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

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Plusieurs mécanismes ont été proposés afin d'expliquer la défaillance vasculaire observée au cours des états de choc, notamment ceux impliquant le monoxyde d'azote (NO) et les canaux potassiques. Dans la présente étude expérimentale animale, nous avons posé l'hypothèse qu'au cours de l'état de choc, outre leur activation, l'expression des canaux potassiques vasculaires est augmentée quelle que soit l'étiologie du choc, et que cette augmentation d'expression est liée au moins partiellement à la production de NO. Nos résultats démontrent que les canaux potassiques ATP-dépendants (KATP), à l'inverse des canaux potassiques calcium-dépendants (BKCa), jouent un rôle crucial dans l'adaptation vasculaire aux états de choc septique et hémorragique, du fait de la restauration de la réactivité vasculaire suite à l'administration du PNU-37883A, inhibiteur pore-spécifique des canaux KATP, et non de l'ibériotoxine, inhibiteur spécifique des canaux BKCa. Nous démontrons également que l'expression des canaux KATP vasculaires est augmentée au cours des états de choc septique et hémorragique. En outre, nous démontrons in vivo que la régulation positive des canaux KATP vasculaires est partiellement liée à l'augmentation de l'expression de la NO synthase inductible (iNOS), probablement via l'activation du facteur nucléaire NF-kB, et est responsable de la diminution du tonus vasculaire / Several mechanisms have been proposed to explain the pathophysiology of vascular failure induced by shock states, including those involving nitric oxide (NO) and potassium channels. In this experimental study, we hypothesized that during shock state, in addition to their activation, the expression of vascular potassium channels is increased regardless of the etiology of shock, and that this increase is at least partially linked to NO over-production. Our results demonstrate that ATP-dependent potassium channels (KATP), unlike the calcium-dependent potassium channels (BKCa) play a crucial role in vascular adaptation to hemorrhagic and septic shock, due to restoration of vasoreactivity by using PNU-37883A, a pore-specific inhibitor of KATP channels, and not by using iberiotoxin, a specific inhibitor of BKCa channels. We also demonstrate that the expression of vascular KATP channels is increased in experimental hemorrhagic and septic shock. Furthermore, we demonstrate in vivo that the up-regulation of vascular KATP channels is partially related to increase in expression of inducible NO synthase (iNOS), probably via nuclear factor-kappa B (NK-kB) activation and is responsible for the reduction of vascular tone

Les microparticules (MPs) sont des fragments de la membrane plasmique libérés suite à une stimulation cellulaire ou apoptotique. Des études récentes ont montré que les MPs peuvent être impliquées dans la modulation de l'angiogenèse, un processus essentiel du système cardio-vasculaire pendant les états physiologiques et pathologiques. De plus, les MPs dérivées des cellules T humaines activées et apoptotiques sont porteuses du morphogène Sonic Hedgehog (Shh), lequel a aussi un rôle dans la formation des vaisseaux. En conséquence, l'objectif de cette étude est d'élucider l'implication des MPs porteuses de Shh (MPsShh+) sur les différentes étapes associées à l'angiogenèse. Dans les cellules endothéliales, les MPsShh+ provoquent la formation des structures capillaires. Également, les MPsShh+ sont capables de moduler la prolifération, l'adhésion et le niveau d'expression des ARNm des facteurs pro-angiogéniques dans les cellules endothéliales. De plus, l'inhibition de l'expression du récepteur de Shh, ou l'utilisation de la cyclopamine, un inhibiteur pharmacologique de Shh, restitue la capacité des MPsShh+ de former des capillaires et aussi diminue l'expression des facteurs pro-angiogéniques. Ensuite, nous avons évalué les effets des MPsShh+ sur la neovascularization post-ischémique en utilisant le modèle in vivo de la ligature de l'artère fémorale chez la souris. Une meilleure récupération du flux sanguin est observée chez les souris traitées avec les MPsShh+ par rapport aux témoins. Dans le muscle squelettique, les MPsShh+ augmentent l'expression de la eNOS et diminuent celle de la caveoline-1. L'inhibition pharmacologique de la voie Shh prévient l'amélioration du flux sanguin et les effets induits sur l'expression de la eNOS. L'ensemble des résultats suggère que les MPsShh+ pourraient être utilisées comme de nouveaux outils thérapeutiques dans certaines pathologies caractérisées par une angiogenèse défaillante et elles pourraient représenter une nouvelle cible dans les pathologies associées à une angiogenèse exagérée, comme le cancer.

L'ennoyage est un phénomène courant qui se répercute sur les végétaux en diminuant leur croissance, leur développement et leur régénération. Il entraîne une forte diminution du taux d'oxygène (hypoxie) dans le compartiment racinaire résultat de l'excès d'eau dans le sol. Face à ce stress, certaines plantes sont capables intensifier leur métabolisme anaérobie et développer des adaptations morphologiques (lenticelles hypertrophiées, aérenchymes, racines adventives). Le chêne sessile (Quercus petraea Matt L.) et le chêne pédonculé (Quercus robur L.) présentent une différence de tolérance à l'ennoyage du sol mais sont génétiquement proches. Cependant, il existe peu de connaissances sur les processus physiologiques mis en place par ces deux espèces durant ce stress. La croissance ainsi que certains changements morphologiques, anatomiques et physiologiques étudiés chez les deux espèces en réponse à un ennoyage, ont confirmé que le chêne sessile était davantage sensible à ce stress. Le chêne pédonculé, espèce plus tolérante, parvient à maintenir son statut hydrique de même que son activité photosynthétique plus longtemps et à des niveaux moins critiques que le sessile. L'hémoglobine non-symbiotique améliore la survie des plantes en conditions d'hypoxie en interagissant avec le monoxyde d'azote (NO). Le clonage d'une hémoglobine non-symbiotique chez le chêne sessile a permis d'isoler le gène QpHb1 codant pour une protéine de 161 acides aminés et présentant toutes les caractéristiques communes aux hémoglobines non-symbiotiques de classe 1. Chez les deux espèces, QpHb1 est davantage exprimé dans les racines que dans la tige ou les feuilles, suggérant un rôle particulier dans ce tissu. L'expression de QpHb1 analysée par Northern blotting a montré une chute d'expression dans les racines dès les premières heures de stress chez le chêne sessile qui se poursuit durant toute la durée de l'expérience (28 jours). Alors que chez le chêne pédonculé, l'expression de QpHb1 suit un schéma plus complexe : on observe un pic d'expression après 1h d'ennoyage suivi d'une forte inhibition après 3h. Cette régulation pourrait être synonyme d'une implication de l'hémoglobine non-symbiotique dans la signalisation rapide du stress et par conséquent dans la mise en place de la tolérance. D'ailleurs sa localisation par hybridation in situ au niveau racinaire a montré que QpHb1 se situait au niveau des cellules du protoderme, pouvant suggérer un rôle dans la détection des modifications de la rhizosphère mais aussi au niveau du protoxylème qui pourrait lui permettre de participer à la signalisation entre l'appareil racinaire et l'appareil aérien via la S-nitrosylation. Dans la réponse à un ennoyage de plusieurs semaines, le chêne pédonculé met en place des adaptations (aérenchymes, lenticelles hypertrophiées et racines adventives) et exprime davantage QpHb1 que le chêne sessile notamment dans les racines adventives. La régulation spatio-temporelle de QpHb1 pourrait être impliquée dans la capacité de tolérance ainsi que dans la cascade de signalisation menant au développement de ces adaptations.

L'angiogenèse est impliquée dans différents processus tels que la cicatrisation, la croissance tumorale et les maladies ischémiques. RhoA, connu pour son implication dans la prolifération et la migration des cellules, est régulé par la voie NO/PKG. Le sildenafil, inhibiteur de la phosphodiestérase 5, permet d'activer cette voie, ce qui constitue une stratégie thérapeutique intéressante dans le traitement des maladies ischémiques. Nous avon montré que le sildenafil améliore la croissance collatérale dès 7 jours de traitement, sans modifier la densité capillaire, via un mécanisme PI3K/akt-NO-dépendant et HIF/VEGF-indépendant. Ces différentes voies sont down-régulées à 21 jours. Enfin cette revascularisation s'accompagne d'un remodelage des artères de résistance, suggérant que le sildenafil favorise non pas l'angiogenèse mais l'artiogenèse. Enfin, nous avons mis en évidence un effet dose-dépendant des polyphenols du vin rouge, un autre puissant vasodilattaeur, sur la revascularisation post-ischémique : à fortes doses les densités vasculaires sont diminuées, associées à une inhibition des voies PI3K/Akt-NO et des MMPs. De faibles doses entraînent une augmentation des densités vasculaires par stimulation des voies PI3K/akt-No, sans affecter les MMPs. Par conséquent, nous avons mis en évidence un effet anti-angiogénique (fortes doses) et un effet pro-angiogenique (faibles doses) des plyphenols. Ce travail nous permet donc de mieux comprendre les mécanismes d'action de deux puissants vasodilatateurs dans revascularisation post-ischémique. Nous pouvons ainsi envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le traitement des maladies ischémiques ou du cancer.

Ce travail est consacré au développement de la technique de spectroscopie d'absorption UV, utilisant une lampe à large bande, en vue de son application pour des mesures quantitatives des concentrations du monoxyde d'azote (NO) dans la chambre de combustion d'un moteur à allumage commandé. Elle permet de déduire la concentration de l'espèce absorbant la lumière et/ou la température du mélange, à partir des spectres d'absorption acquis.<br />Une étude théorique et bibliographique montre les difficultés liées à l'application de cette technique pour des mesures sur les moteurs à combustion interne. Par ailleurs, la quantification des mesures nécessite un étalonnage du niveau d'absorption. Cela a été réalisé via un modèle de simulation développé pour cette application. La validation expérimentale de ces calculs a permis de se rendre compte de certaines limites du modèle, en particulier lorsque le milieu environnant la molécule étudiée est à très hautes pressions (jusqu'à 30 bars) ou très hautes températures (jusqu'à 1700 K).<br />L'application moteur met en évidence les limites de cette technique optique pour la détection de NO. Elles sont liées au faible niveau d'émission de NO par la combustion (à cause des accès optiques du moteur), à l'absorption en large bande par d'autres molécules (due aux températures très élevées dans la chambre de combustion) et à l'effet strioscopique (provoqué par les inhomogénéités du mélange dans le cylindre). Des solutions ont alors été proposées et expérimentées.<br />Pour parvenir à quantifier les informations contenues dans les spectres acquis, une nouvelle méthode est proposée. Elle repose sur l'exploitation des deux bandes d'absorption g(0,0) et g(1,0) de NO. Cette procédure nous a permis de remonter à des valeurs locales de la concentration de NO et de la température du mélange pendant la phase de compression et le début de la phase de combustion.

Parmi les différentes fonctions du système hypothalamo-neurohypophysaire, il est notamment mis en jeu dans les voies de contrôle de l'osmolalité plasmatique et il est en particulier stimulé lors d'une déshydratation de l'organisme. Ce système reçoit des afférences provenant de la périphérie, telles que celles issues du sinus carotidien, mais aussi des informations intrinsèques au système nerveux central (SNC) en provenance de certains organes circumventriculaires. Le système de contrôle de l'osmorégulation passe par ces structures et des informations telles que l'osmolalité plasmatique peuvent être rapidement intégrées pour adapter le niveau de libération de l'arginine-vasopressine (AVP), hormone anti-diurétique qui contrôle la réabsorption de l'eau au niveau du néphron. Le noyau supraoptique (NSO), où siègent les neurones magnocellulaires synthétisant l'AVP, reçoit donc de nombreuses afférences qui modulent son activité, telles que des afférences impliquant la noradrénaline (NA), majoritaires, ainsi que des afférences aminoacidergiques qui libèrent le glutamate, l'aspartate et le GABA. Notre équipe s'intéresse aux mécanismes de régulation de l'expression et de libération d'AVP par les afférences noradrénergiques. L'effet de la noradrénaline passe par une voie nitrergique (NO) pour le contrôle de l'expression de l'AVP (Grange-Messent et al, 2004). Par ailleurs, les travaux de S. Mélik-Parsadaniantz et de son équipe ont démontré que l'expression des chimiokines, notamment la chimiokine SDF1 ainsi que son récepteur CXCR4, augmentait au cours de la déshydratation (Callewaere et al., 2006). La démonstration de la présence de chimiokines dans les neurones magnocellulaires et de leur implication au cours de la déshydratation ainsi que les résultats que nous avons obtenus sur le NO suggèrent que les médiateurs inflammatoires sont des molécules de signalisation endogènes qui participent à la chaîne de signalisation mise en jeu lors de l'osmorégulation. L'objectif de la thèse est de s'intéresser au métabolisme oxydatif dans les noyaux magnocellulaires puisque, dans les processus de plasticité post-lésionnels, les modifications de l'expression des médiateurs inflammatoires sont accompagnées de modifications de ce métabolisme et de la production de radicaux libres qualifiés d'espèces réactives de l'oxygène (EROs). Notre modèle d'étude est la souris C3H/HeJ adulte soumise à une hyperosmolarité plasmatique. Ce paradigme est connu pour stimuler l'axe osmorégulateur et pour causer une augmentation de l'AVP sans provoquer de stress. Dans le cas d'une stimulation hyperosmolaire chronique, les résultats obtenus montrent que lors de l'activation de l'axe osmorégulateur, démontrée par l'expression de la protéine c-fos, la synthèse d'AVP est accompagnée d'une production d'EROs, prise en charge par la superoxyde dismutase de type 2 (SOD 2) et la catalase. Les mesures de l'osmolalité plasmatique montrent que la réponse osmorégulatrice exercée par l'AVP se met en place progressivement et qu'après 8 jours de stimulation osmotique, le système retourne au niveau contrôle montrant un nouvel équilibre allostatique. Dans le cas d'une stimulation hyperosmolaire aiguë, les EROs sont produits dès la phase précoce de l'hyperosmolarité démontrée par l'expression de c-fos, et sont pris en charge par la SOD 2 et la catalase. De plus, cette production d'EROs est indispensable à l'augmentation de synthèse d'AVP en réponse à une hyperosmolarité plasmatique, puisqu'en présence d'un antioxydant, l'acide -lipoïque (AAL) administré avant la stimulation osmotique, il y a une inhibition de la synthèse de novo d'AVP. La deuxième partie de ma thèse cherche à déterminer la place des EROs dans le contrôle exercé par les afférences noradrénergiques via le monoxyde d'azote (NO). Les résultats obtenus montrent que les souris transgéniques Tg8, qui présentent des taux élevés en NA dans le SNC, ont des niveaux de production d'EROs dans le NSO plus élevés que leurs contrôles non transgéniques, les souris C3H/HeJ, donnant une indication que la voie noradrénergique est impliquée in vivo. Afin de confirmer la place des EROs dans la voie de signalisation noradrénergique, nous avons analysé ex vivo l'effet de la NA sur des tranches d'hypothalamus maintenues en survie. Ceci nous a permis également de préciser plus avant les contributions respectives du NO et des EROs dans la voie de régulation noradrénergique de l'expression de l'AVP. Ces résultats démontrent pour la première fois l'importance des EROs comme signaux endogènes dans la voie de régulation osmotique. Il permet de faire émerger un rôle nouveau et original des EROs en tant que médiateurs physiologiques des voies de signalisation intracellulaires.

L'énergie indispensable au fonctionnement de la cellule est produite principalement par la mitochondrie grâce au mécanisme de phosphorylation oxydative impliquant des protéines codées par le génome nucléaire et celui de la mitochondrie. La coordination transcriptionnelle de ces génomes est nécessaire à la biogenèse de mitochondries fonctionnelles, et est assurée par divers facteurs de transcription, tels que les NRFs (Nuclear Respiratory Factors) et les ERRs (Estrogen-Related Receptors). Leur efficacité transcriptionnelle est contrôlée par les coactivateurs de la famille PGC-1 (Peroxisome proliferator-activated receptor γ Coactivator-1) – PGC-1α, PGC-1β et PRC (PGC-1-Related Coactivator) – dont l'expression dépend de signaux endogènes ou environnementaux. Afin de préciser le rôle de PRC dans le dialogue nucléo-mitochondrial, nous avons utilisé plusieurs modèles cellulaires de carcinomes folliculaires thyroïdiens humains (RO82 W-1, FTC-133 et XTC.UC1) présentant une richesse en mitochondries, une orientation métabolique et des niveaux d'expression de PRC et de PGC-1α différents. Ce travail a mis en évidence le rôle clef du complexe ERRα–PRC dans la biogenèse de mitochondries fonctionnelles. PRC semble par ailleurs coordonner les phases du cycle cellulaire selon l'efficacité du métabolisme énergétique mitochondrial et le statut redox de la cellule. Dans ces modèles, notre travail a mis en évidence un rôle du monoxyde d'azote et du calcium comme régulateurs de la biogenèse et de la fonction mitochondriales PRC-dépendantes. L'ensemble de ces données fait du coactivateur PRC et des voies qui régulent sa fonction des cibles thérapeutiques potentielles dans les tumeurs.