Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2000. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 60-68. Publié aussi en version électronique.

Thèse de doctorat : Sciences pharmaceutiques. Pharmacologie cellulaire et moléculaire : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 24 p.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé. Physiopathologie de l'appareil respiratoire : Paris 12 : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. : 294 réf.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

L’asthme est un désordre respiratoire obstructif qui affecte plus de 330 millions de personnes à travers le monde. Les symptômes de cette pathologie comprennent de l’essoufflement, de l’oppression thoracique, de la sibilance et de la toux, et surviennent suivant l’inhalation de facteurs déclencheurs (virus, allergène, pollution…). La pathologie de l’asthme est caractérisée par une inflammation chronique et variable au sein du système respiratoire, un remodelage des voies aériennes ainsi qu’une hyperréactivité bronchique. L’équipe de recherche du Dr Ynuk Bossé travaille sur la physiologie du muscle lisse des voies aériennes, et plus spécifiquement sur l’augmentation des capacités contractiles du muscle lisse en réponse à un tonus (i.e. contraction soutenue). Ce phénomène nommé le gain de force du muscle lisse a été observé avant mon arrivée dans ce laboratoire sur des trachées de moutons et de souris montées en bain d’organe, ainsi qu’in vivo chez la souris. Des travaux antérieurs ont démontré que la présence d’un tonus augmentait la réactivité bronchique de souris en réponse à l’inhalation d’une forte dose de métacholine. Le but de cette thèse était d’explorer dans une dynamique translationnelle, les rouages moléculaires de ce phénomène et d’en définir les impacts sur la fonction respiratoire in vivo. Dans une première étude réalisée au début de mon doctorat, nous avons étudié les conséquences du tonus sur la réactivité bronchique in vivo chez l’humain. Nous avons ainsi observé que l’augmentation du tonus, provoquée par l’inhalation répétée de faibles doses de métacholine durant une période de 30 minutes, augmentait la réactivité bronchique en réponse à l’inhalation d’une forte dose de métacholine. De plus, nous avons également observé grâce à l’utilisation de la technique des oscillations forcées que cette augmentation de la réactivité bronchique était liée à une augmentation de la résistance des voies périphériques. Nous avons donc confirmé dans cette étude que la présence d’un tonus augmente la réactivité bronchique chez de jeunes humains en santé. Dans une seconde étude, conduite tout au long de mon doctorat, nous avons étudié les mécanismes moléculaires responsables du gain de force du muscle lisse en réponse à un tonus. Nous avons ainsi observé que ce phénomène n’était pas lié à une potentialisation de la phosphorylation de la chaîne légère de myosine, mais plutôt provoqué par une augmentation de la filamentogénèse d’actine. Nous avons également déterminé que cette augmentation de la filamentogénèse d’actine était en partie provoquée par une inhibition de la dépolymérisation des filaments d’actine suite à l’inhibition de la protéine cofiline. Nous avons donc démontré que le tonus augmente la filamentogénèse d’actine au sein des cellules musculaires lisses, ce qui pourrait contribuer à une augmentation des capacités contractiles. Finalement, dans une troisième étude entreprise durant la dernière partie de mon doctorat, nous tentons de comprendre les liens entre le phénomène du gain de force du muscle lisse et l’inflammation présente dans l’asthme. Il semblerait que la présence d’une inflammation provoquée par de la poudre d’acariens chez la souris augmente la réactivité bronchique, mais empêche le développement du gain de force du muscle lisse. En revanche, les résultats obtenus sont encore préliminaires. Il est actuellement impossible de tirer des conclusions fermes. Ainsi, nous nous interrogeons toujours à l’égard du rôle de l’inflammation sur le gain de force du muscle lisse des voies aériennes. Dans sa globalité, cette thèse démontre que le gain de force du muscle lisse des voies aériennes est provoqué par un remodelage du cytosquelette d’actine, et que ce phénomène augmente la réactivité bronchique in vivo chez l’humain. De plus, cette thèse ouvre des voies de recherche afin de déterminer si ce phénomène pourrait être impliqué dans l’hyperréactivité bronchique dans l’asthme. / Asthma is an obstructive respiratory disorder affecting more than 330 million people worldwide. The symptoms include breathlessness, chest oppression, wheezing and cough. The symptoms are variable in nature and severity and generally coincide with the inhalation of environmental factors (viruses, allergens, pollution…). The pathology of asthma is characterized by several typical features, such as airway inflammation, airway remodeling and airway hyperresponsiveness. The research team of Dr Ynuk Bossé is specialized in the study of lung physiology and airway smooth muscle mechanics. Of particular interest is a phenomenon called ‘force adaptation’. Force adaptation is a time-dependent gain in the contractile capacity of airway smooth muscle in response to tone (i.e., a sustained contraction). This phenomenon was observed in vitro in isolated ovine and murine tissues, as well as in vivo in mice. Previous work has demonstrated that the presence of tone, provoked by repeated exposures to low doses of methacholine during 20 min, increases airway responsiveness to the inhalation of a high dose of methacholine. The aim of this thesis was to decipher the molecular mechanisms of force adaptation in vitro and to explore the impact of this phenomenon on respiratory function in vivo. In a first study, which was conducted at the beginning of my PhD, we assessed the effect of tone on airway responsiveness in young healthy adults. We demonstrated that tone, which was generated by repeated inhalations of low doses of methacholine during 30 min, enhances airway responsiveness to a high dose of methacholine. Moreover, with the use of the force oscillation technique, we demonstrated that this effect was predominant in the peripheral airways. Therefore, this study confirmed that airway smooth muscle tone increases airway responsiveness in young healthy adults. In a second study, conducted over the entire course of my PhD, we investigated the molecular mechanisms responsible for the gain in contractile capacity induced by tone. We observed that force adaptation does not rely on molecular mechanisms enhancing the phosphorylation of the myosin light chain but rather occurs in conjunction with an increase in actin filamentogenesis. We further demonstrated that this increase in actin filamentogenesis may stem not only from actin polymerization but also from the inhibition of actin filament depolymerization via the inhibition of the protein cofilin. Therefore, the results of this study suggested that tone increase the contractile capacity of airway smooth muscle by fostering actin filamentogenesis. Finally, in a third study started at the end of my PhD, we are trying to understand the links between the gain in contractile capacity induced by tone and airway inflammation in asthma. We are using a mouse model of allergic airway inflammation induced by repeated exposures to house dust mite. While allergic inflammation increases airway responsiveness, it seems to diminish the phenomenon of force adaptation. However, the results obtained so far will require further investigations. It is currently impossible to reach authoritative conclusions. We are still left wondering whether airway inflammation alters the gain in contractile capacity induced by tone. Overall, this thesis is demonstrated that force adaptation increases airway responsiveness in vivo in human and, at the molecular level, the phenomenon seems to rely on an active remodeling of the actin cytoskeleton. Moreover, this thesis opens new research areas, which will need to be further explored in order to determine whether the gain in contractile capacity induced by tone is implicated in airway hyperresponsiveness in asthma

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

Les malformations obstructives congénitales de l’uretère sont parmi les défauts les plus fréquents à la naissance chez l’Homme mais leur étiologie reste peu comprise au niveau moléculaire.L’uretère assure la fonction essentielle d’acheminer l’urine du rein à la vessie. Mon projet porte sur l’analyse d’un modèle murin d’obstruction fonctionnelle de l’uretère pour lequel le gène Teashirt 3(Tshz3) a été inactivé. J’ai montré que le phénotype d’hydro uretère (dilatation de l’uretère) de ce mutant résulte d’un défaut de différenciation des progéniteurs des cellules musculaires lisses pendant le développement et par voie de conséquence de l’absence de muscle lisse (ML). Chez le mutantTshz3, les cellules mésenchymateuses de l’uretère n’expriment pas le gène myocardin (Myocd) ni ses gènes cibles codant pour les protéines marqueurs du ML. Le facteur de transcription TSHZ3 est donc nécessaire à l’expression de Myocd et à la mise en place du ML. Afin de comprendre le contrôle moléculaire de la différenciation du ML, un crible double hybride a permis d’identifier parmi les partenaires de TSHZ3, la protéine à domaine HMG : SOX9. Au cours du développement de l’uretère,SOX9 s’exprime de manière similaire à TSHZ3 dans le mésenchyme jusqu’à l’apparition des marqueurs du ML, étape qui voit la perte d’expression de Sox9. Pendant l’étape précoce d’initiation dela différenciation TSHZ3, SOX9 et MYOCD sont co-exprimés. Un modèle cellulaire a permis de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu pendant cette étape. Dans ce modèle, TSHZ3 et SOX9répriment l’activité promyogénique de MYOCD en l’empêchant de former un complexe activateur avec SRF. Dans l’uretère, la présence de TSHZ3 et SOX9 simultanément avec MYOCD suggère que ces facteurs participent au contrôle temporel de l’initiation du programme myogénique à un moment précis du développement de l’uretère. L’ensemble de ces résultats démontre que Tshz3 remplit des fonctions successives au cours du développement de l’uretère / Congenital obstructives disorders of the ureter are amongst the most common human birthdefects but the molecular networks underlying these defects remain unknown. Ureter plays a pivotalrole in propelling urine from kidney down to the bladder. My project aims at understanding a mouse model of functional obstructive ureter which possesses a null allele for the gene Teashirt3 (Tshz3). Ishowed that the hydroureter phenotype (dilated ureter) in the mutant embryos results of a failure ofureteric smooth muscle (SM) formation occurring since early embryonic steps of SM differentiation.Indeed, mutant ureteric mesenchymal cells do neither express the myocardin (Myocd) gene nor theMyocd targeted genes, encoding for contractile proteins of the SM. Thus, the transcription factorTSHZ3 is necessary for the expression of Myocd and subsequent SM differentiation. To understandthe molecular networks underlying the differentiation of SM, we performed a yeast two-hybrid screenthat allowed us to identify the HMG domain protein SOX9 as a TSHZ3 partner. During ureter development, SOX9 is expressed in an overlapping expression pattern with TSHZ3 until expression ofSM markers genes, a step whereby Sox9 is downregulated. An early initiation step of SM differentiation corresponds to the simultaneous expression of MYOCD with TSHZ3 and SOX9. A cellular model allowed to mimic this stage. TSHZ3 and SOX9 act as repressing factors of the myogenic activity of MYOCD by disrupting the MYOCD/SRF complex activator. These results suggest that TSHZ3 and SOX9 influence MYOCD activity and participate to the temporal control ofthe on set of ureteric myogenesis in the developing ureter. Together, these results demonstrate thatTSHZ3 fulfills successive functions during ureter development

Comprendre et mieux définir la pathophysiologie de l'asthme est essentiel au développement de traitements plus efficaces. L'hyperréactivité bronchique et le tonus élevé du muscle lisse entourant les voies respiratoires sont deux caractéristiques majeures de l'asthme. Si une causalité existe entre ces caractéristiques, elle demeure encore inconnue. Le travail présenté dans ce Mémoire décrit comment un tonus, induit par un spasmogène, affecte la réactivité bronchique à une bronchoprovocation in vivo chez la souris. La capacité contractile de trachées murines excisées a aussi été mesurée afin d'évaluer si la réponse obtenue in vivo implique le muscle lisse. Les résultats présentés dans ce mémoire démontrent qu'in vivo, les souris exposées à un tonus voient leur réactivité bronchique augmenter en réponse à une dose d'un spasmogène, comparées aux souris contrôles. Les résultats démontrent également que la réponse obtenue est causée, du moins en partie, par une augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. Suite à ces résultats, les mécanismes moléculaires possiblement impliqués dans le gain de force induit par le tonus ont été investigués. L'hypothèse est que les voies de signalisation en aval de l'activation des récepteurs couplés aux protéines G sont responsables de l'augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. L'inhibition de la polymérisation de l'actine, l'activation de la chaîne légère de myosine, l'activation de protéines G et l'inhibition des protéines kinases activées par les mitogènes ont donc été évaluées. Les résultats démontrent qu'aucune des voies de signalisation étudiées est impliquée dans le gain de force du muscle lisse provoqué par un tonus induit par la présence continue d'un spasmogène. Ces résultats démontrent la complexité que représente la recherche des mécanismes moléculaires du gain de force et que cette recherche doit être plus approfondie. / To understand and better define the pathophysiology of asthma is essential for the development of more effective treatments. Airway hyperresponsiveness and an elevated airway smooth muscle tone are two common features of asthma. Whether causality exists between these two characteristics is unknown. The work presented in this Master's thesis describes how a tone induced by a spasmogen affects airway responsiveness in vivo in mice to a spasmogenic challenge. The contractile capacity of excised murine tracheas was also measured to evaluate whether the obtained response in vivo involved airway smooth muscle. The results presented in this Master's thesis demonstrate that mice exposed to tone in vivo have an increased response to a high dose of a spasmogen, compared to control mice. The results also show that this response is caused, at least partly, by an increase in airway smooth muscle contractile capacity. Following these results, molecular mechanisms possibly involved in the gain in force induced by tone were investigated. It was hypothesized that signaling pathways downstream of G protein-coupled receptors were responsible for the increase in airway smooth muscle contractile capacity. Therefore, the inhibition of actin polymerization, the activation of myosin lightchain, the activation of G proteins, and the inhibition of mitogen-activated protein kinases were evaluated to assess whether they mediate the gain in force induced by tone. The results show that none of the pathways studied were implicated in the gain in force induced by tone elicited by the continuous presence of a spasmogen. These latter results demonstrate that the mechanisms leading to a gain in airway smooth muscle force following an induced tone are complex and will require further investigation.