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Le bisphénol A (BPA), un composé chimique largement utilisé dans la fabrication de plastiques et de résines époxy, se retrouve dans les fluides humains tels que le sang et l'urine. Il est connu que le BPA affecte, entre autres, les systèmes endocrinien, reproducteur et immunitaire en influençant le métabolisme (glycolyse et respiration mitochondriale) et les fonctions cellulaires. Les préoccupations concernant la sécurité du BPA ont conduit à son remplacement par des substituts tels que le bisphénol S (BPS). Les neutrophiles polymorphonucléaires (PMN), les leucocytes les plus abondants dans le sang, sont des cellules fortement glycolytiques en raison de leur faible nombre de mitochondries et de leur utilisation de l'oxygène pour effectuer des fonctions antimicrobiennes. En raison de cette caractéristique métabolique, nous avons émis l'hypothèse qu'une exposition constante à de faibles doses de bisphénols pourrait altérer le métabolisme énergétique et les fonctions antibactériennes des PMN. Nous avons stimulé les PMN avec le peptide bactérien chimiotactique N-formyl-méthionyl-leucyl-phénylalanine (fMLP) et évalué leur réponse glycolytique en utilisant un analyseur de flux extracellulaire. Nous avons examiné l’impact des bisphénols sur le métabolisme des neutrophiles dans les moments suivant leur isolement du sang de volontaires sains (exposition immédiate) et suite à une exposition de 6h en culture (prolongée). Nous avons observé qu'une exposition immédiate au BPA, au BPS et à leurs métabolites glucuronidés, à des concentrations retrouvées dans le sang, n'avait aucun effet sur la glycolyse basale et la glycolyse induite par le fMLP. Cependant, une exposition prolongée aux bisphénols diminue la glycolyse induite par le fMLP dans les PMN sans affecter la viabilité cellulaire. Ces résultats suggèrent que l'incapacité à répondre correctement aux besoins énergétiques pourrait altérer les fonctions cellulaires des PMN lors d'infections bactériennes. En effet, suite à une exposition prolongée à de faibles concentrations de bisphénols, les neutrophiles activés ont une concentration de CXCL8/IL-8 intracellulaire plus faible que les témoins et une dérégulation de la production de dérivés réactifs de l’oxygène (ROS). La diminution du métabolisme, entraînant une dérégulation de certaines fonctions cellulaires, pourrait contribuer au développement de pathologies ou augmenter la susceptibilité aux infections. Collectivement, ces données supportent les conclusions sur les effets néfastes du BPA et de ses substituts et appuient de nouvelles réglementations concernant leur utilisation au Canada / Bisphenol A (BPA), a chemical compound widely used in the fabrication of plastics and epoxy resins, is found in human fluids such as blood and urine. BPA is known to affect the endocrine, reproductive and immune systems by influencing metabolism (glycolysis and mitochondrial respiration) and cellular functions. Concerns about the safety of BPA have led to its replacement with substitutes such as bisphenol S (BPS). Polymorphonuclear neutrophils (PMNs), the most abundant leukocytes in the blood, are highly glycolytic cells due to their low mitochondria count and their use of oxygen to perform anti-microbial functions. Because of this metabolic feature, we hypothesized that constant exposure to low doses of bisphenols could alter energy metabolism and anti-bacterial functions of PMNs. We stimulated PMNs with the chemotactic bacterial peptide N-formyl-methionyl-leucyl-phenylalanine (fMLP) and evaluated their glycolytic response using an extracellular flux analyzer. We examined the impact of bisphenols on neutrophil metabolism in the moments following their isolation from the blood of healthy volunteers (immediate exposure) and following 6h culture exposure (prolonged). We found that an acute exposure to BPA, BPS and their glucuronidated metabolites, at concentrations found in the blood, had no effect on both basal glycolysis and fMLP-induced glycolysis. However, a prolonged exposure to bisphenols reduced the fMLP-induced glycolysis in PMNs without affecting cellular viability. These results suggest that the inability to properly respond to energy requirements could alter the cellular functions of PMNs during bacterial infections. Indeed, following prolonged exposure to low concentrations of bisphenols, activated neutrophils have a lower intracellular CXCL8/IL-8 concentration than the controls and a deregulation of the production of reactive oxygen species (ROS). Decreased metabolism, leading to deregulation of cellular functions, could contribute to the development of pathologies or increase susceptibility to infections. Collectively, these data support conclusions about the adverse effects of BPA and its substitutes and support new regulations regarding their use in Canada.

Les neutrophiles représentent une composante fondamentale du système immunitaire. En effet, il est bien connu qu'ils sont essentiels à la défense de l'organisme contre les agressions microbiennes. En plus de leurs fonctions anti-microbiennes classiques, les neutrophiles, via la sécrétion de cytokines (incluant les chimiokines), jouent un rôle prépondérant dans l'initiation et la modulation de la réponse immunitaire. Lors d'une infection ou d'une blessure, les neutrophiles agissent à titre de premier répondant et migrent rapidement au site de l'aggression. La production rapide de cytokines par les neutrophiles permet le recrutement additionnel de neutrophiles au site inflammatoire et celui d'autres populations leucocytaires, tout en modulant les fonctions de ces dernières. La génération de cytokines par les neutrophiles est induite par une vaste gamme de stimuli: agonistes d'origine microbienne, facteurs chimiotactiques, cytokines, chimiokines et facteurs de croissance. Ces signaux inflammatoires induisent l'activation de nombreuses voies de signalisation menant ultimement à l'activation de facteurs transcriptionnels. L'expression des gènes de cytokines inflammatoires doit être finement régulée afin qu'il y ait une production adéquate de ces médiateurs. Elle repose, en grande partie, sur le recrutement de facteurs transcriptionnels capables de se lier à des séquencescibles sur les promoteurs de ces gènes.Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l'identification des facteurs de transcription impliqués, ainsi que des sentiers de signalisation en amont, dans l'expression de gènes encodant des cytokines chez le neutrophile humain. Dans le premier chapitre de la section résultats, nous avons montré que l'expression génique des cytokines dépend fortement de l'activation du facteur de transcription NF-[kappa]B. Celui-ci contrôle l'expression inductible de tous les gènes étudiés. De plus, nous avons montré que la génération de ces cytokines chez les neutrophiles dépend fortement de l'activation des voies p38 MAP kinases (aux niveaux transcriptionnel et traductionnel) et MEK/ERK (au niveau traductionnel seulement). Dans le deuxième chapitre, nous avons étudié l'expression et la localisation des différents facteurs de transcription de la famille C/EBP, de même que l'activation de C/EBP[bêta] via sa phosphorylation en Thr 235 chez les neutrophiles humains. Grâce à la surexpression d'un répresseur des C/EBP (A-C/EBP2N3T) chez les cellules PLB-985 granulocytiques, nous avons montré l'importance de la famille de C/EBP dans la production de MIP-1[alpha], de MIP-1[bêta] et d'IL-8 chez les neutrophiles humains.Les facteurs C/EBP ne semblent toutefois pas impliqués dans la production de TNF-[alpha] par ces cellules. La surexpression d'un mutant de C/EBP[bêta] (C/EBP[bêta] T235A) chez ces mêmes cellules nous a par ailleurs permis de déterminer que la phosphorylation de cet acide aminé est essentielle à la production des chimiokines MIP-1[alpha], MIP-1[bêta] et IL-8. Nous démontrons enfin une association constitutive de C/EBP[bêta] et de C/EBP[epsilon] avec le promoteur de l'IL-8 chez les neutrophiles primaires humains. Un des éléments déclencheurs de la transcription de ce gène serait probablement l'induction de la phosphorylation de C/EBP[bêta] sur les promoteurs géniques. Enfin, dans le troisième chapitre de la section résultats, nous explorons le rôle de la MAPK p38 dans la production de cytokines chez les neutrophiles. Nous y identifions quelques-uns de ses substrats impliqués dans la transcription et la traduction de cytokines inflammatoires. Ainsi, nous avons determiné que la MAPK p38 participe à l'activation des facteurs de transcription C/EBP[bêta] et CREB, probablement via l'activation des kinases MSK-1 et RSK. Nous avons également établi l'impact de la phosphorylation de la Ser 133 de CREB sur la production de cytokines chez les neutrophiles humains. Finalement, nous avons documenté l'activation de la kinase MNK1 par la MAPK p38, et son rôle dans la régulation traductionnelle des cytokines. L'ensemble de ces travaux a permis d'identifier des molécules-clés dans la génération de cytokines, plus particulièrement de chimiokines, chez le neutrophile humain. Nos travaux ont donc contribué de manière substantielle à nos connaissances des mécanismes transcriptionnels et traductionnels gouvernant l'expression de gènes précoces chez le neutrophile. Nos résultats permettront en outre l'identification de cibles thérapeutiques potentielles qui pourraient servir à atténuer l'inflammation chronique observée dans de nombreuses pathologies où les neutrophiles prédominent.

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

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

L'implication des polynucléaires neutrophiles (PN) dans l'hémostase n'est pas un concept nouveau, mais requière encore beaucoup d'éclaircissements. Des données attribuent à ces cellules à la fois une capacité à favoriser (voire à déclencher) les mécanismes et une capacité à limiter voire éliminer le caillot de fibrine. Pour expliquer leur implication, une contribution des enzymes granulaires, et essentiellement la cathepsine G (Cath G) et l'élastase (HNE), est fréquemment citée. L'objet de ces travaux est d'étudier chez des sujets sains l'impact des PN humains et des 2 enzymes granulocytaires (Cath G et HNE) sur la coagulation, à l'aide de tests globaux : thromboélastométrie rotative et test de génération de thrombine. Le potentiel procoagulant des PN a aussi été étudié en thrombinographie chez des patients atteints de syndrome myéloprolifératif (SMP) JAK2V617F positif. Dans les systèmes choisis, les PN font preuve d'une activité procoagulante claire, permettant notamment une réduction systématique du temps de coagulation et une augmentation du travail thrombinique total. Cette activité procoagulante est proportionnelle à la concentration en PN et est exacerbée après stimulation préalable par le fMLP, mais elle n'est pas liée à une activité facteur tissulaire. La Cath G et l'HNE permettent également toutes deux une réduction du temps de coagulation, mais elles font preuve à la fois d'effets procoagulants (par inactivation des inhibiteurs comme le TFPI) et anticoagulants (par inactivation du facteur V ou par dégradation de la (du) fibrin(ogèn)e). Enfin, les données de ce travail ne mettent pas en évidence une hypercoagulabilité liée aux PN dans le contexte de SMP. / Polymorphonuclear neutrophils (PMN) are the most abundant nucleated cells in blood. Their involvement in haemostasis – in particular in coagulation and clot formation – is not a new concept, but is not yet fully understood. Many data from the literature indicate that these cells can enhance (even trigger) coagulation, whereas others indicate it can impair fibrin formation and facilitate clot elimination. Among the hypotheses explaining this involvement, attention has focused on PMN granules enzymes, in particular, Cathepsin G (Cath G) and elastase (HNE). We first aim at studying in healthy subjects the impact of PMN as well as Cath G and HNE on coagulation by use of global tests: rotative thromboelastometry (ROTEM®) and thrombin generation test (CAT®). Second, procoagulant potential of PMN is investigated using CAT® in patients affected by myeloproliferative disorders (MPD), with presence of JAK2V617F mutation. Under our conditions, PMN show an unambiguous procoagulant activity, inducing systematically a decrease in clotting time, along with an increase in total thrombin work. This activity is proportional with PMN concentration; fMLP-induced PMN stimulation enhances also it, but this is not related to tissue factor activity. Both Cath G and HNE induce a decrease in clotting time, but support procoagulant (by inactivation of inhibitors such as TFPI) as well as anticoagulant activity (by inactivation of factor V or fibrin(ogen) degradation). At last, data obtained don't show MPD-associated hypercoagulability which can be attributed to PMN.

La déstabilisation de la plaque d’athérosclérose reste de nos jours un problème majeur, malgré les progrès récents dans sa compréhension. Les neutrophiles sont des acteurs puissants de l’immunité innée capables d’altérer les plaques. Un chimio-attractant majeur des neutrophiles, le leucotriène B4, pourrait être un des contributeurs potentiels de la déstabilisation des plaques en particulier dans l’endotoxémie, elle-même associée aux accidents cardiovasculaires. L’objectif de ce travail a été de définir le rôle du leucotriène B4 dans l’attraction des neutrophiles dans la plaque au cours de l’endotoxémie et de déterminer si les neutrophiles peuvent basculer l’équilibre qui maintient les plaques stables. Nous avons montré que le recrutement des neutrophiles médié par le leucotriène B4 a un impact délétère sur la stabilité des plaques au cours de l’endotoxémie en favorisant l’apoptose et la dégradation de fibres matricielles. En conclusion, cette étude ouvre la voie vers de nouvelles approches thérapeutiques visant à cibler l’axe leucotriène-neutrophiles dans la maladie athérosclérotique. / Atherosclerotic plaque destabilisation remains an important issue, in spite of the recent advances in its comprehension. Neutrophils are powerful innate immune actors capable of altering plaques. In this context, the leukotriene B4, one of the main chemoattractants of neutrophils, has been proposed as a potential contributor to plaque destabilisation. A particular context in which these two actors are closely linked is endotoxemia, itself associated with plaque destabilisation This work was aimed at determining whether leukotriene B4 plays a role in the chemoattraction of neutrophils in plaques during endotoxemia and at assessing whether neutrophils can tip the balance which maintains plaques stable. We have herein evidenced that the recruitment of neutrophils mediated by leukotriene B4 has a deleterious impact upon plaque stability during endotoxemia by promoting apoptosis and degrading matrix fibres. In conclusion, this study paves the way to novel therapeutic approaches aimed at targeting the axis leukotriene-neutrophil in atherosclerotic disease.

La drépanocytose est une maladie génétique du globule rouge, due à une mutation ponctuelle du gène β de la chaine de l’hémoglobine. Néanmoins, la physiopathologie de la maladie va bien au-delà des anomalies érythrocytaires, avec notamment un dysfonctionnement vasculaire et leucocytaire qui font toute la complexité de la maladie. Au cours de ce travail, nous avons étudié le rôle de l’endothéline-1, peptide vaso-constricteur impliqué de nombreuses pathologies notamment vasculaires, sur l’activation et l’adhérence des polynucléaires neutrophiles dans la drépanocytose. Nous avons travaillé à la fois sur un modèle murin de drépanocytose (les souris SAD) et sur des échantillons sanguins de patients. Sur le modèle animal, nous avons réalisé des expériences de microscopie intravitale, permettant de tester in vivo l’effet des antagonistes des récepteurs ETA et ETB à l’endothéline sur le recrutement des polynucléaires neutrophiles. Sur les échantillons de sang de patients drépanocytaires, nous avons testé in vitro l’adhérence en flux des neutrophiles à l’endothélium vasculaire en réponse au blocage des récepteurs ETA et ETB. Nous avons enfin étudié l’expression des récepteurs ETA et ETB à la surface des neutrophiles et les voies de signalisations découlant de leur activation.Sur le modèle de souris drépanocytaire, l’inhibition des récepteurs ETA, mais surtout ETB permet de limiter le recrutement leucocytaire important provoqué par un stimulus inflammatoire. Ces résultats confirment le rôle d’ETA et celui, plus inattendu, d’ETB dans toutes les étapes d’adhérence des polynucléaires neutrophiles et dans leur transmigration tissulaire en contexte drépanocytaire.Sur des échantillons humains, nous avons confirmé le rôle crucial d’ETB dans l’adhérence des polynucléaires neutrophiles. Nous avons également confirmé la présence de récepteurs ETA et ETB à la surface des neutrophiles. Le récepteur ETB active une voie de signalisation responsable d’une mobilisation du calcium intra cytoplasmique, mais indépendante de l’activation de la phospho-inositide 3-kinase. Enfin, nous avons montré la capacité de ces cellules à synthétiser et excréter elles-mêmes de l’endothéline-1, pérennisant ainsi probablement la réponse inflammatoire et le recrutement leucocytaire. En conclusion, notre travail a permis de mettre en évidence le rôle important du récepteur ETB dans le recrutement des polynucléaires neutrophiles dans la drépanocytose. Ces données suggèrent que les antagonistes des récepteurs à l’endothéline pourraient être bénéfiques en prévention des phénomènes vaso-occlusifs chez les patients drépanocytaires. / Sickle cell disease is a genetic disorder affecting red blood cells, due to a point mutation in the β chain of the hemoglobin gene. However, the pathophysiology of the disease goes well beyond the erythrocyte abnormalities, including vascular and white blood cell dysfunctions that contribute to the complexity of the disease. In this project, we investigated the role of endothelin-1, a powerful vasoconstrictor peptide involved in many vascular diseases, on activation and adhesion of neutrophil in sickle cell disease.We worked on both a mouse model of sickle cell disease (SAD mice) and blood samples from patients. In mice, we performed intravital microscopy experiments, to test the in vivo effect of endothelin receptor antagonists ETA and ETB on neutrophils recruitment. On blood samples from patients with sickle cell disease, we tested in vitro adhesion of neutrophils to vascular endothelium in response to the blocking of ETA and ETB receptors. Finally, we studied the expression of ETA and ETB receptors on neutrophils and the signaling pathways resulting in their activation.In our mouse model of sickle cell disease, the inhibition of both endothelin receptors ETA and ETB limits the major leukocyte recruitment caused by an inflammatory stimulus. These results confirm the role of ETA and the more unexpected important role of ETB in all stages of neutrophil adhesion and transmigration in sickle cell context.On human samples, we demonstrated the crucial role of ETB in neutrophils adhesion. We also confirmed the expression of ETA and ETB receptors on neutrophils. ETB receptor activates a signaling pathway responsible for intracytoplasmic calcium mobilization, but not involving the activation of phosphoinositide 3-kinase. Finally, we have shown the ability of neutrophils to synthesize and secrete endothelin-1, which can contribute to sustain the inflammatory stimulation and increased leukocyte recruitment.In conclusion, our work has highlighted the important role of ETB receptor in the recruitment of neutrophils in sickle cell disease. These data suggest that the antagonists of endothelin could be beneficial in prevention of vaso-occlusive events in sickle cell patients.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2006. / Titre de l'écran-titre (visionné le 28 mars 2007). Bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2005. / Titre de l'écran-titre (visionné le 28 mars 2007). Bibliogr.