La poly(A) polymérase (PAP) est une enzyme essentielle pour le métabolisme de la cellule qui catalyse l'ajout d'une longue séquence de polyadénosines à l'extrémité 3' des ARNm. Cet ajout, effectué par un large complexe multi-protéique de clivage et de polyadénylation est nécessaire pour la stabilité, le transport et la traduction des ARNm. L'ATP est la molécule qui sert de source d'énergie à la PAP et représente aussi son unique substrat pour la réaction de polyadénylation. La PAP est une enzyme hautement conservée de la levure à l'humain et est même encodée dans le génome de certains virus. En effet, elle est aussi retrouvée chez les eucaryotes inférieurs, comme les levures, et même certains virus à ADN encodent une enzyme jouant le même rôle. Le champignon Candida albicans , source d'infections sévères surtout chez les patients immunodéprimés, encode sa propre PAP. L'étude de cet organisme tantôt levure unicellulaire, tantôt champignon mycellaire demeure essentielle en raison de la perte d'efficacité des antibiotiques actuellement disponibles découlant de l'émergence de souches multi-résistantes. La PAP représente une nouvelle cible thérapeutique fort intéressante due à son implication directe dans les étapes de maturation des ARNm, processus essentiel à tout organisme eucaryote. L'étude présentée dans ce mémoire se concentre sur l'étude du site actif de la PAP de C. albicans , plus précisément au niveau des interactions moléculaires associées à la sélection du substrat par l'enzyme. Le but final est de déterminer les groupements fonctionnels favorisant la reconnaissance de l'ATP au niveau du substrat nucléotidique, mais aussi de déterminer les acides aminés de la protéine qui sont potentiellement impliqués dans cette sélection moléculaire. Pour ce faire, une gamme d'analogues de nucléotides, principalement de purines, a été testée pour évaluer la capacité de ceux-ci à compétitionner avec le substrat pour le site actif de l'enzyme. Du côté de la protéine, plusieurs mutants ponctuels ont été produits afin d'évaluer la discrimination de ces mutants envers les différents nucléotides et/ou analogues de nucléotides. La sélection des acides aminés mutés s'est basée sur le modèle bioinformatique de la PAP de C. albicans généré à partir de la radiocristallographie de la PAP d'un autre organisme eucaryote effectué en présence d'ATP et d'ARN, Saccharomyces cerevisiae . Les résultats ont en effet démontré que la présence d'un groupement donneur de pont hydrogène en position 6 d'une purine permet sa liaison au site actif de l'enzyme et son transfert subséquent sur le brin d'ARN. En effet, ceci explique en grande partie la discrimination entre l'ATP et le GTP par la protéine. Aussi, l'apport de certains acides aminés tels Asn-222, Met-306 et Cys-307 dans ce mécanisme de distinction des nucléotides a été démontré. De manière insoupçonnée, certains analogues se sont avérés de bons substrats pour la PAP malgré leur modification chimique, donnant lieu à une queue poly(A) modifiée chimiquement. L'impact de cette modification sur la stabilité et l'efficacité de traduction d'ARNm portant divers types de modification sur la queue poly(A) a donc été évalué en cellules. Il s'avère que la stabilité semble négativement affectée de manière générale alors que l'efficacité de traduction s'est vu être dépendante du type de modification chimique.

Deux classes de poly(A)-binding protein (PABP) lient la queue poly(A) des ARNm chez la plupart des mammifères: PABPC1 au cytosol et PABPN1 au noyau. PABPC1 stimule la traduction des ARNm tandis que PABPN1 stimule la processivité de la poly(A) polymérase tout en contrôlant la taille des queues poly(A). Il est à noter que les orthologues de PABPC1 sont bien caractérisés chez la levure, toutefois un homologue de PABPN1 n'avait jamais été identifié. Précédemment, le Dr. Bachand avait réalisé une purification par affinité avec la protéine d’arginine méthyltransférase I (Rmt1) couplée à la spectrométrie de masse, ce qui a permis d'identifier l’homologue de PABPN1 (Pab2) chez la levure à fission. Différentes expériences ont démontré que Pab2 est une protéine nucléaire non-essentielle qui lie spécifiquement des séquences poly(A) in vitro. Pab2 a été identifiée par son interaction avec Rmt1 et cette enzyme méthyle les arginines présentes dans le domaine riche en arginine de la protéine Pab2. Cette modification post-traductionnelle n'affecte pas la localisation nucléaire et l’affinité aux séquences poly(A) de Pab2. Par contre, les niveaux d’oligomérisation de Pab2 sont nettement augmentés lorsque Pab2 n’est plus méthylée. De plus, les ARNs provenant de cellules [Delta]pab2 sont hyperadénylés, ce qui corrobore avec la fonction de PABPN1 à contrôler la taille des queues poly(A) in vitro. Par la suite, j'ai caractérisé l’implication de Pab2 durant la maturation du pré-ARNm. Des essais d'immunoprécipitation de chromatine (ChIP) ont établi que Pab2 est recrutée co-transcriptionnellement aux gènes activement transcrits. De façon surprenante, mes études ont démontré que le recrutement de Pab2 précède celui d'un facteur impliqué dans le clivage et la polyadénylation. De plus, le recrutement de Pab2 dépend de l’ARNm naissant. Conséquemment, j'ai voulu identifier les protéines associées à Pab2. Ainsi, une purification d’affinité par tandem couplée à la spectrométrie de masse a révélé que Pab2 est associée à plusieurs protéines ribosomales ainsi que des facteurs de traduction générale. Ces données étaient étonnantes puisque la traduction des ARNm implique la protéine Pab1. Par conséquent, il était pertinent de vérifier le rôle possible de Pab2 sur la traduction. À priori, j ’ai confirmé que Pab2 fait la navette entre le noyau et le cytosol, ce qui concorde avec l’orthologue PABPN1. Par la suite, j'ai démontré qu’une fraction de la protéine Pab2 demeure associée aux ARNm activement traduits. Il devenait alors intéressant de connaître les cibles de Pab2. L’analyse génomique a établi que Pab2 régule l’expression de certains transcrits, tels que les gènes méïotiques, les snoRNAs et les rétrotransposons. Pour la suite de mes recherches, je me suis concentrée sur le gène codant pour la protéine ribosomale de la large sous-unité Rpl30-2, dont l’expression augmente de 4 fois en absence de Pab2. Il est intéressant de noter que le changement d ’expression de Rpl30-2 dans une souche [Delta]pab2 dépend de la présence de l’intron Rpl30-2. Mes travaux démontrent que l’expression de Rpl30-2 est régulée au niveau du pré-ARNm par Pab2 et Rrp6, une composante de l’exosome nucléaire. De plus, l’analyse du transcriptome par RNA-seq a établi que ce mécanisme permet de réguler l’expression d'une soixantaine de gènes qui sont inefficacement épissés. En ce qui concerne Rpl30-2, l’épissage de ce transcrit est ralenti par Rpl30-1, le paralogue de Rpl30-2. L’ensemble de mes travaux ont pu caractériser l’homologue de PABPN1 (Pab2) chez la levure à fission tout en établissant une fonction spécifique pour cette poly(A)-binding protein.

Dans le cadre d'un projet de recherche visant le développement d'une matrice alternative au PVC dans la fabrication de couvre-planchers, cette étude traite de la plastification de différentes matrices polymères chargées par le CaCO 3 . L'objectif global du projet, c'est-à-dire le remplacement du PVC dans la composition des couvre-planchers, est motivé par les effets néfastes de ce plastique sur la santé et 1'environnement. Dans l'introduction, le contexte social derrière l'utilisation du PVC, les travaux antérieurs du groupe de recherche, et la place qu'occupe cette étude dans l'objectif global du projet seront abordés. Ensuite, dans le CHAPITRE 1, un survol de la chimie des polymères et de la plastification sera fait. La première partie des résultats (CHAPITRE 3) traite de la plastification de composites à base d'ionomères poly(éthylène- co- acide méthacrylique), i- E/MAA. Ce type de polymère possède une morphologie complexe lui procurant d'excellentes propriétés mécaniques, mais une mise en oeuvre difficile. L'effet de différents plastifiants polymériques de la famille des polyglycols sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des composites est discuté. Plus spécifiquement, le PEG, le PPG et les P(EG- co- PG) blocs/aléatoires ont été étudiés. L'effet de ces additifs sur le couple requis lors du mélange, sur l'adhésion, ainsi que sur le comportement mécanique du matériau lors d'une déformation dynamique et locale, ont été analysés. Les résultats sont traités en lien avec les propriétés physico-chimiques (polarité, cristallinité, T f , viscosité, structure) des plastifiants. Cette étude a permis d'identifier les facteurs critiques derrière la performance de cette famille de plastifiant dans ce type de matrice et d'établir une ligne directrice quant à la sélection d'une structure optimale. La seconde partie des résultats (CHAPITRE 4) porte sur le développement d'une nouvelle matrice à base d'un mélange binaire plastifié composé de PMMA et de i-E/MAA. Ce système alternatif est inspiré de la morphologie du PVC plastifié. En premier lieu, la plastification du PMMA par différents additifs commerciaux a été investiguée. Notamment, l'effet des plastifiants sur la température de transition vitreuse (T g ) du PMMA et sur les propriétés mécaniques du composite ont été analysés. Les résultats sont comparés avec la miscibilité prédite à partir de paramètres de solubilité (?) calculés par modélisation atomistique et trouvés dans la littérature. En se basant sur ces résultats, un plastifiant vert issu de ressources renouvelables a été retenu. Dans un deuxième temps, le renforcement du PMMA plastifié par les i-E/MAA a été étudié. L'effet des i-E/MAA sur les propriétés mécaniques et sur le procédé de mélange du composite de PMMA plastifié ont été analysés. L'influence du plastifiant sur la cristallinité des i-E/MAA et la stabilité des agrégats ioniques, ainsi que la répartition de l'additif dans les différentes phases du mélange, ont été vérifiés afin d'expliquer les tendances obtenues. Cette étude a mené à la proposition de matrices alternatives pour la fabrication de couvre-planchers dont les résultats sont prometteurs, malgré certaines propriétés ne respectant pas les requis pour l'application visée. [symboles non conformes]

Nowadays, cancer treatment and tissue regeneration have attracted large amount of attention. Single Wall Carbon Nanotubes (SWNT) possess large surface area and outstanding optical and electrical performance, making it a promising component in cancer therapy and tissue reengineering systems. In this study, four disease treating systems based on SWNT are developed. They are pH-sensitive poly(ethylene glycol)-doxorubicin(PEG-DOX)@SWNT drug release system, temperature sensitive SWNT hydrogel, SWNT based biocompatible magnetic hydrogel and biocompatible SWNT-gelatin-F127-cysteamine hydrogel for tissue engineering. The successfully synthesized target compounds are characterized by FTIR. The in vitro release of drugs from the drug release systems is evaluated upon changes of pH values and the laser scanning. The effect of cancer treatment systems on specific kind of cells are examined by confocal laser scanning microscopy (CLSM). The results indicate that all of the four systems show great potential in the biomedical applications especially in disease therapy applications.

The synthesis of arborescent poly(gamma-benzyl L-glutamate) (PBG) molecules was achieved through successive grafting reactions of linear PBG chains. These linear PBG building blocks were obtained by the ring-opening polymerization of gamma-benzyl L-glutamic acid N-carboxyanhydride initiated with n-hexylamine. Cleavage of a fraction of the benzyl ester groups on a linear PBG substrate, followed by coupling with linear PBG side chains via standard peptide coupling techniques, yielded a comb-branched or generation zero (G0) arborescent PBG. Further cycles of partial deprotection and grafting reactions led to arborescent PBG molecules of the subsequent generations (G1-G3). Molecular weights reaching over 106 were obtained for G3 arborescent PBG, while maintaining narrow molecular weight distributions (Mw/Mn ≤ 1.06) for each generation. The arborescent PBG molecules displayed α-helix to randomly coiled chain conformation changes from N,N-dimethylformamide to dimethylsulfoxide. Amphiphilic copolymers were obtained by grafting the arborescent PBG substrates randomly with side chains of either poly(glycidol acetal), poly(ethylene oxide), or poly(γ-tert-butyl L-glutamate) via the same peptide coupling techniques used to generate arborescent PBG. Copolymers were also synthesized by a chain end grafting method, whereby the linear chain segments were coupled exclusively with the chain termini of the arborescent PBG substrates. Water-soluble species were obtained by removal of the acetal and tert-butyl protecting groups from the poly(glycidol acetal) and poly(γ-tert-butyl L-glutamate) side chains, respectively, while the copolymers with poly(ethylene oxide) side chains did not require further modifications. Dynamic light scattering (DLS) measurements on the arborescent copolymers in aqueous solutions revealed that unimolecular micelles were the dominant species for the chain end grafted arborescent copolymers, whereas the randomly grafted arborescent copolymers were either insoluble or displayed significant aggregation. The synthesis of arborescent copolymers with PBG cores was also achieved through “click” chemistry, using the copper-catalyzed azide-alkyne Huisgen cycloaddition (CuAAC) reaction. To that end, polyglycidol, poly(ethylene oxide), and poly(2-trimethylsilylethyl acrylate) chains terminally functionalized with azide groups were grafted onto either randomly or chain end alkyne-functionalized arborescent PBG substrates. DLS analysis revealed solubility trends similar to the arborescent copolymers obtained by the peptide coupling method. The CuAAC reaction enables the incorporation of a broader range of polymers into arborescent copolymer structures derived from PBG substrates.

The biocompatibility and the in vivo degradation of poly(L-lactide), (PLLA)- based materials has prompted much interest in the development of these materials into scaffolds for tissue engineering applications. PLLA-based polymers have been available for use in craniomaxillofacial surgery since 1991. Usually, a plate or sheet of the polymer is placed in or over a defect in the bone. Ideally the bone will use the polymer as a support to repair the defect and as the polymer degrades, the bone will continually remodel, so that the loss of mass and mechanical strength of the polymer correlates with the increase in the mass and strength of the new bone. However, this is an ideal situation, and is not always observed in practice. The aim of this work is to develop PLLA-based materials that should encourage bone growth onto the material and allow control over the rate of degradation. PLLA-co-succinic anhydride networks were synthesised and the mineralisation and degradation of these materials were evaluated in vitro. The synthesis of these networks, involved the polymerisation of 4-arm star PLLA polymers, which were coupled through their end groups with succinic anhydride. The low molecular weight star PLLA polymers were synthesised using calcium hydride and pentaerythritol as initiator and co-initiator respectively. Calcium hydride was preferred to stannous octoate in this study as there is concern over the release of tin-containing when the polymer is implanted. As only very limited studies have been directed into the polymerisation and resulting polymers formed using calcium hydride, this was a major focus of the study. The identification of hydrogen in the reaction tubes was evidence that calcium alkoxide, formed from the reaction of pentaerythritol and calcium hydride, is the actual initiating species for the ring opening polymerisation. In situ FT-Raman spectroscopy was used as a tool to monitor the reaction process and was found to be a convenient and reliable method for obtaining information about the polymerisation kinetics. Analysis of the FTRaman kinetic curves, along with analysis of products by GPC, polarimetry and NMR spectroscopy showed that the polymerisation was 'quasi-living' depending on the ratio of pentaerythritol and calcium hydride in the system. Furthermore, both the degree of transesterification and racemisation of polymers synthesised in optimised reactions were low. The PLLA-co-succinic anhydride networks were synthesised by coupling of hydroxyl-terminated PLLA star polymers with succinic anhydride (one-pot reaction) and by coupling hydroxyl-terminated PLLA stars with succinic anhydride-terminated PLLA star polymers (two-pot reaction), using a carbodiimide, EDC to mediate the esterification. The one-pot reaction produced polymers with high gel fractions and high conversion of functional groups in the gel, whereas the gel fraction and conversion of functional groups was lower in the two-pot reaction. For the networks synthesised in the one-pot reaction, the molecular weight between crosslinks was controlled by the length of the PLLA polymer arms. The networks synthesised were characterised by FTIR-ATR spectroscopy, SEM, contact angle and by swelling. The extent of mineralisation of the PLLA-co-succinic anhydride networks in simulated body fluid (SBF) after 14 days was greater than the mineral deposition on the high molecular weight PLLA reference polymer. The degradation of the networks was carried out under accelerated conditions in 0.1 M NaOH at 37 degrees Celsius. All networks degraded much more slowly than the high molecular weight linear PLLA reference sample. The rate of degradation was found to be dependent on the crystallinity of the polymer chains, with the more crystalline networks degrading at a faster rate, while the location of the degradation, surface or bulk, was controlled by the crosslink density, showing that the degradation is 'tuneable'.

Thèse (M.Sc.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 128-151. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. [166]-176. Publié aussi en version électronique.

This paper presents the fabrication of controlled release devices for anticancer drug paclitaxel using supercritical antisolvent method. The thermodynamic and hydrodynamic effects during supercritical antisolvent process on the particle properties obtained were investigated. Scanning electron microscopy was employed to study particle sizes and morphologies achieved. It was observed that increasing supercritical pressure improves the surface morphology of particles obtained, and increasing the flow rate of the organic solution jet reduces the particle sizes obtained. A modified Supercritical Antisolvent with Enhanced Mass transfer setup was developed to produce monodispersed nanoparticles with high recovery yield. High performance liquid chromatography was used to determine the encapsulation efficiency and in vitro release profiles of paclitaxel loaded particles obtained. The encapsulation efficiencies of particles obtained using the modified SASEM process were high and up to 83.5%, and sustained release of paclitaxel from the polymer matrix was observed over 36 days release. The thermogram properties of the particles were also analyzed using differential scanning calorimetry to determine the crystalline state of polymer and drug. / Singapore-MIT Alliance (SMA)