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

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

Dans les maladies chroniques du foie, l’angiogenèse et la fibrose sont étroitement liées. Nosprécédents travaux ont permis de montrer que les myofibroblastes portaux (MFP)contribuaient de façon importante à la fibrogenèse hépatique. L’objectif de ma thèse était dedéterminer si les MFP pouvaient aussi contribuer à l’angiogenèse hépatique. Nous avonsidentifié un nouveau marqueur spécifique des MFP, le collagène XV, grâce auquel nousavons pu mettre en évidence une prolifération des MFP dans des stades avancés de fibrose, àla fois dans des modèles animaux et chez les patients atteints d’hépatopathie chronique. Cetteprolifération des MFP était corrélée à celle des cellules endothéliales. Dans le foie cirrhotiquehumain, les MFP présentaient une distribution périvasculaire, entourant les capillaires àproximité de la réaction ductulaire. L’effet des MFP sur les cellules endothéliales a ensuite étéévalué par des tests d’angiogensèse in vitro et in vivo. Le milieu conditionné des MFPaugmentait la migration et la tubulogenèse des cellules endothéliales et stimulaitl’angiogenèse dans les implants de Matrigel chez la souris. En co-culture, les MFPdeveloppaient des jonctions intercellulaires avec les cellules endothéliales et augmentaient latubulogenèse. Nous avons montré que les MFP secrétaient des microparticules contenant duVEGF-A, capables d’activer VEGFR-2 dans les cellules endothéliales et de médier leur effetpro-angiogénique. Enfin, les cholangiocytes étaient capables d’accroître l’effet proangiogéniquedes MFP. En conclusion, les MFP jouent un rôle clef dans le remodelagevasculaire associé à la fibrose hépatique. / Liver angiogenesis and fibrogenesis are closely linked and most of studies have shown thatangiogenesis could worsen fibrosis in chronic liver diseases. Our previous works havedemonstrated that portal myofibroblasts (PMF) greatly contributed to liver fibrogenesis. Theaim of this present work was to determine if PMF could also contribute to liver angiogenesis.We identified collagene XV (col15a1) as a new specific marker for PMF. In vivo, weobserved PMF proliferation (measured by expression of col15a1) at advanced stages offibrosis both in liver from animals models ( CCl4 and BDL) and in livers from patients withchronic liver disease (primary biliary cirrhosis and non alcoolic fatty liver disease). PMFproliferation was correlated with endothelial proliferation. In human cirrhotic liver, PMF werelocated around vessels in fibrotic septa, in proximity to ductular reaction. PMF effects onendothelial cells were assessed in angiogenic tests in vitro and in vivo. PMF conditionedmedium enhanced migration and tubulogenesis of endothelial cells and stimulatedvascularization of matrigel plugs in mice. In coculture, PMF developed junctions withendothelial cells (demosomes and gap junctions) and enhanced endothelial tubulogenesis. Weshowed that PMF secreted VEGFA containing microparticles, able to activate VEGFR-2 inendothelial cells and to mediate their angiogenic function. Cholangiocytes could increasePMF angiogenic properties by stimulating VEGFA expression and microparticles secretion.In conclusion, PMF, studied with a new marker, col15a1, are key cells in hepatic vascularremodeling.

Au cours de la cicatrisation cutanée, la production et le remodelage de la matrice extracellulaire (MEC) sont des étapes importantes modulées par les communications entre les cellules. Les microvésicules (MV) produites par les myofibroblastes humains de plaie cutanée contiennent des molécules potentiellement impliquées dans la cicatrisation pouvant être transmises à d'autres cellules. Mon hypothèse est que les MV stimulent la production/remodelage de la MEC par les fibroblastes. Le but de cette étude est d'évaluer l'effet potentiel des MV sur les différents paramètres liés à la MEC et de déterminer les molécules signalétiques responsables de ces effets. Nous avons d'abord évalué les contacts possibles entre les fibroblastes et les MV. Des fibroblastes ont été traités avec des MV fluorescentes et la quantification de la fluorescence des fibroblastes a ensuite été réalisée par cytométrie en flux. Le dosage de 45 cytokines par ELISA multiplex sur des échantillons de MV a été réalisé. Des fibroblastes de peau ont été cultivés en présence de MV et de cytokines purifiées. Après les traitements, les paramètres liés à la MEC ont été étudiés: croissance cellulaire par comptage cellulaire, sécrétion de procollagène I dosée par ELISA, activité des métalloprotéinases sécrétées déterminée par un test enzymatique et expression de l'α-smooth muscle actine (α-SMA) évaluée par cytométrie en flux. Enfin, les fibroblastes ont été traités avec des MV prétraitées avec des anticorps neutralisant une cytokine afin de valider l'action de celle-ci sur le mécanisme étudié. L'incubation de fibroblastes avec des MV fluorescentes a augmenté la fluorescence des cellules, suggérant une absorption des MV par les fibroblastes. Le PLGF-1 (Facteur de croissance placentaire 1) est la cytokine détectée dans les MV en plus grande quantité. Le traitement des fibroblastes avec des MV ou avec le PLGF-1 stimule faiblement leur croissance sans modifier le taux d'α-SMA ou de métalloprotéinases. Par contre, il stimule significativement la migration cellulaire et la sécrétion de procollagène. La neutralisation du PLGF-1 au niveau des MV inhibe cette sécrétion de procollagène. Nos résultats suggèrent que les MV peuvent participer à la régulation de la MEC en stimulant les fibroblastes à produire du collagène. Ces résultats représentent une opportunité de mieux comprendre comment les MV et les myofibroblastes de plaie peuvent contribuer à la cicatrisation des plaies. / During normal wound healing, production and remodeling of the extracellular matrix (ECM) are important steps modulated by cell-to-cell communications. Microvesicles (MVs) produced by human skin wound myofibroblasts (Wmyos) contain molecules involved in healing that can be transmitted to other cells. My hypothesis is that MVs stimulate the production/remodeling of ECM by fibroblasts. The purpose of this study is to evaluate the potential effect of MVs on various parameters related to the ECM and to determine the signalling molecules responsible for these effects.We first evaluated the possible contacts between fibroblasts and MVs. The fibroblasts were treated with fluorescent MVs and quantification of cell fluorescence was then performed by flow cytometry. A multiplex ELISA assay of 45 cytokines was performed on MV samples. The fibroblasts were cultured in the presence of MVsand purified cytokines. After the treatments, parameters related to the ECM were studied: cell growth assessed by cell count, secretion of procollagen I determined by ELISA, activity of the secreted metalloproteinases determined by an enzymatic test and expression of the α-smooth muscle actin (α-SMA) evaluated using flow cytometry. Finally, the fibroblasts were stimulated with MVs pretreated with antibodies neutralizing cytokines to verify their action on the studied mechanism.Incubation of fibroblasts with fluorescent MVs increased cell fluorescence suggesting an uptake of MV by the fibroblasts. The cytokine detected at the highest level in MVs was PLGF-1. Treatment of fibroblasts with MVs or with PLGF-1(Placental growth factor 1) weakly stimulated cell growth without altering the level of α-SMA or metalloproteinases. On the other hand, these treatments significantly stimulated cell migration and procollagen secretion. The neutralization of PLGF-1 on MVs inhibited this secretion.Our results suggest that MVs can participate in the regulation of ECM by stimulating fibroblasts to produce collagen.These results represent a promising opportunity to better understand how MVs and myofibroblasts of normal wounds can contribute to wound healing.

La fibrose hépatique est la conséquence de toutes les maladies chroniques du foie et se caractérise par un dépôt excessif de matrice extracellulaire synthétisée par les myofibroblastes. Les myofibroblastes portaux (MFP), l'une des sous populations de myofibroblastes, jouent un rôle majeur dans la progression de la fibrose et sont pro-angiogéniques. Des études ont montré un rôle important du stress du réticulum endoplasmique (RE) dans la fibrose du foie. Nos objectifs étaient de déterminer si un stress du RE survient dans les MFP lors de la fibrose et affecte les fonctions de ces cellules, et d'étudier l'effet du TUDCA, une molécule chaperonne utilisée en clinique dans les maladies biliaires, sur le stress du RE. Le phénotype de MFP activés in vivo, isolés à partir de foie de rats fibreux après cholestase, a été comparé à celui de MFP contrôles que nous avons préalablement bien caractérisés. Nos résultats montrent que les MFP activés in vivo subissent un stress du RE se traduisant par l'activation de la voie PERK. Ce stress du RE n'a pas d'effet sur la différenciation myofibroblastique, diminue les capacités de prolifération et de migration des MFP mais augmente leur pouvoir angiogénique. En revanche, le TUDCA n'a aucun effet sur les paramètres étudiés. Les MFP subissent donc un stress du RE lors de leur activation myofibroblastique qui stimule leur propriété pro-angiogénique et pourrait ainsi favoriser la progression de la fibrose. Cependant le stress du RE inhibe également leurs fonctions de prolifération et de migration ce qui pourrait induire une boucle de contrôle négative limitant leur expansion. / Hepatic fibrosis is the consequence of all chronic liver diseases and is characterized by an abnormal extra cellular matrix deposition by myofibroblasts. Portal myofibroblasts (PMF), a subpopulation of hepatic myofibroblasts, play a major role in fibrosis progression and angiogenesis. Accumulating evidences indicate an important role of endoplasmic reticulum (ER) stress in hepatic fibrosis. The aims of this study were to determine whether an ER stress occured in PMF during fibrosis and affected the functions of these cells, and to study the effect of the molecular chaperone TUDCA used in biliary diseases, on ER stress. The phenotype of in vivo activated-PMF obtained from rat fibrotic liver after cholestasis was compared with the phenotype of control PMF that we previously characterized. Our results showed that in vivo activated-PMF underwent ER stress with PERK pathway activation. This ER stress had no effect on myofibroblastic differentiation but reduced PMF proliferation and migration and increased PMF angiogenesis capacity. TUDCA had no effect on these parameters. In conclusion, PMF display ER stress during their activation. ER stress stimulates their pro-angiogenic proprieties and thereby may promote fibrosis progression. However, ER stress also inhibits their proliferation and migration functions, and thereby could provide a negative control loop to restrict their expansion.

La Fibrose Pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie fibroproliférative pour laquelle il n'existe aucun traitement efficace. Les mécanismes à l'origine de cette pathologie sont méconnus et impliquent plusieurs types cellulaires et facteurs de croissance, comme le TGF-β responsable de la différenciation de fibroblastes en myofibroblastes. Pour mieux comprendre ces mécanismes physiopathologiques, nous nous sommes intéressés à l'implication des miARN dans ce processus. Une analyse par puces à ADN de l'ensemble des miARN modulés dans des échantillons pulmonaires de souris, résistantes ou sensibles à la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine, nous a permis d'identifier miR-199a-5p comme le meilleur candidat associé à la fibrose pulmonaire mais aussi fibrose rénale et hépatique. J'ai ensuite démontré que l'expression de miR-199a-5p était induite par le TGF-β in vitro, et que sa surexpression ectopique induisait la différenciation des fibroblastes. Une combinaison d'approche in silico et expérimentale, m'a permis d'identifier la Cavéoline-1 (CAV-1) comme cible de ce miARN. La CAV-1 est impliquée dans la dégradation du récepteur TGF-β. Ainsi, l'inhibition de CAV-1 par miR-199a-5p constitue une boucle de rétrocontrôle positif exacerbant la voie TGF-β. De manière intéressante, l'inhibition de miR-199a-5p in vitro régule la différenciation, la prolifération et la migration des fibroblastes pulmonaires par le TGF-β. Par ailleurs, nos résultats précliniques indiquent que l'inhibition de ce miARN diminue les marqueurs de fibrose, permettant d'envisager le développement de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement de la FPI et d'autres maladies fibroprolifératives.

La Fibrose Pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie fibroproliférative pour laquelle il n’existe aucun traitement efficace. Les mécanismes à l’origine de cette pathologie sont méconnus et impliquent plusieurs types cellulaires et facteurs de croissance, comme le TGF-β responsable de la différenciation de fibroblastes en myofibroblastes. Pour mieux comprendre ces mécanismes physiopathologiques, nous nous sommes intéressés à l’implication des miARN dans ce processus. Une analyse par puces à ADN de l’ensemble des miARN modulés dans des échantillons pulmonaires de souris, résistantes ou sensibles à la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine, nous a permis d’identifier miR-199a-5p comme le meilleur candidat associé à la fibrose pulmonaire mais aussi fibrose rénale et hépatique. J’ai ensuite démontré que l’expression de miR-199a-5p était induite par le TGF-β in vitro, et que sa surexpression ectopique induisait la différenciation des fibroblastes. Une combinaison d’approche in silico et expérimentale, m’a permis d’identifier la Cavéoline-1 (CAV-1) comme cible de ce miARN. La CAV-1 est impliquée dans la dégradation du récepteur TGF-β. Ainsi, l’inhibition de CAV-1 par miR-199a-5p constitue une boucle de rétrocontrôle positif exacerbant la voie TGF-β. De manière intéressante, l’inhibition de miR-199a-5p in vitro régule la différenciation, la prolifération et la migration des fibroblastes pulmonaires par le TGF-β. Par ailleurs, nos résultats précliniques indiquent que l’inhibition de ce miARN diminue les marqueurs de fibrose, permettant d’envisager le développement de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement de la FPI et d’autres maladies fibroprolifératives. / Idiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF) is a fibroproliferative disease with poor prognosis and for which no effective treatment exists. The mechanisms of this disease remain poorly understood and involve numerous cell types and growth factors such as TGF-β, which leads to the activation of lung fibroblasts into myofibroblasts; the key cell type driving the fibrogenic process. In this context, we focused the involvement of miRNAs in fibrosis process. To identify miRNAs with potential roles in lung fibrogenesis, we performed a genome-wide assessment of miRNA expression in lungs from two different mouse strains known for their distinct susceptibility to lung fibrosis after bleomycin exposure. We identified miR- 199a-5p as the best candidate associated with lung fibrosis but also kidney and liver fibrosis. I observed that miR-199a-5p expression was induced upon TGF-β exposure, and that its ectopic expression was sufficient to promote the pathogenic activation of pulmonary fibroblasts. Using combination of targets miRNA prediction tools and a transcriptomic approach we identified the Caveolin-1 (CAV-1), a critical mediator of pulmonary fibrosis, as a specific target of miR-199a-5p. Thus, we shown that miR-199a-5p is a key effector of TGF-β signaling in lung fibroblasts by regulating CAV1. Interestingly, inhibition of miR-199a-5p in vitro prevents the differentiation, proliferation and migration of fibroblasts after TGF-β stimulation. Finally, our preclinical results indicate that inhibition of this miRNA decreases fibrosis markers. Thus, miR-199a-5p behaves as a major regulator of tissue fibrosis with therapeutic potency for the treatment of IPF and fibroproliferative diseases.

Lors de la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI), la différenciation fibroblastique s’accompagne d’une accumulation excessive des composants de la matrice extracellulaire ainsi qu’à un dérèglement de la balance protéases / antiprotéases. Nous avons étudié le rôle des cathepsines à cystéine dans la myofibrogenèse et leur contribution potentielle à la physiopathologie de la fibrose pulmonaire chez l’Homme. Pour cela, le profil d’expression des cathepsines ainsi que de leurs inhibiteurs naturels a été évalué dans un modèle cellulaire expérimental, puis dans des myofibroblastes primaires et enfin dans des liquides de lavage broncho-Alvéolaires (LBA) de patients atteints de FPI. Nos résultats montrent que lors de la FPI la cystatine C (inhibiteur naturel des protéases à cystéine) régule les activités protéolytiques des cathepsines extracellulaires et pourrait ainsi contribuer à l’accumulation de collagènes. Elle serait un biomarqueur potentiel de la FPI. D’autre part la cathepsine B participe à la différentiation fibroblastique et son inhibition retarde la myofibrogenèse. / During idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), fibroblast differentiation is accompanied by an excessive accumulation of extracellular matrix components as well as an imbalance between proteases and theirs inhibitors. We evaluated the role of human cysteine cathepsins in myofibrogenesis and their potential contribution to the pathogenesis of IPF. Expression of cathepsins and their natural inhibitors have been studied in an experimental cell model, but also in primary myofibroblasts and in bronchoalveolar lavage fluids (BALF) of patients suffering from IPF. Our results show that cystatin C (a natural inhibitor of cysteine proteases) regulates the extracellular proteolytic activities of cathepsins and could contribute to the accumulation of collagens. Cystatin C could also be a potential biomarker of IPF. On the other hand, cathepsin B participates in fibroblast differentiation and its inhibition delays myofibrogenesis.

Le développement du tractus reproducteur femelle est issu de la coordination minutieuse de nombreuses voies de signalisation régulant les processus de prolifération, différenciation et d’apoptose cellulaire durant l’embryogenèse. Les voies Wnt et Hippo se démarquent à cet égard. L’activation de la voie Wnt, via des ligands spécifiques, participe à la stabilisation et l’augmentation de l’activité transcriptionnelle du coactivateur de transcription β-catenin. La voie Hippo, pour sa part, ne possède aucun de ligand spécifique. L’inactivation de la voie Hippo (via les kinases Lats1 et Lats2) entraine la stabilisation des coactivateurs de la transcription YAP/TAZ et l’augmentation de leur activité transcriptionnelle. Plusieurs évidences suggèrent notamment la possibilité de redondance fonctionnelle entre certains ligands de la voie Wnt, dont Wnt4 et Wnt5a, dans le développement du tractus reproducteur femelle. Cette avenue demeure toutefois peu étudiée. L’implication de la voie Hippo n’a pas été rapportée dans le développement du tractus reproducteur femelle. Toutefois, les nombreuses interactions rapportées dans la littérature entre les deux voies suggèrent un rôle méconnu de la voie Hippo. L’objectif de ce projet était donc d’élucider les rôles de Wnt4, Wnt5a, Lats1 et Lats2 dans le mésenchyme de Müller et le développement de l’utérus. Les résultats de notre première étude ont confirmé la fonction partiellement redondante de Wnt4 et Wnt5a dans le développement de l’utérus. Notre modèle est notamment caractérisé par des anomalies développementales ainsi qu’une perte de fonction utérine associée à des anomalies de décidualisation in vivo et une diminution de la viabilité des concepti. Les résultats de notre seconde étude ont confirmé les rôles redondants de Lats1 et Lats2 dans le maintien de la multipotentialité des cellules mésenchymateuses müllériennes. Une différenciation hâtive des cellules mésenchymateuses müllériennes en myofibroblastes via, entre autres, l’expression du gène cible Ctgf, a été observée. Nos résultats additionnels n’ont pu mettre en évidence une interaction potentielle entre les voies Wnt et Hippo pouvant expliquer l’apparition des phénotypes. Ces deux études permettent de confirmer certains rôles connus et d’établir de nouveaux rôles de ces voies dans le développement des canaux de Müller. Ils pourront aussi établir les fondements de modèles permettant l’étude de différentes pathologies utérines et l’identification de cibles thérapeutiques. / The development of the female reproductive tract arises from the coordination of numerous signaling pathways regulating processes such as proliferation, differentiation and apoptosis during embryogenesis. The Wnt and Hippo pathways are known to be involved in these processes. Wnt pathway activation, via its specific ligands, results in the stabilisation and increased transcriptional activity of β-catenin. The Hippo pathway does not possess any specific ligands. In contrast to Wnt, inactivation of the Hippo pathway (via Lats1 and Lats2 kinases) is required for the stabilization and increased activity of the transcriptional coactivators YAP and TAZ. The Wnt pathway is known to be involved in the development of the female reproductive tract. Further evidence also suggests the possibility of functional redundancy amongst certain WNT ligands such as Wnt4 and Wnt5a. The Hippo pathway is not known to be implicated in the development of the female reproductive tract. However, numerous interactions have been reported between both pathways, suggesting a possible unknown role of Hippo in that context. The objective of this project was to elucidate the roles of Wnt4, Wnt5a, Lats1 and Lats2 in the Müllerian mesenchyme and the development of the uterus. Results from our first study confirmed the partially redundant roles of Wnt4 and Wnt5a in the development of the uterus. Our model was notably characterized by developmental abnormalities and loss of uterine functions resulting in in vivo decidualization defects and loss of conceptus viability. Results from our second study confirmed the redundant roles of Lats1 and Lats2 in the maintenance of Müllerian mesenchymal cell multipotency. We observed premature differentiation of Müllerian mesenchymal cells into myofibroblasts in absence of both Lats1 and Lats2. These changes were in part due to the increased expression of the target gene Ctgf. Our additional results could not demonstrate any potential interactions between the Wnt and Hippo pathways that could explain the phenotypic changes. In conclusion, our studies confirmed and further discovered novel roles of these pathways in the development of the Müllerian ducts. These models could also lead to better understanding of the pathophysiology of certain uterine diseases and the discovery of potential therapeutic approaches.