L'activation du plasminogène est importante dans les phénomènes liés au cancer. Ma thèse démontre que la mélanotransferrine agit comme accélérateur dans l'activation du plasminogène avec ses deux activateurs : l'uPA, lié au cancer et le tPA, lié à la fibrinolyse. Son action ambivalente, à la fois protumorale et antitumorale, est caractérisée par son site d'action au niveau cellulaire. La mélanotransferrine membranaire agit comme un catalyseur pour amplifier l'activation du plasminogène à la membrane, tandis que la forme soluble de la mélanotransferrine entre en compétition avec la mélanotransferrine membranaire pour inhiber son effet. Dans la présente étude, nous avons découvert que deux composantes du système plasminolytique : le pro-uPA, précurseur de l'uPA et le plasminogène interagissent avec la mélanotransferrine. L'interaction de la mélanotransferrine avec le système plasminolytique stimule l'activation du plasminogène par ses deux activateurs. Nous démontrons également avec un anticorps dirigé contre la mélanotransferrine ou par l'inhibition de son expression par un siRNA que la mélanotransferrine intervient dans le processus menant aux métastases par l'inhibition de la migration cellulaire. De plus, nous démontrons que la mélanotransferrine module la dissolution de caillots de fibrine dépendante du tPA ou de l'uPA, une composante importante de la matrice provisoire extracellulaire impliquée dans la dispersion des métastases. Dans un modèle où le dépôt de fibrine provoqué par le facteur tissulaire (TF) stimule l'invasion des cellules de mélanome (SK-Mel-28), nous démontrons une inhibition de l'invasion induite par le TF dans le poumon lorsque l'expression de la mélanotransferrine est inhibée par un siRNA. Ces résultats suggèrent que la mélanotransferrine est directement impliquée dans la propagation des métastases des mélanomes qui l'expriment fortement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Activation du plasminogène, Invasion tumorale, Migration, Fibrinolyse, uPA, tPA.

Le système d’activation du plasminogène (SAP), initialement décrit dans la circulation sanguine, intervient dans la dégradation des caillots de fibrine (fibrinolyse). Ce système permet de convertir un zymogène inactif (le plasminogène) en enzyme active (la plasmine) via l’action de l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA), lui-même inhibé par la serpine inhibitrice de l’activateur du plasminogène de type 1 (PAI-1). Il a été suggéré qu’une dérégulation du SAP dans le système nerveux central (SNC) pouvait être un processus physiopathologique dans la sclérose en plaques (SEP). Cependant, l’origine et les conséquences de cette dérégulation restent peu caractérisées dans cette pathologie. Durant cette thèse, nous avons donc cherché à mieux caractériser la dérégulation du SAP dans la SEP et à déterminer son rôle dans la physiopathologie de cette maladie. Les travaux réalisés au cours de ce doctorat ont permis de montrer qu’une forte surexpression de PAI-1 survient dans le SNC lors des phases symptomatiques de modèles murins de SEP, entraînant une inhibition de la fibrinolyse intraparenchymateuse. Cette altération du SAP est une cause de la formation des zones de lésion, et coïncide temporellement avec les phases symptomatiques des modèles murins de SEP. Les astrocytes réactifs pro-inflammatoires sont les responsables de cette surexpression parenchymateuse délétère de PAI-1. Il apparaît qu’une intervention à visée thérapeutique permettant la restauration de l’activité fibrinolytique intraparenchymateuse, via l’inhibition de PAI-1, s’avère bénéfique dans des modèles animaux de SEP. En conclusion, nos travaux révèlent que la présence d’astrocytes réactifs est à l’origine de la surexpression de PAI-1 engendrant l’inhibition de la fibrinolyse intraparenchymateuse constatée dans la SEP. Ce processus physiopathologique délétère est une des causes menant à la formation de zones lésionnelles dans la SEP. / Degradation of fibrin blood clots (fibrinolysis) is mediated by the plasminogen activation system (PAS), initially discovered in the blood. This system allows the inactive plasminogen conversion into active plasmin by tissue-type plasminogen activator (tPA). The plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1) is able to inhibit tPA. It has been suggested that in the central nervous system (CNS), a PAS dysregulation could be a physiopathological mechanism of multiple sclerosis (MS). However, this dysregulation cause and consequences are poorly described in this disease. This work aimed to characterise the PAS dysregulation occurring in MS, and to better define its role in MS physiopathology. Our results describe a strong PAI-1 overexpression in the CNS during symptomatic periods in animal models of MS, leading to an intraparenchymal fibrinolysis inhibition. The PAS dysregulation is a cause of lesion formation, and temporally coincides with symptomatic periods in these models. Pro-inflammatory reactive astrocytes overexpress PAI-1. It appears that an increase of parenchymal fibrinolysis by inhibiting PAI-1 reduces EAE severity. To conclude, our results highlight a role of reactive astrocytes in MS, leading to an over-expression of PAI-1 and an impairment of parenchymal fibrinolysis. This physiopathological mechanism is implied in lesion formation in MS.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2015-2016 / L’unité neurovasculaire (NVU) est centrale dans l’élimination de la β-amyloïde dont l’accumulation promeut le développement de la maladie d’Alzheimer (AD). Suivant une perturbation vasculaire, le bris ou l’altération de la barrière hématoencéphalique induit le remodelage de la NVU. Par exemple, les cellules endothéliales sécrètent l’activateur tissulaire du plasminogène (t-PA), ce qui module les cellules composant la NVU. C’est pourquoi, nous nous sommes intéressés à ce remodelage dans la AD en étudiant l’effet de l’hypoperfusion cérébrale chronique sévère (SCCH) et de l’administration du t-PA. Suite à la SCCH, les souris développant la AD, APPswe/PS1, démontrent un déclin cognitif plus important causé par un dysfonctionnement des microglies. En contre partie, nous avons observé une amélioration des fonctions cognitives des APPswe/PS1 suite à l’injection systémique du t-PA qui induit l’activation des microglies via la protéine apparentée au récepteur des protéines de faibles densité, LRP1, et promeut l’élimination de l’Aβ. Ainsi, nos résultats démontrent que le remodelage de la NVU peut aggraver la pathogenèse, mais également fournir des pistes de traitement. / Brain remodeling by the neurovascular unit (NVU) has gain interest in disease such as Alzheimer’s disease (AD). Following vascular perturbation, NVU go through remodeling due to disruption or alteration of brain-blood barrier. One of the molecule inducing remodeling is the tissue-plasminogen activator (t-PA) released by endothelial cells. In fact, t-PA can act both as an enzyme and a cytokine. Thus, we studied the effect of vascular perturbation and t-PA system in AD. By developing a new model of a severe chronic cerebral hypoperfusion (SCCH), we demonstrate that SCCH aggravates memory loss in AD mice, APPswe/PS1, due to microglia dysfunction. Indeed, low glucose environment lowers microglia’s activity and phagocytosis capacity. On the other hand, systemic administration of t-PA improves cognition as well as decreases amyloid burden in APPswe/PS1. Acting as a cytokine, rt-PA binds LRP1 which induces microglia’s activation and promotes amyloid elimination. These data suggest that NVU remodeling occurring in AD may participate in the disease pathogenesis and provide new insight of treatment, such as rt-PA.

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

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

La dépression majeure représente l’une des affections les plus lourdes dans le monde, touchant plus de 350 millions depersonnes. La 5e édition du Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-V) est la référence mondiale utiliséepour poser le diagnostic de la pathologie chez l’humain. Bien que très nombreux, les antidépresseurs prescrits à ce jour restentencore malheureusement inefficaces pour 30% des patients. Dans ce contexte, il est fondamental de développer de nouvellesstratégies thérapeutiques pour soigner les patients. Des études récentes suggèrent, sans toutefois le démontrer véritablement,l’implication de l’axe « activateur tissulaire du plasminogène / inhibiteur de l’activateur tissulaire du plasminogène de type 1 »(axe tPA/PAI-1) dans la pathogenèse de la dépression majeure.La première partie de mes travaux a été consacrée à la mise au point d’un nouveau système d’évaluation comportementalede la dépression majeure chez la souris en modélisant de manière exhaustive et standardisée les symptômes cliniques du DSMV.La seconde partie de mes travaux a consisté à étudier les mécanismes d’action potentiels de l’axe tPA/PAI-1 dans ladépression majeure. Pour ce faire, j’ai tout d’abord caractérisé le phénotype comportemental de souris déficientes en tPA (souristPA-/-) et en PAI-1 (souris PAI-1-/-), ainsi que de leurs homologues de type sauvage, grâce au système fonctionnel d’évaluationinitialement mis en place. Par ailleurs, du fait de la forte comorbidité entre anxiété et dépression, les comportements de typeanxieux ont également été analysés chez ces animaux. Mes expériences ont révélé un phénotype de type dépressif, indépendantdu tPA, chez les souris déficientes en PAI-1, associé à des diminutions des concentrations de deux monoamines (sérotonine etdopamine) dans des structures cérébrales connues pour être impliquées dans la dépression majeure (hippocampe et noyau du litde la strie terminale). De surcroît, l’enrichissement modéré de l’environnement n’amenuise pas les symptômes de type dépressifdes souris PAI-1-/- mais conduit cependant à la disparition des troubles anxieux dépendants, quant à eux, de l’axe tPA/PAI-1.La troisième partie de ma thèse a été dédiée à des manipulations pharmacologiques visant à tester l’efficacitéd’antidépresseurs de type inhibiteurs de la recapture de la sérotonine. L’escitalopram produit un effet anxiolytique chez les sourisdéficientes en PAI-1, sans toutefois contrebalancer le phénotype dépressif chez ces mêmes sujets. Qui plus est, la fluoxétine, àla même dose que l’escitalopram, est toxique pour ces souris.Les résultats de ma thèse apportent ainsi la première démonstration de l’implication de PAI-1 dans la dépression majeurepar un mécanisme indépendant de son interaction avec le tPA. Ces travaux démontrent également que la souris PAI-1-/- constitueun outil essentiel et innovant pour étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à la dépression majeure, ainsique pour la recherche de cibles thérapeutiques visant à améliorer l’efficacité des traitements. / Major depressive disorder is one of the heaviest mental disorders in the world, affecting more than 350 people worldwide.It is in the fifth edition of Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-V) that the basis for an internationallyadmitted diagnosis was laid. Albeit diverse, existing antidepressants still remain ineffective for 30% of the patients. Under suchcircumstances, the necessity of developing new therapeutical strategies has arisen. Recent studies tend to suggest, withoutabsolute demonstration, the implication of the axis "Tissue Plasminogen Activator / Plasminogen Activator Inhibitor type-1"(tPA/PAI-1 axis) in the pathogenesis of major depressive disorders.The first section of my works has been devoted to the development of a new system of behavioural assessment in micefor depressive-like disorders, through a comprehensive and standardised modelling of clinical symptoms of DSM-V.The second section of my works has consisted in studying the potential action mechanisms of the tPA/PAI-1 axis in theemergence of depressive-like disorders. To do so, I first had to identify the behavioural phenotype of mice having from a tPA(tPA-/- mice) and PAI-1 (PAI-1-/-mice) deficiency as well as their wild-type counterparts through the system of assessment setup in the beginning of my research. In addition, due to the significant comorbidity between anxiety and depression, anxious-likebehaviours have been analysed as well. Among PAI-1-deficient mice, my experiments have disclosed a depressive-likephenotype, independent of tPA, and correlated with a decrease in the concentration of two monoamines (serotonin and dopamine)in brain structures known to be involved in major depressive disorder (hippocampus and bed nucleus of the stria terminalis).Besides, the moderate enrichment of the environment does not reduce the depressive-like symptoms of PAI-1-/- mice, yet inducesthe dissipation of dependent-tPA/PAI-1 axis anxious disorders.The third section of my PhD has been devoted to pharmacological experiments meant to assess the effectiveness ofantidepressants classified among selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs). Escitalopram produces anxiolytic falloutsamong PAI-1-deficient mice without for all that offsetting the depressive phenotype among these same mice. Moreover,fluoxetine administered in the same concentration as escitalopram has proven to be toxic for these mice.The results of these doctoral experiments have therefore demonstrated for the first time the implication of PAI-1 in theprocess of major depressive disorder through a mechanism independent from its interaction with tPA. These works have alsodemonstrated that PAI-1-/- mice make up a fundamental and cutting edge tool to study the cellular and molecular mechanismsunderlying major depressive disorder as well as to develop competent therapeutical targets intended to improve the efficiency oftreatments.

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

A la phase aiguë des accidents vasculaires cérébraux, les stratégies thérapeutiques reposent sur l'utilisation d'agents fibrinolytiques dont l'utilisation est limitée par une fenêtre thérapeutique étroite en raison du risque d'hémorragies intra-cérébrales lié à des altérations vasculaires et parenchymateuses. Cette approche fibrinolytique nécessiterait d'être complétée par une double protection de la paroi vasculaire et du parenchyme cérébral. Au sein de l'unité neurovasculaire, les leucocytes, et particulièrement les polynucléaires neutrophiles, jouent un rôle important dans l'inflammation, tant vasculaire que parenchymateuse qui conduit aux lésions cérébrales.<br />Ce travail a pour objectif de déterminer si dans un modèle d'ischémie cérébrale la modulation des interactions leucocytes-endothélium pourrait représenter une cible pertinente : (i) pour diminuer les conséquences lésionnelles de l'ischémie ; (ii) limiter le risque de complications hémorragiques de la thrombolyse. Ceci s'est fait par une double approche pharmacologique : (i) une modulation directe des polynucléaires neutrophiles ; (ii) une modulation des interactions par l'activation des récepteurs nucléaires PPAR-alpha.<br />Dans un premier temps, nos résultats suggèrent une contribution importante des leucocytes dans les altérations vasculaires post-ischémiques ainsi que dans la survenue des complications hémorragiques induites par la fibrinolyse. Dans la deuxième partie de notre travail, l'activation des récepteurs nucléaires PPAR-alpha prévient les altérations endothéliales vasculaires post-ischémiques parallèlement à un effet neuroprotecteur. Ces effets étaient associés à une diminution des complications hémorragiques et du recrutement leucocytaire au sein du foyer ischémique.<br />En conclusion, la protection neurovasculaire après une ischémie cérébrale suivie ou non d'une fibrinolyse apparaît comme une cible intéressante susceptible de prévenir la maturation de l'ischémie cérébrale et les complications hémorragiques. Les récepteurs nucléaires PPAR-alpha représentent expérimentalement une stratégie thérapeutique potentielle de protection de la paroi vasculaire et du tissu cérébral en modulant les interactions leucocytes-endothélium

Le glioblastome représente le grade le plus élevé des tumeurs cérébrales. Sa croissance est favorisée par une forte néovascularisation de même que par l'activation de la voie du récepteur à l'EGFR-Ras. La première partie montre l'effet antiangiogénique et antitumoral de l'extrait de cartilage dans plusieurs modèles de glioblastome chez la souris. L'étude du transcriptôme des cellules endothéliales a permise de proposer des mécanismes d'actions. Il a été proposé que l'extrait de cartilage induise la sécrétion de cytokines, qui entraînent la génération de dérivés réactifs de l'oxygène. Ceux-ci entraîneraient l'activation du NFkB qui induirait l'expression d'un premier réseau de gènes impliqués dans l'inflammation de l'endothélium en croissance. La co-administration de corticoïdes pour réduire l'œdème tumoral a d'ailleurs entraîné une perte de l'efficacité in vivo et serait donc à proscrire en clinique. L'extrait de cartilage a également surexprimés un second réseau de gènes impliqués dans la protéolyse de la matrice, nécessaire à la stabilisation du tube vasculaire. Le rôle essentiel joué par l'activateur tissulaire du plasminogène (tPA) a été démontré par une étude fonctionnelle complète du système fibrinolytique in vivo. Enfin, la formation d'œdème tumoral, causé par ce système, a pu être contrôlée grâce à un co-traitement au N-actétylcystéine, ce qui a augmenté significativement la survie dans le modèle de glioblastome intracérébral chez la souris. Ce co-traitement serait recommandé pour des essais cliniques. La seconde partie montre que l'effet du TLN-4601 dépend d'une exposition chronique, ce qui a permis d'orienter le régime thérapeutique lors des essais cliniques. Il a été montré que ce dibenzodiazépines farnésylé, pouvait agir sur le récepteur périphérique des benzodiazépines (PBR) et les messagers farnésylés tel que Ras, Raf et Rho, dans la voie de l'EGFR. L'accumulation du composé dans les tumeurs, les effets sur la stéroïdogénèse et la dépolarisation de la mitochondrie, seraient attribuables au PBR. L'induction de tout un réseau de gènes responsables du catabolisme du glycérol et de la beta oxydation des acides gras, enlèverait les substrats nécessaires à la synthèse des phospholipides membranaires et la croissance des cellules tumorales. Ce changement métabolique, pourrait découler de l'inhibition d'Akt en aval de Ras. C'est pourquoi, les patients présentant les mutations de MDM2, p53 et PTEN, fréquemment rencontrées dans les GBM, ne seraient en théorie pas de bons candidats, car elles sont capables d'activer la voie de RAS en aval de l'effet du TLN. En revanche, la surexpression du PBR serait tout à fait souhaitable.

L'accident vasculaire cérébral (AVC) déclenche une perturbation de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et entrave la récupération des tissus en altérant le microenvironnement cérébral local. L'administration de l'activateur tissulaire du plasminogène (rtPA) dans une fenêtre thérapeutique étroite de 4,5 heures après l'AVC demeure le seul traitement existant. Au-delà de cette fenêtre, le tPA aggrave la perturbation de la BHE et provoque des transformations hémorragiques. La voie canonique Wnt est connue comme induisant la formation et la maturation de la BHE pendant l'ontogenèse. Nous émettons l'hypothèse que la voie est nécessaire pour maintenir l'intégrité de la BHE après un AVC et que son activation pourrait constituer une approche prometteuse pour améliorer le traitement par rtPA. Ainsi, nous avons d'abord évalué l'activité de la voie dans le cerveau de souris soumises à un modèle d’AVC. Ensuite, nous avons évalué l’effet de la désactivation de la voie sur l’intégrité de la BHE ainsi que son activation dans un contexte d'administration retardée de rtPA. Nos résultats montrent que l'activité de la voie est induite spécifiquement dans les cellules endothéliales cérébrales après un AVC ischémique. La désactivation de la voie par un inhibiteur aggrave la dégradation de la BHE et augmente l'incidence des transformations hémorragiques spontanées sans affecter l’infarct. En revanche, l'activation de la voie par un activateur spécifique, la 6-bromoindirubine-3'-oxime (6-BIO), atténue la dégradation de la BHE et réduit l'incidence des transformations hémorragiques associées à l'administration retardée du rtPA en induisant l’expression d’une protéine des jonctions serrées (claudine 3) et atténue la perméabilité basale endothéliale en réprimant l'expression de PLVAP, sans affecter l'infarctus, la vascularisation ou l'inflammation du cerveau. Notre étude démontre que l'activation de la voie canonique Wnt constitue une stratégie cliniquement pertinente pour étendre la fenêtre thérapeutique du rtPA en atténuant la dégradation de la BHE via la régulation des mécanismes spécifiques à la BHE. / Stroke triggers blood-brain barrier (BBB) disruption and hampers tissue recovery by impairing the local brain microenvironment. Administration of recombinant tissue plasminogen activator (rtPA) within a therapeutic window of 4.5 hours after onset constitutes the only existing treatment. Beyond this window, tPA worsens BBB disruption and causes haemorrhagic transformation. Canonical Wnt pathway induces BBB formation during ontogeny. We hypothesize here that pathway activity is required to maintain BBB integrity after stroke and that its activation might constitute a promising approach to improve rtPA therapy via protection of the BBB. Therefore, we have first assessed pathway activity in the brain of mice subjected to transient middle cerebral artery occlusion (MCAo). Next, we have evaluated the effect of pathway deactivation early after stroke on BBB integrity Finally, we have assessed the potential of pathway activation on BBB breakdown associated to the delayed administration of rtPA. Our results show that pathway activity is induced specifically in brain endothelial cells early after ischemic stroke. Early deactivation of the pathway using a potent inhibitor, XAV939, aggravates BBB breakdown, and increases the incidence of spontaneous haemorrhagic transformation, without affecting brain infarct. On the other hand, pathway activation using a potent specific activator, 6-Bromoindirubin-3’-oxime (6-BIO), attenuates BBB breakdown, and reduces the incidence of haemorrhagic transformation associated to delayed rtPA administration by inducing expression of the tight junction claudin-3, and attenuates endothelial basal permeability by repressing the expression of PLVAP, without affecting brain infarct, vascularization and inflammation. Our study demonstrates that activation of the canonical Wnt pathway constitutes a clinically relevant strategy to extend the therapeutic window of rtPA by attenuating BBB breakdown via regulation of BBB-specific mechanisms