC. Treatment with apocynin and perindopril ameliorated these changes, but apocynin had no effect on SBP. In contrast, hydralazine prevented hypertension but not albuminuria, RPTC apoptosis, or proapoptotic gene expression. These data indicate that intrarenal RAS activation and hyperglycemia act in concert to induce albuminuria and RPTC apoptosis independent of systemic hypertension. ROS generation via NADPH oxidase activation mediates, at least in part, intrarenal RAS action on RPTC apoptosis, tubulointerstitial fibrosis and albuminuria in Tg mice. On the other hand, in an on-going experiment, to avoid the nephro-toxic effects of STZ and further delineate the effects of intrarenal RAS activation, Tg mice overexpressing rat Agt in their RPTCs were crossbred with Ins2Akita mice, a spontaneous type I diabetes model, to generate Akita-rAgt-Tg mice. Preliminary data indicated that hyperglycaemia and intrarenal RAS activation induced endoplasmic reticulum (ER) stress in RPTC in vivo, and the ER stress pathway contributed to RPTC apoptosis in diabetes, at least in the Akita model. RAS blockade was effective in attenuating some parameters of renal injury in AkitarAgt-Tg mice.

La rétinopathie de la prématurité (ROP) est un trouble oculaire potentiellement aveuglant chez les nourrissons prématurés, qui est causé par la formation d'une néovascularisation rétinienne aberrante (NV). Des études récentes ont démontré que les cellules de Müller sont les principaux producteurs de cytokines inductrices d'inflammation et de facteurs de croissance dans des conditions pathologiques. Par ailleurs, le recrutement des macrophages est significativement augmenté au cours de la NV rétinienne, ce qui a un rôle proangiogénique dans la ROP. Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse que les LMP inhibent la NV pathologique de la rétine en ciblant les cellules de Müller dans le modèle murin de rétinopathie induite par l'ischémie (OIR). Nous avons démontré que les microparticules lymphocytaires (LMP) dérivées de lymphocytes T CEM humains pendant l'apoptose possèdent une grande capacité angiostatique. Dans notre étude actuelle, nous avons étudié l'effet des LMP in vitro et in vivo. In vitro, l'influence des LMP sur les propriétés des cellules de Müller a été déterminée en utilisant des cellules de Müller de rat rMC-1 et des macrophages murins RAW 264.7. Les résultats ont révélé que les LMP étaient internalisées par rMC-1 et réduisaient la prolifération cellulaire de rMC-1 en fonction de la dose, sans induire l'apoptose cellulaire. Les LMP ont inhibé la capacité chimiotactique de rMC-1 sur RAW 264.7, ainsi que l'expression des chimiokines (VEGF et SDF-1) dans rMC-1. In vivo, l'injection intra-vitréenne de LMP a été internalisée par les cellules de Müller. Les LMP ont atténué la NV aberrante de la rétine et l'infiltration des macrophages en partie par l'expression réduite des chimiokines (VEGF et SDF-1). De plus, les LMP régulent la baisse d'expression de ERK1 / 2 et HIF-1α dans les cellules Müller. Nos résultats actuels élargissent notre compréhension des effets des LMP, fournissant des évidences que les LMPs sont un traitement potentiel pour les maladies rétiniennes en lien avec la NV. / Retinopathy of prematurity (ROP) is a potentially blinding ocular disorder in premature infants. It is caused by the formation of aberrant retinal neovascularization (NV). Recent studies have demonstrated that Müller cells are the primary producers of inflammation-inducing cytokines and growth factors in pathological conditions. Additionally, the recruitment of macrophages is significantly increased during retinal NV, which exerts a proangiogenic role in ROP. Lymphocytic microparticles (LMPs) are small membrane-wrapped vesicles released from human CEM T lymphocytes, which is a cell line of acute lymphoblastic leukemia. In our previous studies, we demonstrated that LMPs derived from apoptosis-induced human CEM T lymphocytes possess potent angiostatic capacities. Therefore, we hypothesized that LMPs inhibit pathological retinal NV via targeting Müller cells in an ischemia-induced retinopathy mouse model. In this study, we investigated the effect of LMPs both in vitro and in vivo. In vitro, we determined the influence of LMPs on Müller cell properties using rat Müller cells rMC-1 and murine macrophages RAW 264.7. The results revealed that LMPs were internalized and reduced cell proliferation of rMC-1 dose-dependently without inducing cell apoptosis. LMPs also inhibited the chemotactic capacity of rMC-1 on RAW 264.7, as well as the expression of the chemokines (VEGF and SDF-1) in rMC-1. In vivo, we intravitreally injected LMPs and found that LMPs was internalized by Müller cells. LMPs attenuated aberrant retinal NV and the infiltration of macrophages. LMPs also downregulated the expression of angiogenic factors/chemokines (VEGF and SDF-1) in Müller cells. Furthermore, LMPs downregulated the expression of ERK1/2 and HIF-1α in Müller cells. These findings expand our understanding of the effects of LMPs, providing evidence that LMPs are a potential treatment for retinal NV diseases.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal