Le métabolisme des phosphoinositides constitue un processus crucial parmi les systèmes permettant la terminaison de la transmission intracellulaire d’un stimulus extracellulaire. En effet, l’une de principales voies de signalisation intracellulaire engendrée en réponse à la liaison d’hormones ou de facteurs de croissance sur leurs récepteurs spécifiques fait intervenir la phosphorylation du PtdIns(4,5)P2 en PtdIns(3,4,5)P3 par une PI 3-kinase. Les enzymes responsables du métabolisme de ce second messager sont donc essentielles à la fonction normale de la cellule. L’ADNc de la 5-phosphatase SHIP2 a été cloné dans notre laboratoire. Cette enzyme présente au sein de sa structure primaire, en plus d’un domaine catalytique 5-phosphatase, un grand nombre de motifs permettant des interactions spécifiques avec d’autres protéines : un domaine SH2 N-terminal, des séquences riches en prolines, un motif NPXY et un domaine SAM. SHIP2 joue un rôle de régulateur négatif dans la voie PKB et MAPK in vitro dans plusieurs modèles cellulaires. De plus, l’affinité de SHIP2 pour le cytosquelette a été mise en évidence notamment dans les plaquettes sanguines. Notre travail de thèse s’intègre dans le cadre de l’étude biochimique de SHIP2 et plus particulièrement dans la recherche de ses partenaires protéiques. La Vinexine, protéine du cytosquelette impliquée dans l’adhérence cellulaire, avait été identifiée comme une protéine interagissant avec SHIP2 par la technique du double hybride. Nous avons confirmé cette association par des expériences d’immunoprécipitation en système transfecté (cellules COS-7) ainsi qu’en système natif (cellules HeLa et MEF). Nous avons montré que cette interaction n’était ni modulée par une stimulation à l’EGF (dans des cellules COS-7) ni par le sérum (dans des cellules MEF). Nous avons démontré une colocalisation de SHIP2 avec la Vinexine  à la périphérie des cellules COS-7 stimulées à l’EGF. Par la suite, nous nous sommes intéressés au rôle potentiel de cette interaction dans l’adhérence cellulaire. Nous avons montré que la surexpression de SHIP2 ou de la Vinexine  augmente l’adhérence des cellules COS-7 sur un substrat de collagène I. L’adhérence à ce même substrat est diminuée dans les cellules MEF issues des souris déficientes en SHIP2 comparées à des cellules contrôles SHIP2 +/+. De plus, il apparaît que la partie carboxy-terminale de SHIP2 ainsi que son activité catalytique sont importantes pour l’adhérence des cellules au substrat. Ces résultats suggèrent un rôle important de SHIP2 dans l’adhérence cellulaire et l’organisation du cytosquelette d’actine faisant intervenir un mécanisme probable de déphosphorylation du PtdInsP3.

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

En microélectronique, certains dispositifs (MEMS) nécessitent une couche de protection appelée encapsulation pour assurer un fonctionnement optimal. Ce procédé met en jeu une couche structurée de polymère BCB (benzocyclobutène). Celle-ci est en contact avec unsubstrat de silicium d’un côté et une couche de nickel de l’autre. Une compréhension du comportement de ces interfaces et primordiale. L’objectif de cette thèse est la caractérisation de l’énergie d’adhérence des interfaces discontinues Ni/BCB et BCB/Si. Deux essaismécaniques (test de flexion 4-points et insertion de lame) ont été mis en œuvre. Les modèles analytiques mis au point dans le cas d’une interface continue ont servi à l’exploitation de ces essais mais ont aussi montré leur limite. La structuration de l’interface induit des effets géométriques et des effets d’échelle qui ne sont pas bien pris en compte par les modèles classiques. Pour pallier à cette difficulté, un modèle analytique modifié est proposé pour le test d’insertion de lame, ainsi que des calculs de simulation numérique. Ils mettent en avant l’influence des paramètres de la structuration : taille des motifs, espacement. / In microelectronics, some devices (MEMS) need to be encapsulated by a protective layer for optimal performances. This technique involves a patterned layer made of BCB polymer (benzocyclobutene). This layer is between a nickel film and a silicon substrate. A good understanding of those two interfaces is of first importance. The aim of this thesis is the mechanical characterization of the fracture energy of the Ni/BCB and BCB/Si patterned interfaces. Two mechanical tests (the 4-points bending test and the wedge test) have been selected in that purpose. Analytical models are well established to analyze those tests but for continuous interfaces. With patterned ones, those models are limited and do not take into account all the size effects and the geometrical effects induced by the patterning. A modified analytical model is proposed for the wedge test in order to overcome these limitations. Numerical studies are also carried out to complement the study. Patterning effects such as the size of the patterns and the space between them are enhanced.

LRP1 est un récepteur d’endocytose multifonctionnel capable non seulement d’interagir avec de nombreux ligands et de réguler leur endocytose, mais également de moduler certaines voies de signalisation intracellulaire. Ce récepteur se révèle implique dans de nombreux mécanismes physiologiques et pathologiques, comme l’athérosclérose, la maladie d’Alzheimer ou encore le cancer. La multiplicité de ses partenaires fait émerger le concept selon lequel LRP1 est capable de réguler le protéome membranaire et ainsi d’influencer le comportement migratoire de nombreuses cellules. De plus, les résultats récents obtenus au sein de notre laboratoire indiquent que ce récepteur d’endocytose est capable de contrôler la dynamique d’adhérence des cellules tumorales. Nous avons donc cherche à identifier un nouveau partenaire membranaire de LRP1, capable de participer à la régulation de l’adhérence tumorale. Notre étude s’est portée sur le récepteur d’adhérence CD44. L’utilisation de RAP, un antagoniste de LRP1 révèle que ce récepteur d’endocytose module la présence de CD44 à la membrane plasmique. Nous avons également découvert que ces deux récepteurs colocalisent fortement dans la cellule tumorale, que ce soit à la surface cellulaire ou au niveau intracellulaire. De plus LRP1 et CD44 co-immunoprécipitent à partir d’extraits totaux et membranaires, indiquant que ces deux récepteurs sont fortement associés au sein d’un même complexe moléculaire. L’étude de la répartition membranaire du complexe LRP1/CD44 a montré qu’il était en grande partie situé dans les radeaux lipidiques et particulièrement les cavéoles. Toutefois ces structures n’apparaissent pas nécessaires à l’établissement du complexe et ne sont pas impliquées dans les processus d’endocytose relatifs à ces récepteurs. En effet, des expérimentations visant à quantifier l’endocytose de CD44 couplées à différents traitements (β-MCD, conditions hyperosmotiques) révèlent que l’endocytose de ce complexe implique principalement la voie des vésicules tapissées de clathrine. Nous avons également démontré que ce mécanisme dynamique permettait de réguler l’adhérence tumorale. Enfin, des travaux sur le shedding de CD44 ont permis d’identifier les protéases impliquées (MT1MMP, ADAMs 10 et 17) et mettent en évidence un effet protecteur de LRP1 sur le clivage de l’ectodomaine de CD44. / The low-density lipoprotein receptor-related protein-1(LRP-1) is a large endocytic recept or mediating the clearance of various molecules from the extracellular matrix. In the field of cancer, LRP1-metiated endocytosis was first associated to anti-properties. However, recent results suggested that LRP-1 may coordinate the adhesion-deadhesion balance in malignant cells to support tumor progression. Here, we observed that LRP-1-silencing or RAP (receptor-associated protein) treatment led to tumor cell surface accumulation of CD44. Moreover, we evidenced a tight interaction between CD44 and LRP-1, not exclusively localized in lipid rafts. Overexpression of LRP-1-derived mini-receptors indicated that the fourth ligand-binding cluster of LRP-1 is required to bind CD44. CD44 labeling with EEA1 and LAMP-1 showed that internalized CD44 was highly reduced under hyperosmotic conditions but poorly affected by membrane cholesterol depletion, revealing that it proceeds mostly via clathrin-coated pits. Finally, we demonstrated that CD44-silencing abolishes RAP-induced tumor cell attachment, revealing that cell-surface accumulation of CD44 under LRP-1 blockade is mainly responsible for the stimulation for tumor cell adhesion. Altogether, our data shed light on the LRP-1 mediated internalization of CD44 that appeared critical to define the adhesive properties of tumor cells.

L’angiogenèse ou la mise en place de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants, est indispensable à la croissance tumorale et constitue donc une cible intéressante en thérapie anticancéreuse. Depuis 2004, plusieurs thérapies anti-angiogéniques ciblant les cancers du colon, poumon, sein et rein, ont été développées et sont appliquées en clinique. Le gène VE-statine/egfl7 a été découvert au sein du laboratoire en 2003 et il est majoritairement exprimé par les cellules endothéliales au cours du développement embryonnaire et du remodelage vasculaire. Plusieurs publications ont montré l’implication de la VE-statine dans la formation des vaisseaux. L’expression de la VE-statine par des tumeurs humaines a récemment été décrite, et une forte expression est associée avec un haut grade tumoral, une forte incidence métastatique et un mauvais pronostic dans les hépatocarcinomes, les gliomes et les tumeurs colorectales. L’objectif de ma thèse était de mettre au point les approches et d’étudier les effets de la VE-statine dans la croissance et l’angiogenèse tumorale. Cette analyse permet de mieux comprendre les mécanismes modulant la progression tumorale. / Angiogenesis, which corresponds to the growth of new blood vessels from pre-existing vessels; is necessary for tumor growth and is an attractive target for anticancer therapy. Since 2004, several antiangiogenic therapies against colon, lung, breast, kidney cancers have been developed and used in clinic.VE-statin/egfl7 was discovered by our team in 2003. It is specifically expressed by endothelial cells during embryonic development and vascular remodelling. Several publications have described the role of VE-statin in vessel formation. VE-statin expression by human tumors has been recently associated with a higher grade and metastatic score and with a poorer prognosis in hepatocellular carcinoma, glioma and colorectal cancer.The aim of my work was to develop tools for the study of the functions of VE-statin in tumor growth and angiogenesis. This analysis allows a better understanding of the mechanisms which modulate tumor progression.

Le Cold Spray Basse Pression est un procédé de projection thermique émergeant de plus en plus apprécié par les industriels pour sa simplicité, son faible coût et sa polyvalence. Pour améliorer encore les caractéristiques des dépôts, des substrats en aluminium ont été préalablement texturés par laser, sous la forme de trous de dimensions variables répartis selon un motif régulier, avant d’être revêtus de cuivre. Une optimisation géométrique de la surface a alors permis d’augmenter l’adhérence de dépôts Cu/Al2O3 de +81% par rapport à un substrat brut. Ces résultats sont analysés, notamment à l’aide d’un modèle mathématique développé durant la thèse permettant de calculer l’augmentation de surface induite par la texturation. De plus, une caractérisation des contraintes résiduelles par DRX à travers l’épaisseur a mis en évidence l’uniformité des contraintes en compression dans le dépôt. Dans un second temps, des dépôts de cuivre ont été réalisés sur des substrats en composite PEEK/Carbone. La nécessité d’avoir une couche de matrice organique à la surface du composite a été mise en évidence afin d’éviter une érosion du substrat et permettre la construction du dépôt. Une stratégie de projection basée sur une variation de la granulométrie des poudres en cours de projection a également été développée afin de réduire le taux de porosité et obtenir des dépôts conducteurs électriquement. En complément de ce volet expérimental, un modèle numérique 3D en dynamique a été développé sur Abaqus/Explicit. Il permet d’étudier l’influence des paramètres de projection et de l’état de surface du substrat sur la déformation des particules lors de l’impact et les contraintes résiduelles induites. / Low Pressure Cold Spray is an emerging thermal spraying process increasingly appreciated in the industry for its simplicity, low cost and versatility. In order to enhance coatings characteristics, aluminum substrates were laser-textured with holes of varying dimensions distributed in a regular pattern before being coated with copper. An optimization of the holes dimensions led to an increase of the adhesion for Cu/Al2O3 coatings by +81% compared to a raw substrate. These results were analyzed using a mathematical model developed during the thesis allowing to calculate the surface increase induced by the laser texturing. Moreover a characterization of the residual stresses by XRD through the thickness revealed the uniformity of compressive stresses in the deposit. In a second time copper deposits were made on PEEK/Carbon composites. The need to have an organic matrix layer on the composite surface has been highlighted in order to avoid substrate erosion and allow the coating construction. A spraying strategy based on a variation of the powders granulometry being sprayed has therefore been developed in order to reduce the porosity and obtain electrically conductive coatings. In addition to this experimental aspect, a 3D dynamic model has been developed on Abaqus/Explicit. This model allowed to study the influence of the projection parameters and the substrate surface state on the particles deformation during the impact and the induced residual stresses.

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Les leucémies aigües se caractérisent par une prolifération incontrôlée et par l'augmentation accrue de cellules hématopoïétiques immatures dans la circulation sanguine conduisant à l'infiltration de nombreux organes. Un certain nombre de mécanismes tels que la protéolyse matricielle, l'adhérence cellulaire et l'angiogénèse participent à ce processus d'infiltration extramédullaire et favorisent l'apparition de rechute suite au traitement chimio-thérapeutique. Notre projet s'intéresse à l'éthoxyfagaronine, une benzo(c)phénantridine dérivée de la fagaronine. Au cours de notre étude, nous avons mis en évidence la capacité de l'Etxfag à réduire le potentiel invasif des cellules L1210 impliquant une diminution de l'expression de la MT-MMP à la membrane plasmique ainsi qu'une inhibition du système activateur du plasminogène. Nous mettons également en évidence la capacité de l'Etxfag à diminuer l'adhérence des cellules L1210 au peptide de fibronectine WQPPRARI. Cette diminution implique une déstructuration des radeaux lipidiques empêchant le clustering des intégrines beta1 et leur interaction avec le peptide de fibronectine. Nous montrons également la diminution de l'activation des voies de signalisation dépendantes des intégrines telles que FAK, PYK2 et la PI3-kinase. Notre étude a également porté sur les effets anti-angiogéniques de l'Extfag. Nous montrons la capacité de l'Extfag à réduire l'angiogénèse par l'utilisation de modèle in vitro, ex vivo et in vivo. Cet effet anti-angiogénique semble être lié à une altération des propriétés migratoires des cellules endothéliales. L'ensemble de ces résultats souligne le potentiel anti-leucémique de l'Extfag qui pourrait représenter un nouvel agent chimio-thérapeutique capable de prévenir la dissémination des cellules leucémiques. / Acute leukemias are characterized by uncontrolled proliferation and increased immature hematopoietic cells in the bloodstream leading to the infiltration of many organs. A number of mechanisms such as matrix proteolysis, cell adhesion and angiogenesis are involved in extramedullary infiltration process and promote the appearance of relapse after chemotherapeutic treatment. Our project focuses on the ethoxyfagaronine (Extfag), a benzo(c)phenanthridine derivative of fagaronine. In our study, we demonstrated the ability of the Extfag to reduce the invasive potential of L1210 cells by decreasing MT1-MMP expression to the plasma membrane and by inhibiting the plasminogen activator system. We also demonstrated the ability of Extfag to reduce the adhesion of L1210 cells to fibronectin peptide WQPPRARI. This reduction implies a disorganization of lipid rafts preventing clustering of beta1 integrins and their interaction with fibronectin peptide. We also have shown a decrease of integrin-dependent signaling pathways activation such as FAK, PYK2 and PI3-kinase. We have also studied the anti-angiogenic effects of Extfag. We have shown the ability of the Extfag to reduce angiogenesis by using in vitro, ex vivo and in vivo model. This antiangiogenic effect seems to be related to altered migratory properties of endothelial cells. Taken together, these results highlight the anti-leukemic potential of Extfag which could represent a new chemotherapeutic agent capable of preventing leukemic cells dissemination.

Certains athlètes pratiquant la course en fauteuil roulant utilisent des gants durs pour obtenir l’adhérence nécessaire leur permettant de pousser le fauteuil avec leurs bras et le balancement de leur corps d’avant en arrière. Dans le cadre d’un projet de recherche visant à améliorer les performances des athlètes, une étude portant sur le contact gant – cerceau a été menée. Plusieurs opportunités d’amélioration sont présentées pour améliorer les gants durs et ainsi éviter les glissements en condition de pluie et les rebonds de la main sur le cerceau. Deux paramètres majeurs influent sur la performance : la forme du gant et le matériau permettant l’adhérence avec le cerceau. La forme du gant optimale dépend de la configuration de l’assise de chaque athlète ainsi que de la manière de pousser. À la suite d’une étude théorique et expérimentale, il a été conclu qu’une rainure en forme de V modelée directement dans un gant dur augmente la force normale aux surfaces et ainsi contribue à améliorer l’adhérence sur le cerceau. Cette rainure placée sur l’avant du gant, dans la zone d’impact, ne doit pas présenter un angle d’ouverture trop resserré pour permettre une sortie rapide du cerceau dans la zone de dégagement située en arrière du gant. Le matériau permettant l’adhérence sur le cerceau doit avoir des aspérités de tailles adaptées à la vitesse d’impact du gant sur le cerceau, et à la présence potentielle d’eau. Le matériau recherché doit également résister à l’usure de frottement pour permettre à l’athlète de terminer la course sans difficulté. Au final, le matériau suède semble répondre à tous ces critères : assez résistant, il présente un revêtement qui garde une certaine adhérence sur le cerceau en condition de pluie.

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