Malgré les progrès réalisées en matière de traitement et de diagnostic, le cancer du poumon demeure le plus répandu et le plus mortel dans le monde. La chimiothérapie conventionnelle, associant un composé de platine (cisplatine ou carboplatine) à un autre agent antinéoplasique est utilisée à quasiment tous les stades. Comme celle-ci est administrée par voie intraveineuse (IV), elle entraîne des effets secondaires systémiques importants dont certains sont dose- limitant (DLT) comme la néphrotoxicité pour le cisplatine ou la myélotoxicité pour le doublet carboplatine-paclitaxel. Par conséquent, ces agents sont administrés selon des cycles bien espacés pendant lesquels les tissus se rétablissent, et ce incluant la tumeur ;conduisant à une repopulation tumorale. En effet, une corrélation significative a été établie entre la concentration de platine dans les tumeurs pulmonaires et l’efficacité du traitement. Le but de ce travail était d’évaluer le potentiel de combiner une poudre sèche pour inhalation (CIS-DPI-50) avec le traitement de chimiothérapie IV, afin d’exposer la tumeur à l’agent cytotoxique de manière continue.La première partie de ce travail a permis de développer le CIS-DPI-50. Afin d’éviter qu’une haute concentration en cisplatine ne soit complètement solubilisée une fois dans les poumons, et afin d’assurer une exposition suffisante, il était essentiel de développer des formulations à libération contrôlée et à rétention pulmonaire suffisante. Ceci consistait en l’optimisation d’une formulation à base de microparticules lipidiques solides (CIS-DPI-TS) préalablement développée par Levet et al. Cette formulation a été reproduite afin d’évaluer son efficacité chez des souris greffées avec le modèle M109-HiFR (0.5 mg/kg, trois fois par cycle pendant deux cycles) et a démontré une survie similaire au CIS-IV (1.5 mg/kg, une fois par cycle pendant deux cycles). Cela a été effectué en (i) utilisant des excipients de grade pharmaceutique, reconnus comme sûrs (GRAS) (49,5 % (w/w) d’HCO et 0,5 % (w/w) de TPGS) selon un processus facilement transposable, et (ii) en augmentant la libération initiale afin d’améliorer la réponse antitumorale. Le CIS-DPI-50 a montré une performance aérodynamique prometteuse à des débits d’air différents (100 et 40 L/min) avec une fraction de particules fines par rapport à la dose délivrée (FPF_d) de 86 ± 1 % et de 74 ± 1 %, respectivement. La reproductibilité du procédé a été démontrée sur 3 lots différents et la stabilité maintenue pendant les 6 mois de stockage avec une FPF_d variant de 81,0 ± 0,6 % au T0 à 81 ± 2 % après 6 mois. Ceci était lié à (i) la stabilisation de la forme β de HCO et de l’état cristallin du cisplatine, et (ii) à la faible teneur en solvant résiduel (< 0,2 % w/w). De plus, cette formulation était caractérisée par une libération initiale plus marquée qu’avec CIS-DPI-TS ainsi que par des propriétés de libération contrôlée in vitro puisque 48 ± 2% ont été dissous en 2 h, vs. 35 ± 11 % pour CIS-DPI-TS et 76 ± 5 % pour les microcristaux de cisplatine non enrobés. Cela a été confirmé in vivo et a prouvé que le changement vers HCO a diminué le Tmax dans le sang de 120 min pour CIS-DPI- TS à 1 min pour le CIS-DPI-50. De plus, la rétention pulmonaire a été maintenue pendant 4 heures avec une aire sous la courbe (AUC) dans les poumons de 4 611 ± 932 ng.min.mg1 vs. 6 072 ng.min.mg-1 pour CIS-DPI-TS. Par conséquent, cette formulation a été choisie pour la suite des investigations.La deuxième partie de ce travail visait tout d’abord à évaluer la biodistribution après l’administration de CIS-DPI-50 à 0.5 mg/kg chez des souris greffées avec le modèle LLC1- Luc. Suite à cette administration, une exposition plus soutenue et dix fois plus élevée a été retrouvée dans les tumeurs par rapport au tissu sain (AUC0-∞ de 10 683 ± 5 826 ng.min.mg-1, vs. 1 071 ± 825 ng.min.mg-1, respectivement). Le deuxième objectif était de sélectionner le schéma d’administration du CIS-DPI-50 le plus adapté à sa combinaison avec la chimiothérapie IV. Le CIS-DPI-50 a été administrée 5 fois par cycle pendant deux cycles à 0,3, 0,5 et 1 mg/kg, ou à 0,5 mg/kg 3 fois par cycle pendant deux cycles. Après le premier cycle de traitement, aucune différence en termes de concentrations en platine n’a été observée dans les tumeurs ou dans les organes sains entre les groupes traités de manière répétée et ceux administrés une seule fois. Cependant, un cycle plus tard, toutes les concentrations en platine ont augmenté dans les organes sains et diminué dans les tumeurs. Ceci était lié à une augmentation de la taille tumorale d’un facteur de 23 entre les deux cycles (533 ± 23 mg vs. 23 ± 3 mg), ainsi qu’à la dégradation de l’état général des animaux. De plus, aucun des schémas n’a démontré une toxicité pulmonaire ou une efficacité. Cette efficacité limitée était liée à la faible sensibilité du modèle LLC1-Luc au cisplatine. Par conséquent, les schémas caractérisés par la plus faible dose cumulée (0,5 mg/kg trois fois par cycle et 0,3 mg/kg cinq fois par cycle) ont été sélectionnés afin d’évaluer leur efficacité chez des souris greffées avec le modèle M109-HiFR-Luc2. Une réduction significative de la taille tumorale dans les groupes traités (p < 0,0001) par rapport au groupe non traité a été observée ;confirmant la réponse de ce modèle au cisplatine. Cependant, aucune différence en termes de croissance tumorale (tendances similaires), de proportion de répondeurs (33 % pour les deux groupes) ou de survie (31 jours pour les groupes traités vs. 23 jours pour le groupe non traité) n’a été rapportée entre ces deux groupes. Par conséquent, le schéma le moins fréquent a été choisi pour éviter une éventuelle accumulation de platine et une atteinte rénale aigue (AKI).La troisième partie de ce travail avait pour but d’étudier la tolérance pulmonaire et rénale du CIS-DPI-50, du CIS-IV et de leurs combinaisons. Les résultats de quantification des cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-1β) dans le fluide de lavage bronchoalvéolaire (BALF) ont montré une meilleure tolérance pour le CIS-DPI-50 par rapport au CIS-IV. Les neutrophiles granulocytes (NT-GRA) ont augmenté proportionnellement à la dose pour tous les groupes traités avec le CIS-DPI-50. Ces augmentations étaient réversibles une semaine plus tard uniquement pour les monothérapies et le groupe combiné, dont les administrations ont été espacées de 24h. Compte tenu des résultats d’inflammation et de cytotoxicité, l’ajout de CIS- DPI-50 au CIS-IV à sa dose maximale tolérée (MTD) semblait avoir un plus grand impact que si CIS-DPI-50 était ajouté à une dose IV réduite de 25%. Les résultats de quantification des biomarqueurs AKI plasmatiques (NGAL, cystatine C et créatinine) ont augmentés lorsque les deux monothérapies ont été administrées à leur DMT le même jour ou 24 heures plus tard. Par conséquent, la MTD du CIS-IV devait être réduite de 25% et les administrations séparées de 24h pour préserver la tolérance. L’efficacité de ce schéma a été évaluée sur des souris greffées avec le modèle M109-HiFR-Luc2 en combinant le CIS-DPI-50 au doublet IV cisplatine- paclitaxel. Malgré le fait que ces résultats n’étaient pas significativement différents, des tendances intéressantes en termes de réduction de la croissance tumorale, de survie (31 jours pour le groupe combiné vs. 26 pour le doublet IV, vs. 21 jours pour le groupe non traité) et de proportion de répondeurs (67 % pour le groupe combiné, vs. 50 % pour le doublet IV) ont été observés pour le groupe combiné.Comme les différentes adaptations ont probablement pu entraver le potentiel des combinaisons, il était intéressant d’étudier l’association de CIS-DPI-50 avec un doublet moins néphrotoxique (carboplatine-paclitaxel), et qui nécessiterait éventuellement moins d’ajustements. Compte tenu de la DLT du carboplatine et du paclitaxel, l’évaluation de la myélotoxicité était incluse dans cette étude. Les résultats ont montré que l’ajout de CIS-DPI-50 au doublet carboplatine- paclitaxel IV le même jour à leur MTD ont induit une augmentation du nombre de globules blancs et de cellules totales dans le BALF, une proportion plus élevée de NT-GRA dans le BALF et une anémie régénérative plus précoce qu’avec le doublet IV. Ces effets étaient réversibles. La stratégie de réduction de la dose IV de 25 % et la séparation des administrations par 24h ont permis d’éviter le développement d’une anémie régénérative et/ou l’augmentation de globules blancs ou du nombre de cellules totales dans le BALF par rapport aux doublets IV. De plus, toutes les combinaisons ont induit une cytotoxicité non réversible tout en étant mieux tolérées que celles avec le CIS-IV. Leurs efficacités devraient donc être testées sur des modèles de cancer pulmonaire murin seuls ou en combinaison avec l’immunothérapie (inhibiteurs de checkpoint).Ce travail a démontré la faisabilité de combiner une modalité de traitement locorégionale avec les traitements de chimiothérapie conventionnelle par voie IV à base de cisplatine et de carboplatine contre les tumeurs pulmonaires. Ceci a été effectué en optimisant les combinaisons afin d’éviter des toxicités pulmonaire, rénale et hématologique (pour la chimiothérapie à base de carboplatine) tout en démontrant une tendance vers une efficacité (pour le doublet cisplatine- paclitaxel) dans un modèle préclinique agressif. Par conséquent, ces résultats ouvrent la voie à plusieurs autres possibilités de combinaisons (traitements localisés et inhibiteurs de checkpoint) qui doivent être investiguées afin de sélectionner les indications pour lesquelles ce traitement serait le plus efficace. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les traitements curatifs des cancers par irradiation avec des rayons ionisants tels que la radiothérapie conformationnelle et l'hadronthérapie sont plannifiés avec des marges d'erreur qui prennent en compte, entre autres, les statistiques de mouvements des tumeurs. <br /><br />En partenariat avec le Centre anticancéreux Léon Bérard de Lyon et dans le projet ETOILE, nous proposons de rechercher des modèles de simulations des objets déformables qui prendraient en considération, en plus de la géométrie issue directement de l'imagerie médicale, les paramètres physiologiques mesurés sur les patients afin de pouvoir garantir de meilleures marges d'erreur, dans le cas des tumeurs pulmonaires. <br /><br />Dans cette thèse, nous avons choisi de modéliser les poumons avec des systèmes masses-ressorts qui sont généralement utilisés dans le monde de l'animation pour le réalisme et la rapidité. <br />Pour rendre le système précis et directement paramétré par les données mécaniques du patient, nous nous sommes inspirés des travaux de Van Gelder qui introduit un contrôle par les caractéristiques rhéologiques d'un matériaux "2D" linéaire élastique homogène isotrope. <br />Cependant, après vérification et étude théorique de ce modèle, il est apparut que celui-ci bien que donnant des animations réalistes était erroné. <br />Nous avons donc entrepris une étude lagrangienne qui nous a permis de rendre ce modèle 2D rectangulaire, puis 3D à base de brique élémentaire cubique, paramétrable. <br />Nous avons d'autre part déterminer la robustesse de notre système à l'aide de tests d'étirement, gonflement, fléchissement et cisaillement et par comparaison à des tests effectués sur des modèles éléments finis. <br /><br />Cette thèse explique ainsi comment ce modèle paramétrable a été obtenu, et comment il pourra être relié avec les données physiologiques et dans quelle précision.

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

La protéine RFX3 appartient à une famille de facteurs de transcription RFX (Regulatory Factor X) très conservée au cours de l'évolution. Avec plusieurs autres membres de cette famille, RFX3 est impliquée dans la régulation de l'expression de gènes nécessaires pour l'assemblage et la fonction des cils. L’objectif de mon travail de thèse a été de comprendre le rôle du facteur de transcription RFX3 au cours du développement du poumon de la souris. RFX3 est exprimée dès le début du développement pulmonaire dans les cellules du mésenchyme et de l'épithélium, de manière corrélée à la présence de cils primaires. En absence de RFX3, le nombre des cils primaires est réduit. A la naissance, l’expression de RFX3 se restreint aux cellules multiciliées de l'épithélium bronchique. Les poumons de souris Rfx3-/- ou conditionnellement inactivées pour Rfx3 dans le mésenchyme, présentent un défaut de formation des alvéoles, associé à un nombre réduit de précurseurs des myofibroblastes en cours de migration en périphérie des poumons. In vivo, le nombre de précurseurs des myofibroblastes chez les souris Rfx3-/- est diminué. En culture primaire, les myofibroblastes Rfx3-/- ont une capacité proliférative réduite, ainsi qu'une altération du comportement migratoire. La voie induite par le PDGFAA, facteur de croissance responsable de la migration des myofibroblastes in vivo, est intact chez les myofibroblastes Rfx3-/-. En conclusion, RFX3 régule la croissance des cils primaires et gouverne la différentiation des myofibroblastes pendant le développement du poumon. Ce travail de thèse suggère donc une nouvelle fonction des cils primaires durant le développement pulmonaire / RFX3 belongs to the regulatory factor X (RFX) family transcription factors that are conserved in a wide range of species. With several other members of this family, RFX3 is involved in regulating the expression of genes required for assembly and function of cilia. The aim of my thesis was to understand the role of the transcription factor RFX3 during mouse lung development. RFX3 is expressed early in lung development in mesenchymal and epithelial cells, correlated to the presence of primary cilia. In the absence of RFX3, the number of primary cilia is reduced. At birth, RFX3 expression is restricted to multiciliated cells of the bronchial epithelium. The lungs of Rfx3-/- mice, or conditionally inactivated for Rfx3 in the mesenchyme, exhibit an alveolarization defect, associated with a reduced number of myofibroblast precursors that migrate in the lung periphery. In vivo, the number of myofibroblast precursors in Rfx3-/- mice is reduced. In primary culture, Rfx3-/- myofibroblasts have a reduced proliferative capacity, and an altered migratory behavior. The pathway induced by PDGFAA, a growth factor responsible for the myofibroblast migration in vivo, is intact in Rfx3-/- myofibroblasts. In conclusion, RFX3 regulates the growth of primary cilia and governs the differentiation of myofibroblasts during lung development. This thesis suggests a novel function of primary cilia during lung development

La mucoviscidose est une maladie génétique autosomique causée par une mutation dans le gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator). Mon travail s’est décomposé en deux parties principales : d’une part j’ai réalisé une revue de la littérature sur l’analyse des génomes bactériens isolés de patients mucoviscidosiques comparativement aux génomes des mêmes espèces isolées dans d’autrescontextes et d’autre part j’ai analysé les génomes de trois espèces bactériennes (Microbacterium yannicii, Chryseobacterium oranimense et Haemophilus parahaemolyticus). L’analyse exhaustive des génomes bactériens issus de patients atteints de mucoviscidose a révélé une extraordinaire évolution de ces génomes en fonction du temps et des traitements reçus par ces patients qui témoigne de la capacité qu’ont ces bactéries à s’adapter à leur écosystème notamment par l’acquisition de nouveaux gènes par transfert latéral de gènes. Ce travail montre l’extraordinaire plasticité des génomes bactériens dans un milieu donné et à ce titre le poumon de patients atteints de mucoviscidose représente un modèle unique pour comprendre l’évolution des génomes bactériens. De plus, notre travail a permis d’identifier leurs mécanismes moléculaires de résistance aux antibiotiques. Les travaux à venir sur l’étude des métagénomes de prélèvements chez ces patients pourrait permettre de répondre à ces questions dans le futur. La découverte de nouvelles espèces et / ou émergentes va nous permettre d’avoir une image plus complète de la mucoviscidose qui pourrait conduire à une meilleure connaissance de la maladie et donc à une meilleure prise en charge thérapeutique. / Cystic fibrosis is an autosomal genetic disorder caused by a mutation in the CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) gene. Pulmonary infection is the major problem faced by patients with cystic fibrosis. My work is divided into two main parts: first I made a review of the literature on the analysis of bacterial genomes isolated from CF patients compared to the genomes of the same species isolated in autrescontextes and other part I analyzed the genomes of three species of bacteria (Microbacterium yannicii, Chryseobacterium oranimense and Haemophilus parahaemolyticus). The comprehensive analysis of bacterial genomes from cystic fibrosis patients revealed an extraordinary evolution of these genomes with time and treatment received by these patients reflects the ability of these bacteria to adapt to their particular ecosystem the acquisition of new genes by lateral gene transfer. This work shows the extraordinary plasticity of bacterial genomes in a given environment and as the lungs of patients with cystic fibrosis represents a unique model for understanding the evolution of bacterial genomes. In addition, our work has identified their molecular mechanisms of resistance to antibiotics. Future work on the study of metagenomes sampling in these patients could help to answer these questions in the future. The discovery of new species and / or emerging will allow us to have a more complete picture of cystic fibrosis which could lead to a better understanding of the disease and thus a better therapeutic management.

CARM1 et PRMT1 sont 2 Protein Arginine MethylTransferases (PRMTs) impliquées dans la prolifération et dérégulées dans le cancer. La dimérisation est une caractéristique commune aux PRMTs. PRMT1 et CARM1 coopèrent dans la régulation des gènes mais il n'existe pas de données concernant un hétérodimère CARM1/PRMT1. Nous avons trouvé que PRMT1 et CARM1 sont surexprimées dans le cancer du poumon non à petites cellules et dans 2 lignées d'adénocarcinomes pulmonaires, A549 et H1299. Les siPRMT1 réduisent la prolifération cellulaire et facilitent la différentiation. Les siCARM1 produisent un effet similaire mais, comme ceci a déjà été décrit, suppriment l'expression de PRMT1 en plus de celle de CARM1. Ainsi, CARM1 peut-elle réduire la prolifération par un effet direct ou en inhibant PRMT1. Ce résultant souligne l'intérêt d'étudier la formation de l'hétérodimère CARM1/PRMT1. Nous avons trouvé que dans les cellules A549, CARM1 n'est pas phosphorylée sur la sérine 228, interagit avec PRMT1, méthyle les promoteurs de 2 gènes cibles (Sox2 et Nanog) et est localisée dans le noyau. Dans les cellules H1299, CARM1 est phosphorylée sur la sérine 228, n'interagit pas avec PRMT1, ne méthyle pas les promoteurs de Sox2 et Nanog et est localisée dans le cytoplasme. L'inhibition de la kinase MAP2K3 empêche la phosphorylation de CARM1 sur la sérine 228 et restaure l'interaction CARM1/PRMT1 dans les cellules H1299. En conclusion, l'invalidation de PRMT1 réduit la prolifération dans les cancers du poumon. L'invalidation de CARM1 réduit aussi la prolifération probablement par l'intermédiaire de la suppression de PRMT1. Nous suggérons que MAP2K3 est la kinase qui phosphoryle CARM1 sur la sérine 228 et que cette phosphorylation inhibe l'interaction CARM1/PRMT1. La formation de l'hétérodimère CARM1/PRMT1 pourrait constituer un moyen pour réguler l'activité de ces 2 enzymes / PRMT1 and CARM1 are 2 Protein Arginine MethylTransferases (PRMTs) implicated in cell proliferation and deregulated in cancer. Dimerisation is a conserved feature in the PRMT family. PRMT1 and CARM1 cooperate in gene regulation but CARM1/PRMT1 heterodimer is not yet characterised. We report that, PRMT1 and CARM1 are overexpressed in non-small cell lung cancer samples and in 2 lung adenocarcinoma cell lines, A549 and H1299. siPRMT1 reduce proliferation and promote differentiation. siCARM1 yield similar consequences but, as this was previously described, suppress PRMT1 expression in addition to CARM1 expression. Thus CARM1 might reduce proliferation by a direct effect or alternatively through PRMT1 suppression. This result reinforces the interest of investigating the CARM1/PRMT1 heterodimer formation. We found that in A549 cells, CARM1 is not phosphorylated at serine 228, interacts with PRMT1, methylates the promoter of 2 target genes (Sox2 and Nanog) and is localized in the nucleus. In H1299 cells, CARM1 is phosphorylated at serine 228, does not interact with PRMT1, does not methylate Sox2 and Nanog promoters and is localized in the cytoplasm. Inhibition of the kinase MAP2K3 prevents the phosphorylation of CARM1 at serine 228 and restores CARM1/PRMT1 interaction in H1299 cells. In conclusion, we propose that PRMT1 knock-down reduces proliferation in lung cancer. CARM1 knock-down reduces proliferation probably through the suppression of PRMT1. We suggest that MAP2K3 is the candidate kinase that phosphorylates CARM1 at serine 228 and that phosphorylation inhibits CARM1/PRMT1 interaction. CARM1/PRMT1 heterodimer formation might be a way of regulating the activities of these enzymes

Les gènes de la famille ING : « INhibitor of Growth » (ING1-5) jouent un rôle crucial dans l'inhibition de la prolifération cellulaire, en régulant notamment le cycle cellulaire, l'apoptose et la sénescence. De plus, plusieurs études (portant majoritairement sur ING1) montrent que ces gènes sont fréquemment perdus dans de nombreux cancers. Ils pourraient donc être impliqués dans l'émergence et le développement de tumeurs. Ainsi, l'objectif de mon projet de thèse était d'étudier le gène ING2, afin d'évaluer son intérêt en cancérogénèse. Nous avons tout d'abord montré que l'expression d'ING2 (ARN et protéique) est perdue dans plus de la moitié des cancers bronchiques non à petites cellules, confortant ainsi un rôle d'ING2 comme gène suppresseur de tumeurs. Par ailleurs, nous avons montré que l'inhibition de l'expression d'ING2 conduit à des défauts de réplication et à une forte augmentation de l'instabilité génomique, mettant ainsi en évidence pour la première fois qu'ING2 est un gène suppresseur de tumeurs de type « caretaker ». Ceci permet aussi pour la première fois d'expliquer comment l'inactivation des ING, observée dans les tumeurs, pourrait contribuer à la cancérogénèse. Enfin, nous avons mis en évidence le premier mécanisme de régulation post-traductionnelle d'ING2. En effet, ING2 peut être sumoylée, et cette sumoylation est nécessaire pour son association avec le complexe de régulation Sin3A/HDAC afin de cibler ce dernier au niveau des promoteurs de gènes pour réguler leur expression. Ces travaux ont donc contribué à démontrer l'intérêt d'ING2 en cancérogénèse et à mieux comprendre ses fonctions suppressives de tumeurs. De plus, ils ont permis d'ouvrir plusieurs voies d'investigation sur les fonctions et les mécanismes de régulation des protéines ING.

Le cancer pulmonaire non à petites cellules (CNPC) est la première cause de décès par cancer dans le monde. Ce cancer est souvent découvert tardivement, il est agressif, et il est chimio-résistant. La découverte de biomarqueurs pourraient représenter une percée majeure pour la prise en charge de ces patients, en facilitant le diagnostic, le pronostic et orienter vers le choix du traitement le plus approprié. Nous avons exploré plusieurs aspects liés à la progression tumorale dans le but d'identifier de nouveaux biomarqueurs dans les CNPC. Nous avons démontré un impact antagoniste sur l'évolution des CNPC des anhydrases carboniques IX et XII, induites par l'hypoxie tumorale. Une forte expression tissulaire et plasmatique de CAIX est un biomarqueur de mauvais pronostic chez les patients présentant un CNPC, tandis que l'expression tissulaire de CAXII serait prédictive d'une évolution favorable. De plus, nous avons montré que la réoxygénation dynamique des tumeurs serait à l'origine de cet antagonisme. Deuxièmement, la composante cellulaire du microenvironnement tumoral a été étudiée et plus particulièrement nous avons démontré qu'un recrutement par les cellules tumorales des neutrophiles exprimant un marqueur spécifique CD66b pourrait avoir un signal positif au cours de la progression tumorale des CNPC. Troisièmement, le compartiment sanguin a été évalué en relation avec l'évolution des tumeurs et plus particulièrement nous avons démontré la valeur majeure diagnostique et pronostique des cellules tumorales circulantes (CTC) chez les patients atteints d'un CNPC. Enfin, les CTC semblent représenter également le support idéal pour la mise en évidence de biomarqueurs théranostiques dans les CNPC. En conclusion, ces travaux explorent les possibilités et les limites de l'identification de biomarqueurs, en soulignant l'importance de la qualité des échantillons et de l'exactitude et l'exhaustivité des données cliniques afin d'obtenir des résultats reproductibles.

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

Ce projet de thèse se propose d'évaluer le devenir, la cytotoxicité et la réponse inflammatoire pulmonaire in vitro suite à l'exposition aux nanoparticules, et plus particulièrement vis-à-vis de la région alvéolaire.Les nanoparticules étudiées sont formulées à base d'acide poly (lactide-co-glycolide) (PLGA) (polymère biodégradable), stabilisées, ou non, par différents polymères de surface (alcool polyvinylique (PVA), chitosane (CS), pluronic F68 (PF68)). Les nanoparticules ont une taille d'environ 200 nm, et présentent des charges de surface neutre (PLGA/PVA), positive (PLGA/CS) ou négative (PLGA/PF68 et PLGA sans stabilisant). Des nanoparticules non-biodégradables de dioxyde de titane (TiO2) et de polystyrène ont été choisies comme contrôle positif. Pour mimer les conditions alvéolaires, la lignée cellulaire A549 d'épithélium alvéolaire humain a été utilisée en mono-culture et en co-culture en contact direct avec des macrophages différenciés de monocytes humains (lignée THP-1). Les caractérisations phénotypique et microscopique de la co-culture, ont confirmé la présence de deux types cellulaires viables et en contact. Le CD14, récepteur membranaire exprimé uniquement par les macrophages, sera utilisé pour identifier chaque sous-population cellulaire. D'autre part, l'analyse du récepteur CD54 a montré la présence d'interactions intercellulaires en co-culture : exprimé uniquement par les macrophages en mono-culture, il est exprimé par les deux sous-populations cellulaires en co-culture. Ces interactions ont été confirmées lors de la quantification des cytokines sécrétées après exposition au lipopolysaccharide: les niveaux de sécrétions en co-culture étant jusqu'à 5 fois supérieurs aux niveaux théoriques (issus de la somme des sécrétions en mono-culture).L'analyse en microscopie confocale a confirmé que les nanoparticules sont internalisées par chaque type cellulaire, Les cinétiques d'internalisation suivies en cytométrie en flux ont montré que les nanoparticules de charge de surface négative sont internalisées en plus grande quantité que les autres, quelque soit le type cellulaire, en mono ou en co-culture, selon un mécanisme énergie-dépendant. Enfin, en co-culture, les macrophages internalisent davantage de nanoparticules que les cellules épithéliales.La cytotoxicité des nanoparticules a été évaluée par la mesure de l'activité mitochondriale, l'étude de l'intégrité membranaire, et le type de mort cellulaire. Les résultats montrent qu'à faible concentration toutes les nanoparticules de PLGA induisent une cytotoxicité généralement faible (60 à 80 % de viabilité), avec une mort exclusivement nécrotique, sans induire de forts dommages à la membrane. La toxicité des nanoparticules de PLGA/CS peut être expliquée par la toxicité propre du chitosane. A forte concentration, le cas des nanoparticules de PLGA sans stabilisant mérite d'être noté, car elles n'induisent aucune cytotoxicité vis-à-vis des macrophages, contrairement aux nanoparticules stabilisées. La cytotoxicité des nanoparticules de TiO2 est plus importante, mais peu de dommages à la membrane sont causés. La réponse inflammatoire a été évaluée par la quantification des cytokines sécrétées après 24 h d'exposition aux nanoparticules (0,1 mg/mL). En mono-culture, seules les nanoparticules de PLGA/PF68 induisent une réponse inflammatoire sur les cellules A549, corrélée à leur plus grande internalisation. En co-culture, la réponse inflammatoire est peu prononcée. En revanche, ni les polymères de surface ni les nanoparticules de PLGA sans stabilisant, n'induisent de réponse inflammatoire spécifique.Ces résultats montrent la faible toxicité des nanoparticules de PLGA vis-à-vis des conditions alvéolaires, et soulignent l'importance du recouvrement de surface. En conclusion, les nanoparticules de PLGA testées présentent un fort intérêt pour une application biomédicale, modulée par l'ajustement des propriétés de surface.