La progestérone est un stimulant respiratoire, mais l’implication des différents types de récepteurs de progesterone dans ces effets n’est pas connue. La progesterone possède 2 types de récepteurs: des récepteurs nucléaires (nPR) et des récepteurs membranaires (mPR). nPR est exprimé dans le noyau du tractus solitatrius (NTS), un des noyaux du tronc cérébral impliquées dans le contrôle respiratoire. En revanche on ne sait pas si les mPR sont exprimés dans ce noyaux. Nous avons effectués des marquages immunohistochimiques sur des coupes de tronc cérébral de souris adultes (mâles). Une coloration dense a été trouvé pour les récepteurs mPRα et mPRβ dans les NTS caudal et rostral, le noyau vague et le noyau hypoglosse. mPRα est exprimé dans les corps cellulaires, tandis que mPRβ se trouve dans les fibres neuronales. Des experiences de double marquage en immunofluorescence montrent une co-localisation de mPRα et mPRβ dans des neurones exprimant la tyrosine hydroxylase, enzyme de synthèse des catécholamines dans le NTS. De plus, la 3β-hydroxystéroïde déshydrogénase, impliquée dans la synthèse de progestérone, est également exprimé dans le NTS. Ces résultats suggèrent que mPRα et mPRβ peuvent jouer un rôle dans le contrôle respiratoire et que la synthèse de progestérone locale peut moduler la fonction respiratoire. / Progesterone is a potent respiratory stimulant, but the implication of progesterone receptor subtypes on this effect are not known. Progesterone has two main types of receptors, the "classical" nuclear receptor, and the recently identified membrane progesterone receptors. While it has been shown that the nuclear progesterone receptor is expressed in the nucleus tractus solitatrius, a brainstem nuclei involved in respiratory control, much less is known relatively to the expression of membrane progesterone receptors in this area. Accordingly, we used immunohistochemistry to determine the localization of membrane progesterone receptors (mPR) in respiratory-related areas in the brainstem of adult male mice. Serial slices were incubated with antibodies against alpha and beta mPR (mPRα and mPRβ). A prominent staining for mPRα, and mPRβ appeared in caudal and rostral parts of the nucleus tractus solitarius (NTS), X and XII nuclei, but while mPRα stained cell bodies, mPRβ stained fibers. With double fluorescence labeling and confocal microscopy we showed that mPRα is co-localized in catecholaminergic neurons (TH+) in NTS. mPRβ is expressed in TH+ fibers in these regions. Furthermore, 3β- hydroxysteroid dehydrogenase (3β-HSD), which is involved in progesterone synthesis, was also densily expressed in these regions. These results suggest that mPRα and mPRβ may play a role in respiratory control, and that local progesterone synthesis may modulate respiratory function.

Notre hypothèse est que la progestérone est un stimulant respiratoire chez le rat en développement. Nous avons établi, la courbe dose/réponse de la progestérone à différentes doses pour des rats de 4 et de 12 jours. Puis, nous avons étudié son effet à 4 mg/kg sur la réponse ventilatoire à l'hypoxie pour des rats de 1, 4, 7 et 12 jours. Dans chaque âge, 2 groupes de rats selon l'injection unique en intra-péritonéale de progestérone ou de solution saline ont subi des mesures par pléthysmographie de ventilation et de métabolisme en normoxie et en hypoxie. En normoxie, la progestérone à 4 mg/kg n'a pas d'effet sur la ventilation et le métabolisme, réduit la fréquence des apnées chez les 1 jour et l'augmente chez les 12 jours. En hypoxie, elle augmente la réponse ventilatoire d'une manière âge dépendante sans changer le métabolisme.

INTRODUCTION: Le pronostic du cancer du sein (CS) est délétère pour les femmes obèses comparé à celles de poids normal et pourrait dépendre du statut du récepteur de la progestérone (PR). L’objectif était d’examiner si l’association entre l’obésité et la mortalité varie selon le statut de PR chez les femmes avec un CS positif pour le récepteur d’estrogène (ER+). MÉTHODOLOGIE: Les 3747 femmes diagnostiquées au Centre des Maladies du Sein d’un CS ER+ non métastatique entre 1995 et 2010 étaient catégorisées selon l’indice de masse corporelle (IMC) (<18,5; 18,5-24,9; 25,0-29,9; ≥30,0 kg/m²) et le statut de PR (PR–; PR+). Les risques instantanés (HR) de mortalité globale et spécifique au CS et leur 95% intervalle de confiance (IC) étaient estimés par des modèles de Cox multivariés. L’effet modifiant de PR était évalué sur les échelles additive et multiplicative. RÉSULTATS: Après un suivi médian de 5,9 années, le risque de mortalité globale pour les femmes avec une tumeur PR– augmentait en moyenne par 2,76 (95%IC:1,40-4,91) pour celles de faible poids, 2,02 (95%IC:1,43-2,81) pour celles en surpoids et 2,51 (95%IC:1,67-3,65) pour celles obèses, comparé aux femmes de poids normal avec une tumeur PR+. Des augmentations similaires étaient observées pour la mortalité spécifique au CS. Les risques de mortalité étaient similaires pour les femmes avec une tumeur PR+, peu importe leur IMC. Le risque de mortalité globale était modifié positivement par le statut de PR sur l’échelle additive chez les femmes en surpoids et obèses, tandis que la mortalité spécifique au CS était modifiée positivement chez les femmes de faible poids. Des observations similaires ont été trouvées sur l’échelle multiplicative. CONCLUSION: Notre étude suggère que le risque de décès plus élevé chez les femmes de faible poids, en surpoids et obèses avec un CS ER+ pourrait être lié au statut de PR. / INTRODUCTION: Studies have shown that prognosis for breast cancer (BC) was worse for obese than normal weight women. This differential survival might depend on the progesterone receptor (PR) status of the tumor. Our objective was to examine whether the association between obesity and mortality varies by PR status among women with estrogen receptor positive (ER+) BC. METHODS: The 3747 women diagnosed at the Center of Breast Diseases with non metastatic invasive ER+ BC between 1995 and 2010 were included in the analyses, and classified according to the body mass index (BMI) (<18.5, 18.5-24.9, 25.0-29.9, ≥30.0 kg/m²) and tumor PR status (PR–, PR+). Hazard ratios (HR) for all-cause and BC-specific mortalities, and 95% confidence interval (95%CI) were estimated from multivariable Cox proportional hazards models. Effect modification was evaluated on the additive and multiplicative scales using relative excess risk due to interaction (RERI) and ratio of HR, respectively. RESULTS: After a median follow-up of 5.9 years, the risk of all-cause mortality was increased on average by 2.76 (95%CI: 1.40-4.91) for underweight women with PR– tumors, by 2.02 (95%CI: 1.43-2.81) for overweight women with PR– tumors and by 2.51 (95%CI:1.67-3.65) for obese women with PR– tumors compared to women with normal weight and PR+ tumors. Similar increased risks were observed for BC-specific mortality. Conversely, risks of mortality were similar for women with PR+ tumors, regardless of BMI. All-cause mortality was modified by PR status on the additive scale for overweight (RERI=0.85,95%CI: 0.18-1.52) and obese women (RERI=1.28, 95%CI: 0.31-2.25), whereas BC-specific mortality was modified for underweight women (RERI=3.57, 95%CI: 0.25-6.88). Similar observations were found on the multiplicative scale. CONCLUSION: Our study suggests that the higher risk of dying observed among underweight, overweight and obese women with ER+ BC could be related to the PR status of the tumor.

Notre hypothèse est que l'estradiol (E2) et la progestérone (PR) participent au développement des chémorécepteurs périphériques et affectent les réponses métaboliques et ventilatoires à l'hypoxie des rats. Des rates lactantes sont traitées durant 14 jours avec une solution véhicule ou de l'estradiol (7.14|^g/jour) ou de la progestérone (1mg/jour) ou de la combinaison E2+PR à l'aide de micropompes osmotiques. Des mesures de ventilation et de métabolisme par pléthysmographie barosensible sont effectuées sur les ratons âgés de 10 jours (P10) ou de 60 jours (P60) en normoxie et en réponse à une hypoxie aiguë. En normoxie à P10, E2 réduit le métabolisme, la fréquence respiratoire et la température rectale. En hypoxie à P10, E2 abolie la réponse thermale et PR stimule la réponse ventilatoire. À P60, toutes situations confondues, PR augmente le métabolisme et E2 diminue la fréquence respiratoire et augmente le volume courant. / This study describes the effects of estradiol (E2) and progesterone (PR) in the development of the metabolic and respiratory responses in hypoxia of adult and newborn male rats. Methods: lactating mothers were implanted with a subcutaneous osmotic micropompe which deliver E2 (7.14ug/day) or PR (1mg/day) or both or control solution. By plethysmography technic, we analysed ventilation and metabolism under normoxic and hypoxic condition at day 10th (P10) and at day 60* (P60). In P10 rat, our results show that E2 reduces metabolism, respiratory frequency and basal thermoregulation in normoxia. When exposed to hypoxia, estradiol maintains the body temperature whereas PR and control's temperature decrease. Moreover, PR induces an increase of ventilatory response. Regarding to long term effects of neonatal steroids in normoxia and hypoxia, PR increases metabolism and E2 decreases the respiratory frequency and increases the tidal volume.

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 progestérone stimule la respiration chez le rat en développement. Le rôle du récepteur nucléaire de la progestérone (nPR) dans ces effets est inconnu. Nous vérifions l’hypothèse que le nPR contribue au contrôle respiratoire en comparant la réponse ventilatoire à l’hypoxie (RVH) et les irrégularités respiratoires de souris Progesterone receptors knock-out (PRKO) à celles de souris sauvages (WT) âgées de 1 (P1) et 4 jours (P4). La ventilation minute est mesurée en normoxie (fraction inspirée d’oxygène (FiO2)=21% pour 10 minutes) et en hypoxie (FiO2=14%, 12% et 10% pour 20 minutes chacune) par pléthysmographie à corps entier. En normoxie, l’inactivation du nPR n’affecte ni les paramètres ni les irrégularités respiratoires. En hypoxie à 14%, l’inactivation du nPR diminue le volume courant et le nombre d’apnées des P1 et augmente le nombre d’apnées post-soupir des P4. Le nPR intervient de façon O2- et âge- dépendant dans la régulation respiratoire des souris nouveau-nées.

L’accident vasculaire cérébral (AVC) déclenche une cascade de changements qui conduisent à la mort cellulaire mais aussi des processus endogènes de protection en réponse à l'ischémie. La compréhension de ces processus est très importante pour le développement d’agents neuro-protecteurs potentiels qui peuvent être seulement des amplificateurs des processus endogènes. Le traitement par la progestérone est neuro-protecteur dans des modèles expérimentaux d’occlusion de l'artère cérébrale moyenne (MCAO). Cependant, des niveaux endogènes significatifs de progestérone sont mesurables dans le cerveau de souris mâles et femelles.Le but de notre travail était d'étudier: 1) les effets de l’ischémie sur les niveaux endogènes des stéroïdes et le rôle des récepteurs de la progestérone (PR) à la phase aiguë après ischémie chez les souris jeunes adultes et âgées des deux sexes; 2) la base cellulaire de la neuroprotection par la progestérone après ischémie et le rôle de PR neural. Nous avons utilisé un modèle d’ischémie expérimentale (MCAO); une lignée transgénique de souris (PRNesCre) dans laquelle l’expression de PR a été sélectivement invalidée dans les cellules neurales; la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse en tandem (GC-MS/MS); et des analyses histologiques, comportementales, et d’immunofluorescence.Dans la première partie, nous avons montré que dans le cerveau de souris mâles la progestérone est principalement convertie en 5a-dihydroprogestérone (5a-DHP), qui est un agoniste naturel de PR. Après MCAO, les niveaux de progestérone et de 5a-DHP cérébrales augment chez les mâles, mais pas chez les femelles. En revanche, les femelles peuvent utiliser l’inter-conversion de la 20a-dihydroprogestérone et de la progestérone pour réguler la disponibilité des pregnanes actifs au niveau de PR. De plus, les souris PRNesCre, mâles et femelles jeunes adultes et âgées, ont des infarctus plus grands et des déficits sensori-moteurs plus importants ainsi qu’une diminution de la densité des neurones et de la microglie activée comparativement aux souris témoins PRloxP/loxP. En outre, nos résultats ont révélé des différences liées au sexe chez les souris jeunes, mais pas chez les souris âgées. Dans la deuxième partie de l'étude, nous avons montré que, chez les souris mâles PRloxP/loxP, le traitement par la progestérone améliore la récupération fonctionnelle et réduit le volume de l'infarctus. Dans le péri-infarctus, la progestérone augmente la densité des neurones, des oligodendrocytes et de leurs précurseurs, et diminue la densité des astrocytes et de la microglie activée, et l'expression de l’aquaporine 4. Ces effets de la progestérone n’ont pas été observés chez les souris PRNesCre.Nos résultats montrent 1) l'importance des pregnanes endogènes et du PR neural pour la protection cérébrale à la phase aiguë précoce après une ischémie; 2) que le traitement par la progestérone chez les souris mâles après ischémie a des effets neuro-protecteurs, pro-myélinisants et anti-inflammatoires et que PR neural est requis pour la médiation de ces effets. Ces données suggèrent fortement que les ligands de PR ou des agents ciblant leur signalisation en aval pourraient être développés pour la neuro-protection après un AVC. / Ischemic stroke initiates a cascade of changes that lead to cell death and also coordinates endogenous processes that counteract the nocuous consequences of ischemia. Understanding these processes is very important for the development of potential neuroprotectants which can be just boosters of endogenous processes. Treatment with exogenous progesterone is neuroprotective after middle cerebral artery occlusion (MCAO). However, the male and female brains contain significant amounts of endogenous progesterone.The aim of our work was to study: 1) the effects of MCAO on the endogenous levels of steroids and the role of neural progesterone receptors (PR) at the acute phase after stoke in young and aging mice of both sexes; 2) the cellular basis of the neuroprotection by progesterone following stroke and the role of neural PR. We used an in vivo model of MCAO; a transgenic mice line (PRNesCre) selectively lacking the expression of PR in neural cells; gas chromatography-tandem mass spectrometry (GC-MS/MS); and histological, behavioral, and immunofluorescence analyses.In the first part of the study, we showed that in the male mouse brain, progesterone is mainly converted to 5a-dihydroprogesterone (5a-DHP), which is a natural PR agonist ligand. After MCAO, brain levels of progesterone and 5a-DHP are rapidly upregulated in males but not in females. In contrast, females may use the interconversion of 20a-dihydroprogesterone and progesterone for regulating the availability of PR-active pregnanes. Moreover, young and aging male and female PRNesCre mice exhibited increased infarcts, severe sensorimotor deficits, and decreased densities of neurons and microglia comparatively to age-matched control mice PRloxP/loxP. In addition, our results revealed sex differences in stroke outcomes in young but not in aging mice. In the second part of the study, we showed that, in male PRloxP/loxP mice, progesterone improved sensorimotor outcomes and reduced infarct volumes. In the peri-infarct, progesterone increased the densities of neurons, oligodendrocytes and their precursors, decreased the densities of activated astrocytes and microglia, and the expression of the aquaporin 4. These beneficial effects of progesterone were not observed in PRNesCre mice.Our findings 1) uncover the importance of endogenous pregnanes and neural PR for the cerebroprotection at the early acute phase after stroke; 2) show that progesterone treatment in male mice has neuro-protectant, pro-myelinating and anti-inflammatory effects after MCAO and that neural PR is required for the mediation of these effects. These data strongly suggest that ligands of PR or agents targeting their downstream signaling could be developed for neuroprotection after stroke.

Le rôle des progestatifs et du récepteur de la progestérone (PR) dans la carcinogénèse mammaire est maintenant établi. Le PR est exprimé sous deux isoformes PRA et PRB dont l'expression est équimolaire mais qui différent par leur activité transcriptionnelle des gènes cibles. La surexpression de PRA est associée à un pronostic défavorable du cancer mammaire, et est observée chez les femmes à haut risque génétique de cancer du sein. L'utilisation d'antagonistes pour inhiber l'activité de PR pourrait constituer une stratégie thérapeutique potentielle. L'objectif de cette thèse a été d'évaluer les effets de l'ulipristal acétate (UPA), un anti-progestatif, sur la tumorigenèse mammaire dans deux modèles d'études complémentaires. In vitro, dans la lignée cancéreuse mammaire bi-inductible (MDA-iPRAB) développée au laboratoire. Nous avons démontré qu'UPA inhibe la prolifération cellulaire induite par la progestérone en présence de PRA. L'expression de certains gènes clés de la tumorigenèse mammaire, cibles de PRA a été étudiée. Une corrélation entre avec la prolifération cellulaire et l'expression du facteur anti-apoptotique BCL2-L1 (messager et protéine) a été démontrée. L'activation transcriptionnelle, dépendante de la progestérone et inhibée par l'UPA, s'accompagne d'un recrutement spécifique et sélectif de PRA sur des séquences régulatrices du gène BCL2-L1, comme le démontrent les expériences de ChIP. In vivo, nous avons évalué l'efficacité anti-tumorale de l'UPA ainsi qu'une nouvelle classe d'antagoniste sélective et passive de PR, les « APRns » dans un modèle murin de xénogreffe de tumeur mammaire humaine HBCx34. UPA ralentit la croissance tumorale, diminue la prolifération cellulaire (Ki67, PCNA) et inhibe l'expression de BCL2-L1. L'ensemble de nos résultats démontrent une action antiproliférative et apoptotique de l'UPA ce qui suggère une utilisation potentielle d'antagonistes de PR dans la prise en charge du cancer du sein. / The role of progestins and the progesterone receptor (PR) in breast tumorigenesis has now been elucidated. PR is expressed as two isoforms PRA and PRB, differing by their structure and their transcriptional activity. They are often co-expressed in normal breast tissue but the predominance of PRA expression is associated with mammary carcinogenesis, a bad prognosis and an endocrine-resistance. Antiprogestins inhibit mammary tumor growth in several experimental models. The aim of this thesis was to investigate the effect of a well-known selective PR modulator (SPRM), Ulipristal acetate (UPA) in two complementary breast cancer models. In vitro, we used the newly established bi-inducible breast cancer cell line “MDA-iPRAB”, and demonstrated an anti-proliferative activity of UPA in progesterone-dependent, PRA-specific MDA-iPRAB cell proliferation. We also studied the expression of PRA-target genes involved in mammary tumorigenesis, and showed a correlation between cell proliferation and the expression of the anti-apoptotic factor BCL2-L1 (transcript and protein). The transcriptional activation of BCL2-L1 was stimulated by the progesterone in MDA-iPRA cell line, inhibited by UPA and was associated with a specific and selective recruitment of PRA to BCL2-L1 regulatory regions (ChIP assays). In vivo, we evaluated the anti-tumoral activity of UPA and a new class of selective and passive progesterone receptor antagonist ‘APRns' in patient-derived breast cancer xenograft in nude mice. UPA slowed down mammary tumor growth, decreased cell proliferation (Ki67, PCNA) and inhibited the BCL2-L1 expression. Further investigation are needed to determine the actions of APRns. In summary, UPA has an antiproliferative and a pro-apoptotic activities, which suggests a potential interest of UPA in breast cancer endocrine therapy.

La chimiorésistance des cancers est caractérisée par une résistance pléïotropique à de multiples médicaments. Ce mécanisme est en partie causé par la surexpression des transporteurs à "ATP binding cassette" (Pgp, MRP1, BCRP...). Les inhibiteurs connus de ces transporteurs comme la cyclosporine A, le vérapamil et le RU486 sont toxiques à doses élevées. Dans cette étude, de nombreux dérivés stéroïdiens synthétisés au laboratoire à base de progestérone ou d'acides biliaires ont été évalués pour leur capacité à inhiber les transporteurs ABC et plus spécifiquement les fonctions de transport par la Pgp ou la BCRP. Plusieurs de ces dérivés synthétisés se sont avérés capables de restaurer complètement la sensibilité des cellules résistantes d'une manière plus importante que la cyclosporine A in vitro. De plus, le meilleur des nos dérivés testés s'est avéré capable in vivo de diminuer significativement la progression tumorale de xénogreffe sur les souris et d'augmenter la durée de survie des souris. Cette étude a ainsi permis d'ouvrir la voie au développement de nouveaux dérivés stéroïdiens peu toxiques ayant la capacité d'inhiber le phénotype MDR et de restaurer la sensibilité des cellules cancéreuses vis-à-vis des agents chimiothérapeutiques utilisés, avec un perspective d'application clinique