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

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Le CS fait partie de la famille des SYSADOA (SYmptomatic Slow Acting Drugs for OsteoArthritis) et est utilisé par les patients avec de l’ostéoarthrose de façon chronique pour ses propriétés anti-inflammatoires. Étant donné que ces patients reçoivent d’autres médicaments, il était intéressant de documenter les effets du CS sur le cytochrome P450 et la NADPH-réductase (NADPH). Pour cette étude, deux modèles ont été utilisés: des lapins témoins (LT) et des lapins avec une réaction inflammatoire (LRI) afin de diminuer l’activité et l’expression du CYP. Six groupes contenant chacun cinq lapins ont été utilisés: un groupe sans CS et deux groupes qui ont pris oralement dans l’eau approximativement 20.5 mg/kg/jour de CS pendant 20 et 30 jours; les lapins des trois groupes restants ont pris du CS comme décrit plus haut, mais ont reçu 5 ml sous-cutanées de térébenthine afin de produire une réaction inflammatoire aseptique (RIA) deux jours avant leur sacrifice, c’est-à-dire aux jours -2, 18 et 28. Les hépatocytes ont été isolés pour évaluer l’activité et l’expression du CYP3A6, CYP1A2 et NADPH et aussi le ARNm de ces protéines. In vitro, nous avons étudié l’effet de différentes concentrations de CS-disaccharides sulfatés, 4S, 6S, et 4,6S de CS, sur l’activité et l’expression du CYP1A2 et du CYP3A6. Pour documenter la présence de la réaction inflammatoire, nous avons mesure les mucoprotéines, dans le sérum des lapins avec une réaction inflammatoire. Aussi nous avons mesuré la présence de l’oxide nitrique (NO) chez les hépatocytes de lapins contrôles et chez les hépatocytes des lapins avec une réaction inflammatoire. La translocation nucléaire du NF-κB a été etudiée par fluorescence chez les hépatocytes. Par comparaison aux lapins témoins, l’administration du CS pendant 20 et 30 jours n’affecte pas l’activité du CYP3A6 et du CYP1A2. La RIA a augmenté les mucoprotéines à 95,1±5,7 vs 8,4±1,6 mg/dl dans les lapins témoins (p<0,05). La RIA a diminué l’activité du CYP3A6 de 62% et l’activité du CYP 1A2 de 54%. Le CS n’empêché pas la diminution du CYP1A2 produite par la RIA. Par ailleurs, le CS n’affecte pas l’activité ni l’expression de la NADPH. La translocation nucléaire de NF-κB a été empêche par l’administration chronique de CS aux lapins avec RIA; en plus, la concentration de l’oxide nitrique n’a pas démontré une augmentation en présence de CS; par contre, CS n’empêche pas l’augmentation des séromucoïdes. Au contraire, CS affecte la diminution du CYP3A6 en fonction de temps et secondaire à la RIA. Dans ce group, CS a rétabli le niveau des protéines du CYP3A6 observé dans le group de lapins témoins. Pourtant cette croissance été independante de mRNA qui garde un niveau trés bas. Le plus remarcable a été la manière dont CS a augmenté la protéine du CYP3A6, sans avoir rétabli l’activité de cet isoforme. Finalement, in vitro, CS et ses trois disaccharides sulfatés (4S, 6S et 4,6S) n’affectent ni l’activité ni l’expression de CYP1A2, CYP3A6 et de la NADPH. En conclusion, l’administration chronique de CS n’affecte pas l’activité ni l’expression du CYP1A2, ou la diminution du CYP1A2 produite par la réaction inflammatoire. Le CS n’affecte pas l’activité ni l’expression du NADPH. Cependant, CS empêche la diminution du CYP3A6 en fonction de temps et secondaire à la RIA. / In rabbits, an acute inflammatory reaction induced by the injection of turpentine causes a decrease in cytochrome P450 (CYP) isoforms activity and expression. Chondroitin sulfate (CS) is a Symptomatic Slow Acting Drug for OsteoArthritis (SYSADOA) that elicits anti-inflammatory effects. Since patients take CS over long periods, it was of interest to assess whether CS modulates the activity of cytochrome P450 isoforms. In order to determine the effect of CS on the cytochrome P450, CS was administered in vivo to two animal models, e.g. chronic intake of CS in control rabbits, and chronic intake of CS in rabbits with a CYP down-regulated by an inflammatory reaction (IR). We used six groups of five rabbits: three to assess the effect of CS on cytochrome P450, one without CS and two receiving orally about 20 mg/kg/day CS for 20 and 30 days; and the remaining three groups of rabbits received turpentine s.c. to generate an aseptic IR (AIR) 48 h before their sacrifice, e.g. days -2, 18 and 28, while exposed to CS for 0, 20 or 30 days, respectively. In order to verify the presence of inflammation we measured the seromucoids in serum of rabbits with an AIR. Another marker of inflammation, e.g. nitric oxyde (NO.) production, was assessed in control hepatocytes (Hcont) and in hepatocytes from rabbits with an AIR (Hinfla). In addition, the effect of CS on the nuclear translocation of NF-κB was studied by fluorescence in hepatocytes. Finally, in hepatocytes (both Hcont and Hinfla) the CYP3A6, CYP1A2 and NADPH P450 reductase (NADPH) activity, expression and mRNA were measured. In vitro, the effect of different concentrations of CS, 4S-, 6S- and 4,6S-sulfated disaccharides of CS on the cytochrome P450 was documented. Compared with control rabbits, 20 and 30 days CS did not affect the activity of CYP3A6 and CYP1A2. The AIR increased seromucoids from 8.4±1.6 mg/dl in controls to 95.1±5.7 (p<0.05), as well as the nuclear translocation of NF-κB, and nitric oxide concentrations. The AIR reduced CYP3A6 activity by 62% and CYP1A2 activity by 54%, decrease associated to a reduction in protein expression and in mRNA, e.g. pre-transcriptional down-regulation. The nuclear translocation of NF-κB was prevented by the administration of CS to rabbits with an AIR, moreover CS impeded the increase of the concentrations of nitric oxide; however CS did not prevent the increase in seromucoids. CS did not prevent the down-regulation of CYP1A2 produced by the inflammatory reaction. CS prevented the time-dependent down-regulation of CYP3A6 in control rabbits and in rabbits with an inflammatory reaction. In this last group, CS restored the amounts of CYP3A6 protein to levels observed in control rabbits, however this increase was independent of the mRNA that remained very depressed. It is noteworthy that even if CS increased CYP3A6 protein, its activity was not recovered. CS did not affect NADPH activity or expression. Finally, in vitro, CS, 4S-, 6S and 4,6S-sulfated disaccharides of CS did not change the activity and expression of the two isoforms of CYP, and of NADPH. It is concluded that CS does not affect the activity or expression of CYP1A2, nor prevents CYP1A2 AIR-induced down-regulation. However, CS prevents the down-regulation of CYP3A6 time dependently and following the AIR but does not prevent the decrease of catalytic activity.

De récents travaux ont mis en évidence une production accrue de Perlecan au stade terminal de l’arthrose ou ostéoarthrite (OA). L’équipe du Dr Moreau a mis en évidence qu’il y a une perte d’expression du facteur de transcription Pitx1 dans l’arthrose et que ce dernier pourrait agir comme un régulateur négatif du gène HSPG2 codant pour le Perlecan. Afin d’étudier la régulation transcriptionnelle de ce gène, des fragments du promoteur proximal ont été clonés en amont du gène rapporteur luciférase et testés en transfections transitoires. Des co-transfections avec des quantités variables de pSI-mPitx1 et avec des constructions comportant des fragments de différentes régions du promoteur mHSPG2 (jusqu’à 3926 pbs en amont de l’ATG) ont démontrées une activité transcriptionnelle et une stimulation de cette activité en présence de Pitx1, avec des résultats variables selon les types cellulaires. Parallèlement, des expériences en qPCR effectuées sur des ostéoblastes dérivés de souris transgéniques surexprimant Pitx1 ont aussi démontré qu’une surexpression de Pitx1 corrèle avec une augmentation de l’expression de p53, une cible connue de Pitx1, et de Perlecan. Le lien qui existe entre Pitx1 et Perlecan est encore très méconnu et la cascade régulatrice impliquant ces deux acteurs n’est pas encore établie. Une meilleure connaissance des mécanismes qui régulent la transcription normale et pathologique du gène HSPG2 permettrait sans aucun doute une avancée dans la compréhension du développement et du rôle possible de Perlecan dans la progression de l’ostéoarthrite. / Recent work has shown an increase of Perlecan production associated with the terminal stage of osteoarthritis (OA). Dr Moreau’s team demonstrated a loss of expression of the transcription factor Pitx1 in osteoarthritis suggesting its putative role as a negative regulator of the HSPG2 gene coding for Perlecan. To study the transcriptional regulation of this gene, promoter fragments were cloned upstream of a luciferase reporter gene and tested in transient transfection assays. Co-transfections with variable quantities of pSI-mPitx1 and with constructs made with fragments of different lengths of the mHSPG2 promoter demonstrated a transcriptional activity and enhancement of this activity in presence of Pitx1, with variable results depending on cell types. In addition, expression analysis by qPCR on transgenic mice osteoblasts that overexpress Pitx1 showed that the overexpression of Pitx1 correlates with an augmentation of p53, a known Pitx1 target and Perlecan expression. The link between Pitx1 and Perlecan is still poorly understood and a clear pathway involving those two players is not yet established. A better understanding of mechanisms regulating normal and pathological transcription of the HSPG2 gene encoding for Perlecan would allow a better comprehension of osteoarthritis development and the putative role of Perlecan in its progression.

Le CS fait partie de la famille des SYSADOA (SYmptomatic Slow Acting Drugs for OsteoArthritis) et est utilisé par les patients avec de l’ostéoarthrose de façon chronique pour ses propriétés anti-inflammatoires. Étant donné que ces patients reçoivent d’autres médicaments, il était intéressant de documenter les effets du CS sur le cytochrome P450 et la NADPH-réductase (NADPH). Pour cette étude, deux modèles ont été utilisés: des lapins témoins (LT) et des lapins avec une réaction inflammatoire (LRI) afin de diminuer l’activité et l’expression du CYP. Six groupes contenant chacun cinq lapins ont été utilisés: un groupe sans CS et deux groupes qui ont pris oralement dans l’eau approximativement 20.5 mg/kg/jour de CS pendant 20 et 30 jours; les lapins des trois groupes restants ont pris du CS comme décrit plus haut, mais ont reçu 5 ml sous-cutanées de térébenthine afin de produire une réaction inflammatoire aseptique (RIA) deux jours avant leur sacrifice, c’est-à-dire aux jours -2, 18 et 28. Les hépatocytes ont été isolés pour évaluer l’activité et l’expression du CYP3A6, CYP1A2 et NADPH et aussi le ARNm de ces protéines. In vitro, nous avons étudié l’effet de différentes concentrations de CS-disaccharides sulfatés, 4S, 6S, et 4,6S de CS, sur l’activité et l’expression du CYP1A2 et du CYP3A6. Pour documenter la présence de la réaction inflammatoire, nous avons mesure les mucoprotéines, dans le sérum des lapins avec une réaction inflammatoire. Aussi nous avons mesuré la présence de l’oxide nitrique (NO) chez les hépatocytes de lapins contrôles et chez les hépatocytes des lapins avec une réaction inflammatoire. La translocation nucléaire du NF-κB a été etudiée par fluorescence chez les hépatocytes. Par comparaison aux lapins témoins, l’administration du CS pendant 20 et 30 jours n’affecte pas l’activité du CYP3A6 et du CYP1A2. La RIA a augmenté les mucoprotéines à 95,1±5,7 vs 8,4±1,6 mg/dl dans les lapins témoins (p<0,05). La RIA a diminué l’activité du CYP3A6 de 62% et l’activité du CYP 1A2 de 54%. Le CS n’empêché pas la diminution du CYP1A2 produite par la RIA. Par ailleurs, le CS n’affecte pas l’activité ni l’expression de la NADPH. La translocation nucléaire de NF-κB a été empêche par l’administration chronique de CS aux lapins avec RIA; en plus, la concentration de l’oxide nitrique n’a pas démontré une augmentation en présence de CS; par contre, CS n’empêche pas l’augmentation des séromucoïdes. Au contraire, CS affecte la diminution du CYP3A6 en fonction de temps et secondaire à la RIA. Dans ce group, CS a rétabli le niveau des protéines du CYP3A6 observé dans le group de lapins témoins. Pourtant cette croissance été independante de mRNA qui garde un niveau trés bas. Le plus remarcable a été la manière dont CS a augmenté la protéine du CYP3A6, sans avoir rétabli l’activité de cet isoforme. Finalement, in vitro, CS et ses trois disaccharides sulfatés (4S, 6S et 4,6S) n’affectent ni l’activité ni l’expression de CYP1A2, CYP3A6 et de la NADPH. En conclusion, l’administration chronique de CS n’affecte pas l’activité ni l’expression du CYP1A2, ou la diminution du CYP1A2 produite par la réaction inflammatoire. Le CS n’affecte pas l’activité ni l’expression du NADPH. Cependant, CS empêche la diminution du CYP3A6 en fonction de temps et secondaire à la RIA. / In rabbits, an acute inflammatory reaction induced by the injection of turpentine causes a decrease in cytochrome P450 (CYP) isoforms activity and expression. Chondroitin sulfate (CS) is a Symptomatic Slow Acting Drug for OsteoArthritis (SYSADOA) that elicits anti-inflammatory effects. Since patients take CS over long periods, it was of interest to assess whether CS modulates the activity of cytochrome P450 isoforms. In order to determine the effect of CS on the cytochrome P450, CS was administered in vivo to two animal models, e.g. chronic intake of CS in control rabbits, and chronic intake of CS in rabbits with a CYP down-regulated by an inflammatory reaction (IR). We used six groups of five rabbits: three to assess the effect of CS on cytochrome P450, one without CS and two receiving orally about 20 mg/kg/day CS for 20 and 30 days; and the remaining three groups of rabbits received turpentine s.c. to generate an aseptic IR (AIR) 48 h before their sacrifice, e.g. days -2, 18 and 28, while exposed to CS for 0, 20 or 30 days, respectively. In order to verify the presence of inflammation we measured the seromucoids in serum of rabbits with an AIR. Another marker of inflammation, e.g. nitric oxyde (NO.) production, was assessed in control hepatocytes (Hcont) and in hepatocytes from rabbits with an AIR (Hinfla). In addition, the effect of CS on the nuclear translocation of NF-κB was studied by fluorescence in hepatocytes. Finally, in hepatocytes (both Hcont and Hinfla) the CYP3A6, CYP1A2 and NADPH P450 reductase (NADPH) activity, expression and mRNA were measured. In vitro, the effect of different concentrations of CS, 4S-, 6S- and 4,6S-sulfated disaccharides of CS on the cytochrome P450 was documented. Compared with control rabbits, 20 and 30 days CS did not affect the activity of CYP3A6 and CYP1A2. The AIR increased seromucoids from 8.4±1.6 mg/dl in controls to 95.1±5.7 (p<0.05), as well as the nuclear translocation of NF-κB, and nitric oxide concentrations. The AIR reduced CYP3A6 activity by 62% and CYP1A2 activity by 54%, decrease associated to a reduction in protein expression and in mRNA, e.g. pre-transcriptional down-regulation. The nuclear translocation of NF-κB was prevented by the administration of CS to rabbits with an AIR, moreover CS impeded the increase of the concentrations of nitric oxide; however CS did not prevent the increase in seromucoids. CS did not prevent the down-regulation of CYP1A2 produced by the inflammatory reaction. CS prevented the time-dependent down-regulation of CYP3A6 in control rabbits and in rabbits with an inflammatory reaction. In this last group, CS restored the amounts of CYP3A6 protein to levels observed in control rabbits, however this increase was independent of the mRNA that remained very depressed. It is noteworthy that even if CS increased CYP3A6 protein, its activity was not recovered. CS did not affect NADPH activity or expression. Finally, in vitro, CS, 4S-, 6S and 4,6S-sulfated disaccharides of CS did not change the activity and expression of the two isoforms of CYP, and of NADPH. It is concluded that CS does not affect the activity or expression of CYP1A2, nor prevents CYP1A2 AIR-induced down-regulation. However, CS prevents the down-regulation of CYP3A6 time dependently and following the AIR but does not prevent the decrease of catalytic activity.

De récents travaux ont mis en évidence une production accrue de Perlecan au stade terminal de l’arthrose ou ostéoarthrite (OA). L’équipe du Dr Moreau a mis en évidence qu’il y a une perte d’expression du facteur de transcription Pitx1 dans l’arthrose et que ce dernier pourrait agir comme un régulateur négatif du gène HSPG2 codant pour le Perlecan. Afin d’étudier la régulation transcriptionnelle de ce gène, des fragments du promoteur proximal ont été clonés en amont du gène rapporteur luciférase et testés en transfections transitoires. Des co-transfections avec des quantités variables de pSI-mPitx1 et avec des constructions comportant des fragments de différentes régions du promoteur mHSPG2 (jusqu’à 3926 pbs en amont de l’ATG) ont démontrées une activité transcriptionnelle et une stimulation de cette activité en présence de Pitx1, avec des résultats variables selon les types cellulaires. Parallèlement, des expériences en qPCR effectuées sur des ostéoblastes dérivés de souris transgéniques surexprimant Pitx1 ont aussi démontré qu’une surexpression de Pitx1 corrèle avec une augmentation de l’expression de p53, une cible connue de Pitx1, et de Perlecan. Le lien qui existe entre Pitx1 et Perlecan est encore très méconnu et la cascade régulatrice impliquant ces deux acteurs n’est pas encore établie. Une meilleure connaissance des mécanismes qui régulent la transcription normale et pathologique du gène HSPG2 permettrait sans aucun doute une avancée dans la compréhension du développement et du rôle possible de Perlecan dans la progression de l’ostéoarthrite. / Recent work has shown an increase of Perlecan production associated with the terminal stage of osteoarthritis (OA). Dr Moreau’s team demonstrated a loss of expression of the transcription factor Pitx1 in osteoarthritis suggesting its putative role as a negative regulator of the HSPG2 gene coding for Perlecan. To study the transcriptional regulation of this gene, promoter fragments were cloned upstream of a luciferase reporter gene and tested in transient transfection assays. Co-transfections with variable quantities of pSI-mPitx1 and with constructs made with fragments of different lengths of the mHSPG2 promoter demonstrated a transcriptional activity and enhancement of this activity in presence of Pitx1, with variable results depending on cell types. In addition, expression analysis by qPCR on transgenic mice osteoblasts that overexpress Pitx1 showed that the overexpression of Pitx1 correlates with an augmentation of p53, a known Pitx1 target and Perlecan expression. The link between Pitx1 and Perlecan is still poorly understood and a clear pathway involving those two players is not yet established. A better understanding of mechanisms regulating normal and pathological transcription of the HSPG2 gene encoding for Perlecan would allow a better comprehension of osteoarthritis development and the putative role of Perlecan in its progression.

L'angiogénèse est un phénomène vital dans de nombreux processus physiologiques tels que le développement embryonnaire ou la cicatrisation. Mais c'est aussi un processus pathologique impliqué dans la croissance des tumeurs malignes, dans le développement des métastases et dans des maladies telles que l'endométriose, la dégénérescence Maculaire liée à l'âge (DMLA) et l'arthrose. La néovascularisation pathologique est dense et désordonnée contrairement à la néovascularisation physiologique, ce qui en fait une cible thérapeutique attrayante. Les agents perturbateurs vasculaires (VDA) sont une nouvelle classe de molécules bioactives qui détruisent sélectivement la néovascularisation tumorale et arrêtent l'apport sanguin aux tumeurs solides, provoquant une nécrose tumorale étendue. Parmi les VDA, les agents se liant à la tubuline sont principalement représentés. Le processus d'angiogénèse au sein de l'arthrose ainsi que le mode d'action des VDA nous amène a envisager l'utilisation de ses derniers en tant que nouveau traitement anti-arthrosique. Dans la recherche de nouveaux scaffolds VDA, nous avons d'abord comparé les activités biologiques de plusieurs VDA. Une classe en particulier a attiré notre attention sur laquelle seules quelques études avaient été menées. Cela nous a permis de sélectionner des pistes avec un espace chimique exploitable pour concevoir des scaffolds originaux. Cette thèse présentera les analogues qui ont été synthétisés, leur viabilité cellulaire sur les HUVEC (cellules endothéliales de la veine ombilical humaine) et leur activité sur l'inhibition de la polymérisation de la tubuline (ITP). / Angiogenesis is a vital phenomenon in many physiological processes such as embryonic development or wound healing. But it is also a pathological process involved in the growth of malignant tumors, in the development of metastases and in diseases such as endometriosis or age-related macular degeneration (AMD) and osteoarthritis. Pathological neovasculature is dense and disordered in contrast to physiological neovasculature, which makes it an attractive therapeutic target. Vascular Disrupting Agents (VDA) are a new class of bioactive molecules that selectively destroy tumour neovasculature and shut down blood supply to solid tumours, causing extensive tumour cell necrosis.1 Among small molecule VDAs, tubulin-binding agents are mostly represented. The process of angiogenesis within osteoarthritis as well as the mode of action of VDA leads us to consider the use of its last as a new anti-osteoarthritis treatment. In the search for novel VDA scaffolds, we first compared the biological activities of several VDA. One class in particular attracted our attention on which only a few studies had been conducted. This allowed us to select leads with exploitable chemical space to design original scaffolds. These thesis will present analogs which were synthesized, their cell viability on HUVEC (human umbilical vein endothelial cells) and their activity on tubulin polymerization inhibition (ITP).

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

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