Thèse numérisée 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

Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de maladies nosocomiales. Il provoque des infections aiguës ou chroniques en employant conjointement plusieurs facteurs de virulence. Les souches les plus agressives possèdent un système de sécrétion de type III (SST3), injectant des toxines directement dans le cytoplasme des cellules eucaryotes grâce à une nano-aiguille. Récemment, une souche clinique hyper-virulente, appelée CLJ1, a été isolée dans l'unité de soins intensifs de l'hôpital universitaire de Grenoble sur un patient souffrant d'une infection pulmonaire hémorragique. Cette souche ne possède pas les gènes codant pour le SST3 mais sécrète une pore-forming toxin, ExlA, non identifiée auparavant. ExlA est une protéine de 172 kDa, formant des pores de 1,6 nm dans la membrane plasmique de plusieurs types de cellules, à l'exception des érythrocytes. Le pore provoque la rétraction des cellules hôtes et finit par induire la mort de la cellule. Nous avons montré que CLJ1 appartenait à un nouveau clade très divergent des souches classiques de P. aeruginosa, dont les membres possèdent le gène exlA au lieu des gènes codant pour le SST3. Les souches exlA-positives que nous avons collectées dans le monde proviennent d'infections humaines et d'échantillons environnementaux. Leur cytotoxicité, sur diverses cellules humaines et sur un modèle murin d’infection pulmonaire, est corrélée avec les niveaux de sécrétion d'ExlA. En plus de la toxicité membranaire, les souches exlA-positives ont montré des activités protéolytiques élevées envers les VE et E-cadhérines, deux protéines adhésives des jonctions adhérentes requises pour l'intégrité de l'endothélium et de l'épithélium, respectivement. Nous avons démontré que la formation de pores par ExlA dans la membrane eucaryote induisait une entrée massive et rapide de calcium dans le cytosol. Cet afflux de calcium permet la maturation et l'activation d'ADAM10, une protéase eucaryote située à la membrane plasmique. L'activation d’ADAM10 induit le clivage de ses substrats naturels : les VE et E-cadhérines. ExlA fait partie de la même famille de pore forming toxin que ShlA de Serratia marcescens. Nous avons démontré que ShlA utilisait le même mécanisme qu’ExlA pour induire le clivage des cadhérines. En conclusion, les souches bactériennes produisant ExlA ou ShlA détournent un mécanisme naturel de l'hôte pour induire la perte d'intégrité tissulaire. / Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen responsible for nosocomial diseases. It provokes acute or chronic infections due to several virulence factors acting in concert. The most aggressive strains possess a Type III Secretion System (T3SS), injecting toxins directly into the cytoplasm of eukaryotic cells thanks to a nano-needle. Recently, a hyper-virulent clinical strain, called CLJ1, was isolated from a patient suffering of hemorrhagic pulmonary infection, at the intensive care unit of Grenoble University Hospital. This strain lacks a T3SS but secretes a pore-forming toxin, ExlA, not previously identified. ExlA is a 172-kDa protein, forming 1.6-nm pores in the plasma membrane of several cell types, except erythrocytes. The pore causes the retraction of host cells and eventually induces necrotic cell death. We showed that CLJ1 belongs to a recently-discovered and highly divergent clade of P. aeruginosa, whose members possess the exlA gene instead of the genes coding for the T3SS and its effectors. The strains we collected worldwide originate from human infections and environmental samples. Their cytotoxicity on various human cells and mouse models of infection was correlated with ExlA secretion levels. In addition to membrane toxicity, exlA-positive strains displayed high proteolytic activities targeting VE and E-cadherins, two intercellular-junction adhesive proteins required for endothelium and epithelium integrity. We thus investigated the mechanisms of ExlA-induced cadherin cleavage. We demonstrated that ExlA pore formation in the eukaryotic membrane induces a massive and rapid entry of calcium into the cytosol. This calcium influx enables the maturation and activation of ADAM10, an eukaryotic protease located at the cell membrane. ADAM10 activation induces the cleavage of its natural substrates: the VE- and E-cadherins. ExlA is related to other toxins, including ShlA from Serratia marcescens, and altogether they constitute a family of pore-forming toxins with unique properties. We demonstrated that ShlA uses the same mechanism as ExlA to induce the cleavage of the cadherins. In conclusion, exlA- and shlA-positive strains hijack a natural mechanism of the host to induce the loss of tissue integrity.

La Paralysie Périodique Hypokaliémique de type 1 (HypoPP1) est une myopathie d'origine génétique, autosomique dominante, caractérisées par des épisodes de paralysies musculaires récurrentes pouvant durer quelques heures à quelques jours. Ces crises de paralysies sont accompagnées d'une hypokaliémie responsable d'arythmies cardiaques entraînant la mort dans les cas les plus graves. Les crises peuvent être déclenchées par un stress, une alimentation riche en glucides ou encore suite à un exercice physique intense. L'HypoPP1 est liée à une mutation dans le gène CACNA1S codant la sous-unité principale du canal calcique musculaire (Cav1.1). A l'exception d'une, toutes les mutations HypoPP1 conduisent au remplacement d'une des arginines les plus externes d'un des segments détecteurs de potentiel du canal, nommés S4, par un acide aminé neutre. Des études réalisées dans des modèles d'expression hétérologue de canaux potassiques ou sodiques, dont les structures sont très proches du Cav1.1, ont montré que des mutations similaires à l'HypoPP1 conduisaient à la création d'une voie de passage ionique dite "accessoire" au travers du domaine détecteur de potentiel générant un courant cationique entrant au potentiel de repos. Si une telle voie de passage ionique existe à travers Cav1.1 dans les cellules musculaires des patients souffrant d'HypoPP1, elle pourrait ainsi induire une dépolarisation des cellules musculaires au point de les rendre inexcitables, conduisant ainsi à la paralysie. Mon travail a consisté à étudier les formes R1239H et V876E du Cav1.1 responsables d'HypoPP1 afin de déterminer si une telle voie de passage accessoire est présente dans les canaux calciques mutés. La mutation R1239H correspond à la substitution d'une histidine à la seconde arginine dans le segment S4 du domaine IV tandis que la mutation V876E présente la particularité de ne pas affecter un S4 mais un segment S3 dans le domaine III. Ce travail s'appuie sur l'expression in vivo du gène codant le Cav1.1 humain sain (WT) ou muté R1239H ou V876E dans les muscles des pattes arrière de souris puis sur l'analyse des mouvements ioniques en combinant des techniques d'électrophysiologie et de mesure des concentrations intracellulaires de H+ ou de Na+ par fluorescence sur fibre musculaire isolée. L'étude de la mutation R1239H a montré qu'un influx de protons générant un courant entrant significativement plus important se développait au potentiel de repos dans les fibres exprimant la mutation en comparaison des cellules exprimant la forme WT. L'étude de la deuxième mutation V876E, sur laquelle aucune donnée fonctionnelle n'était disponible à ce jour, a révélé que cette mutation était elle aussi responsable d'un courant ionique accessoire mais dans ce cas-là porté par les ions Na+. Ce résultat est important car il montre que la formation d'un pore ionique accessoire constitue un mécanisme physiopathologique commun à différentes formes d'HypoPP affectant le canal calcique musculaire, y compris lorsque la mutation n'affecte pas directement un segment S4 / The type 1 Hypokalemic Periodic Paralysis (HypoPP1) is a muscle autosomal dominant genetic disease characterized by episodic attacks of paralysis lasting between a few hours and several days. These attacks are associated with hypokalemia which is responsible of cardiac arrhythmias leading to death in worst cases. Attacks are triggered by stress, high carbohydrate diet or during rest following exercise. HypoPP1 is caused by missense mutations in the gene CACNA1S encoding the main subunit of the voltage-gated calcium channel (Cav1.1) of skeletal muscle. In all but one, HypoPP1 mutations lead to the replacement of an outermost arginine in one of the voltage sensor segment, called S4, with a neutral amino-acid. Experiments realized with the closely structurally related voltage-gated K+ and Na+ channels showed that comparable mutations generate an accessory pathtoway called gating pore through which a depolarizing current flows at rest. If such an accessory pathway also exists in the skeletal muscle Cav1.1, it could initiate depolarization of skeletal muscle to the point of inexcitability and lead to paralysis. My work aimed at investigating the properties of HypoPP1-associated mutant Cav1.1s R1239H and V876E in order to determine if such an accessory pathway could be present in mutated Cav1.1. The R1239H mutation corresponds to the replacement of the second arginine in the S4 segment of domain IV by a histidine and the V876E mutation has the particularity to not affect a S4 segment but the S3 segment in domain III. In this work, we used in vivo gene expression of the wild type (WT) or mutated forms of the human Cav1.1in the hind limb muscle of mice and analyzed ions fluxes by combining voltage-clamp and measurements of intracellular H+ or Na+ by fluorescence. The R1239H mutation was shown to induce a significant larger H+ influx giving rise to a larger inward H+ current at rest as compared to WT. The V876E mutation, which had never been investigated so far, was found to induce an elevated inward current at rest but in this case carried by Na+ ions. These results have relevance because they suggest that the presence of an accessory pathway could be a physiopathological mechanism shared by different HypoPPs, even when the mutation does not directly affect a S4 segment

Chez les trypanosomatidés, on observe un double cycle cellulaire : karyokinèse et cytodiérèse sont synchronisées mais indépendantes. La membrane nucléaire persiste au cours de la mitose dite fermée. Les modalités de réplication de l'ADN et de sa régulation, de même que plusieurs étapes de la ségrégation des chromosomes, restent non élucidées : le kinétochore est composé de protéines très atypiques (KKTs), et il existe un déficit du nombre de kinétochores par rapport au nombre de chromosomes. D'autre part, la constitution des pôles du fuseau mitotique associés à la membrane nucléaire est totalement inconnue. Les nucléoporines sont des protéines conservées au cours de l'évolution, principalement impliquées dans la constitution des pores nucléaires et le trafic entre le noyau et le cytoplasme, mais également de plus en plus considérées comme des acteurs importants de la dynamique chromatinienne. En utilisant des vecteurs d'expression protéique sous forme fusionnée à la GFP, nous avons déterminé la localisation subcellulaire de 15 nucléoporines chez Leishmania major. Si la plupart de ces nucléoporines se localisent à la membrane nucléaire, plusieurs d'entre elles ont des localisations secondaires qui peuvent être prédominantes. Ainsi la nucléoporine Mlp2 est préférentiellement localisée au niveau du kinétochore et, en fin de mitose, à l'extrémité du fuseau mitotique chez les deux parasites Leishmania major et Trypanosoma brucei. En accord avec la localisation de TbMlp2 au kinétochore chez T. brucei, où les centromères sont identifiés, nous avons fréquemment détecté TbMlp2 à proximité des séquences centromériques, elles-mêmes détectées par FISH en périphérie du nucléole. Egalement grâce à la technique de FISH, nous montrons que l'inhibition de l'expression de TbMlp2 par ARN-interférence perturbe la distribution des chromosomes au cours de la mitose, conduisant à une aneuploïdie. Paradoxalement, cette inhibition n'a aucun effet sur la croissance des cellules. Nous présentons également le cas singulier de Mlp1, dont la localisation chez T. brucei dépend du site d'intégration choisi. Cette localisation sera discutée à la lumière des phénotypes observés lors de l'inhibition de son expression. / Trypanosomatid parasites exhibit two independent though coordinated (nuclear and mitochondrial) cell cycles, and a closed mitosis, of which many constituents and processes are unknown. In particular, most steps of the chromosome segregation remain elusive: the kinetochore is composed of atypical proteins called KKT and the number of kinetochores is deficient in relation to the number of chromosomes. Moreover, the constitution of the nuclear membrane-associated mitotic spindle poles is unknown. Nucleoporins are evolutionary conserved proteins mainly involved in the constitution of the nuclear pores and trafficking between the nucleus and cytoplasm, but are also increasingly viewed as main actors in chromatin dynamics. Using GFP-fused proteins, we determined the cellular localization of the 15 nucleoporins in Leishmania major. If most of these nucleoporins localized at the nuclear membrane, some of them exhibited secondary locations which are predominant in a few cases. Thus, the nucleoporin Mlp2 localized preferentially at the kinetochore and, at the end of mitosis, at the mitotic spindle poles in both parasites Leishmania major and Trypanosoma brucei. Consistent with the localisation of TbMlp2 to the kinetochore in T. brucei, where centromeres are identified, TbMlp2 was frequently detected in the vicinity of the centromeric sequences in the periphery of the nucleolus. The use of FISH allowed us to show that RNAi knockdowns of TbMlp2 disturbed the distribution of chromosomes during mitosis, leading to aneuploidy. Paradoxically RNAi knockdowns of TbMlp2 had no effect on cell growth. We will also present the singular case of Mlp1 whose location is dependent on the integration site in T. brucei. This location will be discussed in the light of the phenotypes observed after inhibition of its expression.

Une meilleure performance économique du séchage industriel consiste à la fois en l'amélioration de la qualité des produits et de l’optimisation énergétique. Plusieurs technologies peuvent être appliquées pour intensifier le processus de séchage. Ce travail s’intéresse à l'effet des vibrations, qui peuvent accélérer le séchage via un échauffement par dissipation visqueuse, une amélioration de la migration de l’eau liquide et de la vapeur à l'intérieur du milieu poreux et une augmentation des coefficients de transferts externes de chaleur de masse. Toutefois, malgré les études numériques et expérimentales antérieures, l'évaluation de l'importance relative de ces mécanismes d'intensification doit encore être améliorée.Ce travail porte sur l'échelle du pore, simulée par un tube capillaire, partiellement rempli d'eau soumis à des vibrations sinusoïdales. Un dispositif expérimental complet a été conçu, développé et utilisé. Grâce à une procédure de traitement d'images pertinente, le comportement de l'eau à l'intérieur du tube (déplacement et le rayon du ménisque) ont été étudiés pour différentes configurations de vibrations (fréquence, amplitude, taille du tube). Les expériences avec des géométries symétriques et asymétriques sont destinées à imiter le transfert d'humidité pendant le séchage d'un milieu poreux. Quelle que soit la configuration étudiée, l'intensification du séchage a été clairement confirmée.Pour la configuration symétrique, une nouvelle cartographie 2D basée sur des nombres adimensionnels est définie pour résumer les effets capillaires et visqueux, et ainsi expliquer le comportement de l'eau en fonction des conditions vibratoires (rayon du tube, fréquence et amplitude). Pour la configuration asymétrique, les résultats expérimentaux sont discutés et comparés aux simulations obtenues avec deux modèles numériques (un modèle 0-D et un modèle 1-D). Le potentiel de la modélisation a été mis en évidence, mais il est encore limité par les hypothèses physiques aux interfaces. D'autres développements sont proposés afin d'augmenter la plage de validité et d'approfondir l'étude de ce système physique. / A better economic performance of industrial drying consists both in product quality improvement and energy efficiency enhancement. Several technologies can be applied to intensify the drying process. This work is focused on the effect of vibration that can assist the drying through heating-up due to viscous dissipation, enhancement of liquid and vapor migration inside the porous medium and the increase of the external heat and mass transfer. However, despite previous numerical and experimental studies, the assessment of the relative importance of these intensification mechanisms has still to be improved.This work is focused on the pore scale, simulated by a capillary tube, partially filled with water subjected to sinusoidal vibrations. A full experimental device was conceived, developed and used. Thanks to a relevant image processing chain, the behavior of water inside the tube (displacement and meniscus radius), was investigated for various vibration configurations (frequency, amplitude, tube size). Experiments with both symmetrical and asymmetrical geometries are intended to mimic the moisture transfer during drying of a porous medium. Whatever the configuration, the drying intensification was clearly confirmed.For the symmetrical configuration, a new 2D dimensionless number map is set to summarize the capillary and viscous effects and thus to explain the water behavior depending on vibration conditions (tube radius, frequency and amplitude). For the asymmetrical configuration, the experimental results are discussed and compared to the simulations obtained with two computational models (a 0-D model and 1-D model). The potential of modeling was evidenced but still limited by the surrounding physical assumptions. Further developments are proposed to increase the validity range and further investigate this physical system

A simple capillary flow porometer (CFP) was assembled for pore structure characterization of monolithic capillary liquid chromatography columns based on ASTM standard F316-86. Determination of differential pressures and flow rates through dry and wet samples provided the necessary information to determine the through-pore throat diameter, bubble point pore diameter, mean flow pore diameter, and pore distribution. Unlike measurements in bulk using traditional techniques to provide indirect information about the pore properties of monolithic columns, monoliths can be characterized in their original chromatographic forms with this system. The performance of the new CFP was first evaluated by characterizing the pore size distributions of capillary columns packed with 3, 5, and 7 µm spherical silica particles. The mean through-pore diameters of the three packed columns were measured to be 0.5, 1.0 and 1.4 µm, which are all smaller than the pore diameters calculated from a close-packed arrangement (i.e., 0.7, 1.1 and 1.6 µm), with distributions ranging from 0.1 - 0.7, 0.3 - 1.1 and 0.4 - 2.6 µm, respectively. This is reasonable, since visual inspection of SEM images of the particles showed relatively large fractions of smaller than specified particles in the samples. Typical silica monoliths were fabricated via phase separation by polymerization of tetramethoxysilane (TMOS) in the presence of poly(ethylene glycol) (PEG). The mean pore diameter and pore size distribution measured using the CFP system verified that a greater number of pores with small throat diameters were prepared in columns with higher PEG content in the prepolymer mixture. SEM images also showed that the pore diameters of monoliths fabricated in bulk were found to be smaller than those in monoliths synthesized by the same procedure, but confined in capillary tubes. The CFP system was also used to study the effects of column inner diameter and length on pore properties of polymeric monoliths. Typical monoliths based on butyl methacrylate (BMA) and poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) in capillary columns with different inner diameters (i.e., 50 to 250 µm) and lengths (i.e., 1.5 to 3.0 cm) were characterized. The mean pore diameters and the pore size distributions indicated that varying the inner diameter and/or the length of the column affected little the pore properties. The latter finding is especially important to substantiate the use of CFP for determination of monolithic pore structures in capillaries. The results indicate that the through-pores are highly interconnected and, therefore, pore structure determinations by CFP are independent of capillary length. A negatively charged polymer monolith based on BMA, ethylene glycol dimethacrylate (EDMA) and 2-acryloylamido-2-methylpropanesulfonic acid monomer (AMPS), was successfully prepared in silica sacrificial layer, planar (SLP) microchannels. Extraction of FITC (fluorescein 5-isothiocyanate) labeled phenylalanine and capillary electrochromatography (CEC) of FITC labeled glycine using this monolithic stationary phase were demonstrated.

Mesoporous γ-alumina is the most extensively used catalysts support in a wide range of catalytic processes. The usefulness of γ-alumina relies on its favorable combination of physical, textural, thermal, and chemical properties. Pore structure properties are among the most important properties, since high surface area and large pore volume enable higher loading of active catalytic phases, while design of pore size and pore size distribution is critical to optimize pore diffusional transport and product selectivity. In addition, accurate determination of surface area (SA), pore volume (PV) and pore size distribution (PSD) of porous supports, catalysts, and nanomaterials is vital to successful design and optimization of these materials and to the development of robust models of pore diffusional resistance and catalyst deactivation.In this dissertation, we report a simple, one-pot, solvent-deficient process to synthesize mesoporous γ-alumina without using external templates or surfactants. XRD, TEM, TGA and N2 adsorption techniques are used to characterize the morphologies and structures of the prepared alumina nanomaterials. By varying the aluminum salts or the water to aluminum molar ratio in the hydrolysis of aluminum alkoxides, γ-alumina with different morphologies and pore structures are synthesized. The obtained alumina nanomaterials have surface areas ranging from 210 m2/g to 340 m2/g, pore volumes ranging from 0.4 cm3/g to 1.7 cm3/g, and average pore widths from 4 to 18 nm. By varying the alcohols used in the rinsing and gelation of boehmite/bayerite precursors derived from a controlled hydrolysis of aluminum alkoxides, the average pore width of the γ-aluminas can be tuned from 7 to 37 nm. We also report improved calculations of PSD based on the Kelvin equation and a proposed Slit Pore Geometry model for slit-shaped mesopores of relatively large pore size (>10 nm). Two structural factors, α and β, are introduced to correct for non-ideal pore geometries. The volume density function for a log normal distribution is used to calculate the geometric mean pore diameter and standard deviation of the PSD. The Comparative Adsorption (αs) Method is also employed to independently assess mesopore surface area and volume.

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L’objectif central de cette thèse de Doctorat était d’investiguer les dysfonctions mitochondriales qui surviennent précocement au cours de la phase compensée du remodelage ventriculaire pathologique et qui pourraient jouer un rôle causal dans la progression vers l’insuffisance cardiaque. Nos travaux antérieurs, réalisés à l’aide d’un modèle de surcharge volumique chronique induite par une fistule aorto-cavale (ACF) chez le Rat WKHA, ont montré qu’au cours du remodelage ventriculaire, les mitochondries développaient une vulnérabilité à l’ouverture du pore de perméabilité transitionnelle (PTP : un élément clé de la signalisation de la mort cellulaire) [1]. Ceci était observable au stade compensé du remodelage en absence des dysfonctions mitochondriales majeures typiquement observées dans le cœur insuffisant. Ces résultats nous ont amenés à suggérer que la vulnérabilité à l’ouverture du PTP pourrait constituer un mécanisme précoce favorisant la progression de la cardiopathie. Dans l’étude 1 de cette thèse, nous avons tenté de tester cette hypothèse en induisant une ACF chez deux souches de rats affichant de très nettes différences au niveau de la propension à développer l’insuffisance cardiaque : les souches WKHA et Sprague Dawley (SD). Nos études in vitro sur organelles isolées et in situ sur l’organe entier ont permis de confirmer que, dans le cœur ACF, les mitochondries développent une vulnérabilité à l’ouverture du PTP et à l’activation de la voie mitochondriale de la mort cellulaire lorsqu’exposées à des stress pertinents à la pathologie (surcharge calcique, ischémie-reperfusion [I-R]). Cependant, bien que comparativement aux animaux WKHA, les animaux SD démontraient un remodelage ventriculaire plus rapide et prononcé et une progression précoce vers l’insuffisance cardiaque, aucune différence n’était observable entre les deux groupes au niveau des dysfonctions mitochondriales, suggérant quelles ne sont pas à l’origine de la progression plus rapide de la pathologie chez la souche SD, à tout le moins en réponse à la surcharge volumique. Nous avons par la suite déterminé, à l’aide des mêmes approches expérimentales, si cette vulnérabilité mitochondriale était observable dans une cardiopathie d’étiologie différente, plus spécifiquement celle qui est associée à la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), une maladie génétique causée par une mutation de la protéine dystrophine. Nos études menées (études 2-4) sur de jeunes souris mdx (le modèle murin de la DMD) exemptes de tout signe clinique de cardiopathie n’ont révélé aucune différence au niveau des fonctions mitochondriales de base. Cependant, tout comme dans le modèle d’ACF, les mitochondries dans le cœur de souris mdx étaient significativement plus vulnérables à l’ouverture du PTP lorsque soumises à une I-R (étude 2). Par ailleurs, nous avons démontré que l’administration aiguë de sildénafil aux souris mdx induisait une abolition de l’ouverture du PTP et de ses conséquences signalétiques, une diminution marquée du dommage tissulaire et une meilleure récupération fonctionnelle à la suite de l’I-R (étude 3). Nous avons ensuite testé chez la souris mdx l’administration aiguë de SS31, un peptide anti-oxydant ciblé aux mitochondries, cependant aucun effet protecteur n’a été observé, suggérant que le tamponnement des radicaux libres est d’une utilité limitée si les perturbations de l’homéostasie calcique typiques à cette pathologie ne sont pas traitées simultanément (étude 4). Globalement, les travaux effectués au cours de cette thèse démontrent que la vulnérabilité à l’ouverture du PTP constitue une dysfonction précoce et commune qui survient au cours de remodelages ventriculaires pathologiques d’étiologies différentes. Par ailleurs, ces travaux suggèrent des stratégies d’intervention pharmacologiques ciblant ce processus, dont l’efficacité pour la prévention de l’insuffisance cardiaque demande à être établie. / The central objective of this doctoral thesis was to investigate the mitochondrial dysfunction that occurs early during the compensated phase of pathological ventricular remodeling and which may play a causal role in the progression to heart failure. Our previous work using a model of chronic volume overload induced by aorto-caval fistula (ACF) in rats WKHA showed that during the ventricular remodeling, mitochondria developed a vulnerability to permeability transition pore opening (PTP: a key component of cell death signaling) [1]. This was observed at the stage of compensated remodeling in the absence of major mitochondrial dysfunction typically observed in the failing heart. These results led us to suggest that the vulnerability to PTP opening could be a mechanism facilitating the progression of the cardiomyopathy. In our first study of this thesis we have attempted to test this hypothesis by inducing ACF in two strains of rats displaying sharp differences in the propensity to develop heart failure: WKHA strains and Sprague Dawley (SD). Our studies in vitro on isolated organelles and in situ on the whole organ have confirmed that, in the ACF heart, mitochondria develop a vulnerability to PTP opening and activation of mitochondrial cell death when exposed to stresses relevant to the pathology (calcium overload, ischemia-reperfusion [I-R]). However, SD animals compared to WKHA showed a more rapid and pronounced ventricular remodeling and early progression to heart failure, no difference was found between the two groups in terms of mitochondrial dysfunction, suggesting that this is not behind the more rapid progression of the disease in the SD strain, at least in response to volume overload. We subsequently determined, using the same experimental approaches, if this vulnerability was observed in mitochondria of heart disease from other etiology more specifically that associated with Duchenne muscular dystrophy (DMD), a genetic disease caused by a mutation of the protein dystrophin. Our studies (studies 2-4) on young mdx mice (the mouse model of DMD) free of clinical signs of heart disease showed no difference in basal mitochondrial functions. However, as in the model of ACF, the mitochondria of mdx mice heart were significantly more vulnerable to PTP opening when subjected to I-R (study 2). Furthermore, we demonstrated that acute administration of sildenafil to mdx mice abolished the PTP opening and its signaling consequences, markedly reduced of tissue damage and improved functional recovery following I-R (Study 3). We then tested in mdx mice acute administration of SS31, an antioxidant peptide that targets and accumulates in mitochondria. However, no protective effect was observed, suggesting that the buffering of free radicals have a limited utility if the typical perturbations of the calcium homeostasis in this disease are not treated simultaneously (Study 4). Overall, the work done during this thesis show that the vulnerability to PTP opening is a common and early dysfunction that occurs during pathological ventricular remodeling of different etiologies. Moreover, these studies suggest pharmacological intervention strategies targeting this process, whose effectiveness in preventing heart failure needs to be established.