La transplantation allogénique de cellules souches hématopoïétiques est une technique très efficace pour traiter différents cancers du sang. Malheureusement la réaction du greffon contre l’hôte (GVHD) demeure la cause principale de morbidité et de mortalité post-greffe. La GVHD entraîne une diminution de la reconstitution immunitaire ce qui accentue considérablement l’immunosuppression associée à ce traitement et de ce fait augmente les risques d’infection et de rechute. Notre laboratoire a démontré précédemment que les niveaux élevés d’IL-7 dans des hôtes lymphopéniques interféraient avec la capacité des cellules dendritiques (DC) à soutenir la prolifération homéostatique (PH) des lymphocytes T CD4+. Puisque les niveaux d’IL-7 sont aussi élevés dans un contexte de GVHD, nous avons émis l’hypothèse que la signalisation de l’IL-7 sur les DC pouvait contribuer à diminuer la reconstitution immunitaire des lymphocytes T CD4+. Pour répondre à cette question, nous avons utilisé le modèle murin de GVHD C57BL/6 (B6) dans B6D2F1. Afin de régénérer une niche hématopoïétique permissive à la PH des lymphocytes T CD4+, nous avons transplanté des souris B6D2F1 avec de la moelle osseuse de souris B6 IL-7Rα-/-. La GVHD a été induite en transférant des lymphocytes T B6 réactifs aux cellules B6D2F1. Dans les souris contrôles, la PH des lymphocytes T CD4+ est maintenue. Par contre, la PH est absente dans les souris en GVHD malgré la présence d’une niche périphérique qui ne répond pas à l’IL-7. L’absence de PH des lymphocytes T CD4+ durant la GVHD est associée à une diminution du nombre de DC. En utilisant un test de cytotoxicité in vivo nous démontrons que les DC B6 générées dans une hôte B6D2F1 sont éliminées par les lymphocytes T B6 alloréactifs. En conclusion, nos résultats démontrent que l’immunosuppression associée à la GVHD est en partie causée par une élimination des DC par les lymphocytes T allogéniques. Nous postulons donc que la perte des DC, et non la signalisation de l’IL-7 sur les DC, est le facteur limitant la PH des lymphocytes T CD4+ durant la GVHD. / Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (SCT) is an effective treatment for numerous types of haematological malignancies. However, graft-versus-host disease (GVHD) remains the major cause of morbidity and mortality following SCT. GVHD is associated with poor immune reconstitution and its adverse effect on T cell regeneration greatly exaggerates the immunodeficiency normally associated with SCT. As a result, patients experiencing GVHD present deficit in T cells that can last for several years. Our laboratory has demonstrated that elevated systemic IL-7 found during lymphopenia can interfere with the capacity of dendritic cells (DC) to support the homeostatic proliferation (HP) of CD4+ T cells. Since IL-7 levels are also elevated during GVHD, we hypothesized that IL-7 signaling in DC could also contribute to diminished T cell reconstitution in this setting. We used the well describe GVHD mouse model C57BL/6 (B6) into B6D2F1 to study the contribution of IL-7 signalling in DC on CD4+ T cell regeneration during GVHD. To regenerate a peripheral niche permissive for CD4+ T cells HP, we transplanted B6D2F1 mice with bone marrow (BM) from B6 IL-7Rα-/- mice. Finally, GVHD was induced with 1x106 of alloreactive B6 T cells. In control mice transplanted with IL-7Rα-/- BM cells, CD4+ T cells HP is efficiently supported. In contrast, CD4+ HP is completely abrogated in GVHD mice despite the presence of a peripheral niche that does not signal IL-7. Loss of CD4+ HP during GVHD was associated with diminished number of DC. Using an in vivo cytotoxic assay, we demonstrated that B6 DC can be eliminated by alloreactive B6 T cells when these cells developed into B6D2F1 hosts. In conclusion, our data demonstrates that the immunosuppression associated with GVHD is in part related to the elimination of donor-derived DC by donor alloreactive T cells. Therefore, we postulate that loss of DC, and not IL-7 signaling in DC, represents the limiting factor that contains CD4+ HP during GVHD.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'élaboration de couches minces des biomatériaux biomimétiques nanostructurées par des techniques lasers pulsés et leur évaluation de point de vue physico-chimique et biologique (biocompatibilité, prolifération et différentiation cellulaires avec des biomatériaux). Le but vise à développer une nouvelle méthode de recouvrement d'implants osseux par des techniques laser pulsé avancées (PLD - Pulsed Laser Deposition et MAPLE - Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation). Ces techniques sont utilisées pour la synthèse d'un système biphasique composé de nanoparticules d'hydroxyapatite (HA) associées à des protéines d'adhérence type fibronectine (FN) et vitronectine (VN) déposées sur un substrat type titane. Le support métallique permettra de maintenir la rigidité mécanique, l'hydroxyapatite favorisera la bio-intégration dans le tissu osseux et les protéines accélèreront l'adhérence cellulaire. L'objectif principal est d'accélérer l'adhérence des cellules et formation des tissus sur les implants. Les études de prolifération et différentiation cellulaire suggèrent une prédisposition des cellules à la prolifération induite par les revêtements VN et à la différentiation stimulée par les revêtements FN. Les effets significatifs sur l'attachement, l'adhésion et la prolifération observés dans nos études sont très importants pour la première phase de stabilité mécanique d'un implant. Les couches HA/protéines déposées par laser pourraient permettre de réduire cette phase.

Les mouvements morphogénétiques se caractérisent, au niveau tissulaire, par une succession de dynamiques cellulaires, précisément agencées temporellement et spatialement. Ce travail de thèse vise à étudier, par la modélisation mathématique, comment les mouvements morphogénétiques globaux s'expliquent par l'intégration des dynamiques cellulaires locales (prolifération, migration, différenciation,...). Le tissu est modélisé par un système multi-agents où chaque cellule est individualisée. Cette structure est couplée avec un système d'équations aux dérivées partielles qui décrit un contrôle chimique global. <br /> <br />Cette méthode a été appliquée principalement à la croissance radiale secondaire des conifères qui est générée par divisions et croissances successives des cellules d'un tissu spécialisé nommé cambium. Le cambium est modélisé par un système dynamique discret. Un modèle continu aux dérivées partielles rend compte du transport d'une hormone dont la concentration contrôle les taux de croissance des cellules cambiales. <br /> <br />La croissance radiale est un mouvement morphogénétique essentiellement régi par la prolifération cellulaire. Nous avons également considéré l'invagination épithéliale où dominent la migration et la déformation cellulaire. Nous avons enfin étudié l'importance des relations de voisinage dans les processus de différenciation.

Les tumeurs solides sont souvent confrontées à un environnement déficient en oxygène, dit hypoxique. Hypoxia-Inducible Factor 1 (HIF1) est le facteur de transcription clé de l’adaptation cellulaire à l’hypoxie, régulant de nombreux gènes impliqués dans l’angiogenèse, le métabolisme cellulaire ou la régulation du pH. Ma thèse s’articule en trois axes autour de HIF1 et de la reprogrammation métabolique hypoxique. J’ai d’abord étudié Factor-Inhibiting HIF1 (FIH), l’un des deux senseurs d’oxygène régulant HIF1. Nous avons montré que FIH est essentiel dans le développement tumoral en inhibant à la fois l’activité transcriptionnelle de HIF1 et la voie p53-p21. J’ai ensuite étudié le « shift » du métabolisme cellulaire vers la glycolyse induit par HIF1, générant une addiction pour le glucose. Nos travaux ont montré que paradoxalement, les cellules hypoxiques synthétisent du glycogène via HIF1 constituant ainsi une réserve de glucose intracellulaire. Le glycogène confère alors une résistance accrue des cellules tumorales suite à une carence en glucose. Enfin, j’ai pu montrer que l’AMPK, « gardien de la balance énergétique », n’est pas nécessaire au maintien d’un niveau viable d’ATP suite à l’inhibition de la glycolyse, via le blocage de l’export de lactate, mais exerce, un effet protecteur en absence de glucose. Cependant, l’inhibition conjointe du transporteur de lactate, MCT4, et de l’AMPK réduit fortement le développement tumoral dans un modèle de xénogreffes chez la souris, suggérant un rôle crucial de ces deux acteurs dans ce contexte. L’ensemble de ces travaux a permis d’identifier plusieurs cibles potentielles impliquées dans la plasticité métabolique en hypoxie. / Cells of solid tumors are often exposed to an environment deficient in oxygen, i.e. hypoxic. The Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1) is the major transcription factor involved in cellular adaptation to hypoxia. HIF-1 regulates a wide array of genes involved in angiogenesis, cellular metabolism or pH regulation. My thesis is organized into three axes around HIF-1 and metabolic reprogramming in hypoxia. I first studied Factor-Inhibiting HIF-1 (FIH), one of two oxygen sensors regulating HIF-1. We showed that FIH is essential for tumor development through inhibition of the HIF-1 transcriptional activity as well as through the suppression of the p53-p21 axis. I then studied the HIF-1-induced « shift » in cellular metabolism toward glycolysis, which generates a type of “glucose addiction”. We showed that paradoxically, tumor cells store glycogen in hypoxia through a HIF-1 dependant mechanism. Glycogen served as a reservoir of intracellular glucose, which allows hypoxic cells to survive periods of glucose starvation. Finally, I studied AMPK «the guardian of energy », and showed that surprisingly, this kinase is not necessary in maintaining a viable level of ATP when glycolysis is inhibited (by blockade of lactate export). However, as expected, AMPK protected cells during glucose starvation. Moreover, combined inhibition of the lactate transporter MCT4 and of AMPK reduced dramatically tumor development in a xenograft model, suggesting a crucial role for these two actors in the context of growth of tumor cells in a hostile environment. Taken together these results identified several potential drug targets involved in the metabolic plasticity of hypoxic cells.

Dans le but de maintenir leur métabolisme et leur prolifération exacerbée, les tumeurs sont dépendantes d’un apport accru en acides aminés. Afin d'optimiser cet apport, les tumeurs surexpriment certains transporteurs clés tels que l'hétérodimère multifonctionnel CD98/LAT1. CD98 (SLC3A2) agit comme co-récepteur des intégrines β et amplifie leur signalisation régulant ainsi la migration et l'adhésion cellulaire. La protéine LAT1 (SLC7A5) est quant à elle responsable du transport des acides aminés (AA) essentiels. Des études antérieures ont suggéré que la fonction CD98/intégrines du complexe est essentielle à la croissance tumorale, alors que LAT1 aurait un rôle mineur dans ce contexte. Cependant, les besoins nutritifs accrus des cellules tumorales nous ont conduit à émettre l’hypothèse contraire selon laquelle l’avantage prolifératif donné par ce complexe serait en réalité supporté par l’activité du transporteur LAT1 et non pas par l’interaction CD98/intégrine. Dans ce contexte, j’ai montré que l’invalidation génétique ou pharmacologique de LAT1 dans différentes lignées tumorales entraine une suppression totale du transport de la leucine, sodium-indépendant. Ceci entrainant une perte d’homéostasie des AA avec l’activation de la voie de stress GCN2, l’inhibition de mTORC1 et la suppression de la croissance tumorale. De plus, l’invalidation génétique de CD98 ne s’est traduite par aucun phénotype visible. Cependant, la suppression de l'activité résiduelle de LAT1 de ces cellules est suffisante pour abolir leur potentiel tumoral. Ainsi, mes résultats démontrent le rôle clé de LAT1 dans la croissance tumorale en faisant ainsi une cible thérapeutique prometteuse. / Tumours rely on external amino acids (AA) uptake to maintain their exacerbated metabolism and proliferation. To optimize AA uptake, tumors overexpress key carriers such as the multifunctional CD98/LAT 1 heterodimer. CD98 (SLC3A2) acts as a co-receptor of β integrins and enhances signaling that promotes cellular migration and invasion. LAT1 (SLC7A5) is responsible for the transport of essential AA. Previous studies have suggested that the CD98/integrin axis of the complex is essential for tumour growth, while LAT1 activity is dispensible. However, the increased nutritional requirements of tumor cells led us to hypothesize that the proliferative advantage given by this complex is in fact supported by the AA transporter activity of LAT1 and not by the CD98/integrin activity. In this context, I have shown that genetic or pharmacological invalidation of LAT1 in various tumor cell lines leads to a complete removal of the sodium-independent leucine transport. This leads to a loss of AA homeostasis with activation of the GCN2 stress pathway, inhibition of mTORC1 and supression of tumour growth. In addition, genetic invalidation of CD98 did not result in any detectable phenotype. However, inhibition of the residual activity of LAT1 in CD98 knockout cells is sufficient to abolish their tumorigenicity. Thus, my results clearly demonstrate the fundamental role of LAT1 in tumour growth and advocate the pharmacology development of LAT1 transporter inhibitors as very promising anticancer agents.

Le métabolisme oxydatif joue un rôle important dans l’hématopoïèse normale et leucémique. L’homéostasie des espèces réactives de l’oxygène (ROS) est un élément crucial qui repose sur une balance finement régulée entre leur élimination et leur production. A ce niveau, des études ont montrés une différence entre cellules souches leucémique (CSL) présentant un faible niveau de ROS et cellules différenciées leucoblastiques présentant un plus fort niveau de ROS. Dans cette étude nous avons montré que les NADPH oxydases sont des producteurs majeurs de ROS des cellules de leucémies aiguës myéloïdes. Les cellules leucoblastiques, quelque soit le stade de différenciation présentent une activité NADPH oxydase constitutive qui contribue à leur niveau de ROS élevé et favorise leur prolifération en accélérant le cycle cellulaire. A l’inverse, les analyses réalisées sur des CSL grâce à des modèles murins de leucémies primaires induites par les oncogènes Hoxa9 et Meis1 suggèrent qu’il existerait une plus faible activité oxydase dans les cellules souches leucémiques. / Oxydative metabolism play a key role in normal and leukemic hematopoiesis. Reactive oxygen species (ROS) homeostasis is a crucial point which is the result of a finely regulated balance between elimination and production. Recent studies establishe a difference in ROS level between leukemic stem cells (LSC, ROSlow) and differentiated leucoblasts (higher level). In our study we have shown that NADPH oxidases are major ROS producers in acute myeloid leukemic cells. Leukoblasts, wathever their differentition stage, have a constitutive NADPH oxydase activity that contributes to the ROS level and promotes the proliferation by accelerating the cell cycle. Conversly, the analyses of LSCs performed by using murins primary leukemia induced by Hoxa9 and Meis1 oncogens suggest a potential lower NADPH oxidase activity in LSCs.

Les organismes vivent dans des environnements dynamiques. Or la plupart des approches expérimentales étudient la fonction et la sélection des gènes dans des environnements statiques. De ce fait, la sélection naturelle agissant en environnements fluctuants reste mal comprise. L´objectif de mon projet a été de déterminer si certains gènes sont particulièrement importants pour la fitness (taux de croissance) de cellules de levures en environnements oscillants. Un crible génomique, basé sur une automatisation de micro-cultures et sur un multiplexage de banques de séquençage, m´a permis de mesurer la fitness de milliers de mutants nuls en conditions de stress périodique. J´ai trouvé que la prédictibilité de la fitness en environnements périodiques, à partir de la fitness en environnements statiques, diffère selon les gènes et les conditions. Ainsi, certains mutants présentent des croissances similaires en conditions statiques mais différentes en conditions dynamiques. Curieusement, quelques gènes jouent un rôle bivalent : ils favorisent fortement la croissance lors de fluctuations lentes et ils la défavorisent lors de fluctuations rapides. J´ai également observé de nombreux mutants avec une croissance plus élevée qu´attendue aux fréquences de fluctuations les plus rapides. Cet effet s´explique partiellement par une perte de sensibilité environnementale de ces mutants, qui continuent à se diviser rapidement malgré la présence d´un stress. Ces résultats montrent comment la sélection naturelle agit sur les mutations en environnements fluctuants. Ils ouvrent la porte à des études mécanistiques de la prédictibilité de la fitness en environnements périodiques. / Organisms live in dynamic environments. However, most experimental approaches study the function and selection of genes in steady environments. Therefore, natural selection acting on fluctuating environments remains poorly understood. The objective of my project was to determine if some genes are especially important for fitness (growth rate) of yeast cells in oscillating environments. A genomic screen, based on an automation of micro-cultures and on a multiplexing of sequencing libraries, allowed me to measure fitness of thousands of null mutants in periodic stress conditions. I found that predictability of fitness in periodic stress, from fitness in steady environments, varies depending on the specific genes and conditions considered. This way, some mutants have similar growth in steady conditions, and different growth in dynamic conditions. Curiously, some genes play a bivalent role: they strongly favor growth during slow fluctuations, and reduce it during fast fluctuations. I also observed many mutants with higher growth than expected at the highest frequencies of fluctuations. This effect can be partially explained by a loss of environmental sensitivity of those mutants, that continue to divide quickly despite the presence of a stress. Those results show how natural selection can act on mutations in fluctuating environments. They open the door to mechanistic studies of the predictability of fitness in periodic environments.

La Conférence du Désarmement en tant que « forum unique de négociation multilatéral sur le désarmement » subit une impasse de plus de 15 ans. Elle demeure sans aucun résultat après la dernière négociation du TICE qui s’est terminé en 1996. C’est la raison pour laquelle, tout d’abord nous essayons d’analyser les cadres de négociation et les contenus des traités dans le domaine du désarmement et de la non-prolifération en présentant en deux titres, pour analyser la formation de la normativité et des accords dans ce domaine. En effet, cette thèse couvre tous les types d’armes et ses traités pour la limitation ou l’interdiction de l’arme de destruction massive, y compris les armes nucléaires, biologiques et chimiques, et conventionnelles. La portée de ces instruments varie aussi à partir de traités comme le TNP jusqu’au soft law comme le programme d’action pour les armes légères et de petit calibre. En ce qui concerne la formation de la normativité, le dernier titre essaye d’analyser aussi l’aspect juridique de la négociation et le mécanisme pour renforcer le respect du traité. Ce sont les éléments essentiels pour la naissance de la normativité primordiale des accords en tant que documents juridiquement contraignants, et leur validité. Nous essayons aussi l’analyse du soft law et de la jurisprudence de la Cour internationale de Justice comme source de normativité dans l’ensemble de normes autour du désarmement et de la non-prolifération. C’est ainsi que cette thèse va essayer l’étude minutieuse des problèmes autour de la formation et de la normativité des accords multilatéraux dans le domaine du désarmement et de la non-prolifération. / The Conference on Disarmament as “the single multilateral forum of negotiation on disarmament” suffers from more than 15 years’ stalemate. Its annual session ends without any result every year after the last negotiation of the CTBT until 1996. That is the reason why this doctoral dissertation tries to analyze the framework of negotiation first of all and then the content of the treaties in the field of disarmament and non-proliferation. It also tries to analyze for the normativity of the various instruments in this field. In fact, this dissertation covers every type of weapons and the treaties for their limitation and prohibition starting for weapons of mass destruction to conventional weapons. The coverage of the instruments also varies from the treaties such as NPT to the soft law like the program of action for small arms and light weapons. As for the formation of the normativity, the last part tries to analyze the legal aspect of the negotiation and the mechanism to strengthen the compliance of the treaty. They are the essential elements for the primordial normativity of the treaties as legally binding documents and their validity. The analysis also covers the soft law and legal cases sentenced by the International Court of Justice as a source of normativity in the holistic approach so as to clarify the norms related to disarmament and non-proliferation. In this way this doctoral dissertation tries the in depth study of the process for the formation and the normativity of the multilateral treaties in the field of disarmament and the non-proliferation.

L’obésité est un facteur de risque pour de nombreuses maladies telles que le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires. La prokinéticine-2 a été caractérisée comme une hormone anorexigène qui joue un rôle dans la régulation de l’appétit et le métabolisme énergétique via une action sur le récepteur PKR2 au niveau centrale.Cette étude consiste à étudier l’implication de la PK2 et de PKR1 dans le tissu adipeux et dans la physiopathologie de l’obésité. Les souris PKR1-/- dans lesquelles le gène codant pour PKR1 est totalement inactivé, présentent une obésité par hyperplasie, du fait de la prolifération des préadipocytes. Les souris PKR1-/- présentent un état diabétique, avec une insensibilité à l’insuline accrue et une forte intolérance au glucose. Les souris aP2-PKR1-/- dans lesquelles PKR1 est spécifiquement inactivé dans le tissu adipeux, présentent, elle aussi, une obésité hyperplasique, due de la prolifération des préadipocytes. In vitro, nos résultats montrent que la PK2 est capable d’inhiber la différenciation des préadipocytes en inhibant la prolifération des préadipocytes lors de la phase d’expansion clonale mitotique. Nos résultats permettent d’envisager un rôle de la PK2 et de son récepteur PKR1 dans le traitement de l’obésité. / Obesity is a risk factor for various disorders such as type 2 diabetes and cardiovascular diseases. The prokineticins, prokineticin-1 and prokineticin-2 bind two similar G protein-coupled receptors, PKR1 and PKR2. Prokineticin-2 is an anorexigenic hormone that plays a role in appetite regulation and energy metabolism, via a direct hypothalamic mechanism. Since adipocytes express mainly PKR1, we investigated the role of PKR1 in adipocyte functions. PKR1-null mutant mice exhibit increased body weight that is due to an increased visceral fat mass. Mutant adipose tissue is characterized by adipocyte hyperplasia due to an increase in number of proliferating preadipocyte. Mutant adipocytes exhibit downregulation of insulin signaling that is associated with glucose and insulin tolerance. Adipocyte-specific aP2-PKR1 knockout mice present also an increased visceral adipose tissue that lead to a slight increased body weight. Fat mass is also characterized by an hyperplasia and an increased preadipocyte proliferation. This mice present slight metabolic changes. Utilizing 3T3-L1 murine preadipocytes, our study reveals that prokineticin-2 exerts an antiadipogenic function in murine cells. Inhibition of adipogenesis mediated by prokineticin-2 involved PKR1. Prokineticin-2 also inhibits proliferation of preadipocytes. These results suggest that prokineticin-2 via PKR1 signaling plays a crucial role in adipogenesis and adipose tissue hyperplasia.