Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les prostaglandines (PG) jouent un rôle clé dans la régulation de la prolifération cellulaire, la différenciation et la régénération dans les systèmes gastro-intestinaux et cardio-vasculaires, et les réponses inflammatoires et immunitaires. Après un demi-siècle de développement, il a été démontré que PGs ont un large éventail de puissantes propriétés pharmacologiques sur l'inflammation, le glaucome, l'ostéoporose, le cancer, le diabète de type 2 et les maladies neuro-dégénératives. Les structures intéressantes et complexes de la PG et de leur disponibilité très limitée dans la nature ont suscité des chimistes organiques pour créer des méthodes de synthèse les plus élégantes afin de répondre à la recherche scientifique et les exigences pharmaceutiques. Dans cette thèse, nous avons réalisé la synthèse totale de la prostaglandine E2 (PGE2) en 24 étapes avec un rendement total de 1,33%, avec seulement 5 purifications chromatographiques pour l'ensemble du processus. Une synthèse efficace en one-pot des lactones de Corey a été mise au point à partir des dérivés chloro-cétoacide, en présence d'Oxone. Une méthode pratique pour la résolution racémique de l’acide 2-oxotricyclo [2.2.1.03,5]heptane-7-carboxylique avec haute valeur e.e. (> 99%) a également été développée. Les acides nucléiques et les glucides sont présents dans tous les systèmes vivants et jouent des rôles très importants en biologie comme l'expression des gènes et des processus de reconnaissance intracellulaires. Beaucoup d’efforts récents ont été consacrés au développement de mimes d'oligosaccharides et d’oligonucléotides synthétiques pour diverses applications biologiques, thérapeutiques et diagnostiques. Dans cette thèse, nous avons décrit la synthèse d'une nouvelle série d’oligosaccharides et d’oligonucléotide liés par des liaisons N-oxyamide. A partir de la diacétone D-glucose, les D-ribofuranoid glycoaminooxy acides ont été préparés comme une nouvelle famille de briques constitutives de sucre. Des homo-oligomères (de dimères à l'hexamère) ont été générés en tant que mimes d'oligosaccharides. Les nucléosides aminooxy acides ont été synthétisés pour la première fois, via la N-glycosylation des glycoaminooxy acides avec les cinq bases nucléiques. Le couplage entre les nucleosides aminooxy acides conduit aux dinucléosides liés par une liaison N-oxyamide. / Prostaglandins (PGs) play key roles in the regulation of cell proliferation, differentiation, and regeneration in gastrointestinal and cardiovascular systems, and a fundamental role in inflammatory and immune responses. After half century of development, PGs have been demonstrated to have a wide range of potent pharmacological properties on inflammation, glaucoma, osteoporosis, cancer, type 2 diabetes and neurodegenerative disorders. The interesting and complex structures of PGs and their very limited availability in nature have sparked the organic chemists to create more elegant synthesis methods to meet the scientific research and pharmaceutical demands. In this thesis, we have realized the total synthesis of prostaglandin E2 (PGE2) in 24 steps with a total yield of 1.33%, with only 5 chromatographic purifications for the whole process. An efficient one-pot synthesis of Corey lactones have been realized from the chloro-ketoacid derivatives in the presence of Oxone. A practical method for the resolution of racemic 2-oxotricyclo[2.2.1.03,5]heptane-7-carboxylic acid with high e.e. value (> 99%) has also been developed. Nucleic acids and carbohydrates are existing in all the living systems and play very important biological roles as gene expression and intracellular recognition processes. Much recent efforts have been devoted to the development of oligosaccharide mimetics and synthetic oligonucleotides for various biological, therapeutic and diagnostic applications. In this thesis, we have described the synthesis of a new series of N-oxyamide linked oligosaccharide and oligonucleotide mimetics. From the readily available diacetone D-glucose, D-ribofuranoid glycoaminooxy acid derivatives have been successfully prepared as a novel family of sugar building blocks. Homo-oligomers (dimer to hexamer) have been generated as oligosaccharide mimetics. Nucleoside aminooxy acids have been synthesized for the first time by N-glycosylation of sugar aminooxy acids with five common nucleic bases. Coupling reaction of nucleoside aminooxy acid derivatives furnished the desired N-oxy amide-linked dinucleosides.

Les prostaglandines (PGs) sont des médiateurs cellulaires locaux importants pour la reproduction femelle. Leur transport transmembranaire constitue une étape importante dans la modulation de leurs actions. Parmi les transporteurs potentiels, les Solute Carriers Organic Anion Transporting Polypeptides (SLCO) sont surexprimés à la fin du cycle, et les ATP Binding Cassettes (ABCs) plutôt en début de cycle oestral dans l'endomètre bovin. L'ocytocine (OT) stimule la production des PGs, l'expression de la cyclo-oxygénase 2 (COX2) et de MRP4/ABCC4 dans la lignée de cellules épithéliales bEEL mais n'a pas d'effet sur PGT/SLC02Al , le transporteur de PGs. L' interféron trophoblastique augmente PGT/SLC02Al mais pas MRP4/ABCC4. PGT/SLC02Al et MRP4/ABCC4 ont un profil d'expression inversé dans le tissu et dans les cellules. L' inhibition de la production des prostaglandines par NS398, un inhibiteur de COX2, ne réprime pas la stimulation de MRP4/ABCC4 et de COX2 par l'OT. L'OT stimule l'expression de MRP4/ABCC4 indépendamment de la production des prostaglandines. La modulation de MRP4 est corrélée avec l'expression de COX2.

La perte de l'homéostasie suite à une infection ou une blessure est toujours accompagnée par une réponse inflammatoire dont la fonction est de rétablir l'intégrité du tissu et des processus physiologiques. Le système immunitaire inné est un élément critique de la réponse inflammatoire et ses activités incluent le confinement et l'élimination de l'agent infectieux et/ou blessant et la promotion de la réparation du tissu. Ces rôles différents de l'immunité innée surviennent à travers des phases différentes, chacune caractérisée par son propre amalgame d'effectifs moléculaires, cellulaires et de systèmes physiologiques. L'efficacité de la réponse inflammatoire est dépendante de son habilité à coordonner ces différents effecteurs. La cytokine pro-inflammatoire interleukine 1 beta (IL-ß) est un des plus importants coodonnateurs de la réponse inflamatoire. Son activité pléiotropique affecte essentiellement tous les types cellulaires. Les travaux menant à cette thèse de doctorat ont étudié le rôle de la signalisation intracellulaire activée par l'IL-ß dans la coordination de la réponse inflammatoire dans deux contextes de pathologie différents. Une première étude a investigué le rôle de cette signalisation dans la modulation de l'activité neuronale en réponse à une lésion excitotoxique. Cette étude a démontré que l'activation d'une voie de signalisation en aval de la protéine accessoire IL-1 RAcPb promeut la transcription du gène neuroprotecteur codant pour la calpastatine. Cela confère aux neurones une protection tardive, augmentant ainsi leur survie à long terme suite à une lésion excitotoxique. Une deuxième étude a ciblé les mécanismes moléculaires et cellulaires activés dans la vasculature cérébrale par l'IL-ß circulant lors d'une activation systémique de l'immunité innée et qui mènent à la synthèse de prostaglandines de type E₂. L'activité de ces dernières est critique pour la stimulation de l'axe corticotrope et le relâchememt systémique de glucocorticoïdes, qui pourront alors inhiber la réponse inflammatoire et ainsi empêcher son emballement. Cette étude a démontré que l'activation de la voie de signalisation MyD88 par l'IL-ß dans les cellules endothéliales, mais pas dans les macrophages périvasculaires, est nécessaire et suffisante pour assurer une production normale de PGE₂ et l'activation de l'axe corticotrope. Ensemble, ces études supportent l'hypothèse que l'IL-ß est un coordonnateur clé de la réponse inflammatoire et contribuent à notre compréhension des mécanismes que cette cytokine régule pour promouvoir le retour à l'homéostasie.

Chez les ruminants, la prostaglandine lutéolytique F₂α (PGF₂α) est produite dans l'endomètre par les cellules endometriales épithéliales en réponse à l'oxytocine (OT). Par ailleurs, la prostaglandine potentiellement lutéoprotective et pro-nidation PGE₂ est stimulée dans les cellules stromales de l'endomètre en réponse au signal d'origine embryonnaire interféron-t (IFNt). Afin de pousser plus loin les études in vitro amorcées avec des cultures primaires, nous avons établi des lignées stables de cellules endométriales de l'endomètre bovin. Les cellules épithéliales (bEEL) et stromales caronculaires (CSC) ont servi à l'étude de la signalisation et de la régulation transcriptionnelle responsable de la production des prostaglandines (PGs). Des études phénotypiques et fonctionnelles ont révélé qu'autant les cellules bEEL que les CSC ont retenu les caractéristiques distinctives des cultures primaires. Les cellules bEEL s'avèrent "un modèle antilutéolique in vitro" typique car l'IFNt y inhibe la production de PGF₂α. induite par l'OT en 3-6 h. De plus, l'effet inhibiteur de l'IFNt n'est pas médié par la diminution du récepteur à l'oxytocine ou l'expression de la cycloxygénase-2 (COX2) tel que stipulé chez le mouton. Les résultats suggèrent plutôt que l'IFNt peut interférer dans l'axe de signalisation de la production de PGF₂α induite par l'OT. De ce fait, nous avons étudié le mécanisme de transduction du signal de PGF₂α induit par l'OT dans les cellules bEEL. Le relâchement de PGF₂α induit par l'OT est dépendant de l'activation de Ras par la régulation extracellulaire du signal du module kinase V% (ERK 1/2). La transactivation d'EGFR, ainsi que l'activation de c-Src et PI3K sont requis pour l'activation de RAS. En résumé, les résultats suggèrent que la sous-unité activé Gαiβy serait impliquée dans la production de PGF₂α induite par l'OT. À l'instar de ce qui a été observé in vivo, l'IFNt à concentration élevée stimule préférentiellement la production de PGE₂ dans les cellules CSC alors qu'il induit COX2 de manière concentration-dépendante dans les deux types de cellules bEEL et CSC. Il est donc tentant de spéculer que la reconnaissance maternelle de la grossesse chez les ruminants est un phénomène physiologique transitoire d'inflammation régulé par l'effet paracrine de l'IFNt induisant le PGE₂ stromal.

La leucémie lymphoïde chronique (LLC) est la forme adulte la plus fréquente dans le monde occidental. Les patients atteints présentent un parcours clinique très variable. Il s’avère important d’identifier de nouveaux marqueurs pronostiques et de nouvelles cibles thérapeutiques afin d’optimiser à la fois la prise en charge du patient et le traitement. Une étude antérieure de notre groupe révèle une surexpression en ARN du marqueur UGT2B17dans les lymphocytes d’un sous-groupe de patients LLC. Les niveaux d’expression UGT2B17 élevés sont associés à un mauvais pronostic et une réponse réduite aux traitements utilisant la fludarabine (FC/FCR). Bien que les UGT soient connus pour leur rôle important dans l’inactivation et l’élimination des médicaments, ces enzymes régulent aussi l’équilibre de molécules endogènes, notamment les hormones stéroïdiennes. L’hypothèse du projet de doctorat stipule qu’UGT2B17 module des fonctions cellulaires favorisant la progression de la LLC et la résistance aux médicaments. Ces effets peuvent être médiés via sa fonction enzymatique i) en modifiant certains substrats endogènes, entraînant un effet sur les voies cellulaires, influençant le profil oncogénique des cellules LLC et ii) en inactivant les composés pharmacologiques, entraînant ainsi une réponse réduite au traitement anti leucémique. Une première étude a permis d’établir les liens entre les niveaux d’expression d’UGT2B17, l’exposition hormonale, et la survie des patients leucémiques (n=156). Nos travaux révèlent une perturbation des niveaux hormonaux chez les patients atteints de LLC comparés aux sujets sains. De plus, les niveaux de certaines hormones stéroïdiennes sont associés à la survie des patients et ce, de manière différente selon le sexe. Cela suggère un dimorphisme sexuel quant à l’influence des voies hormonales sur la progression de la maladie. Toutefois, ces effets semblent indépendants du statut génétique et d’expression d’UGT2B17, l'UGT prédominante dans les lymphocytes B. Conformément à la signature pronostique défavorable associée à UGT2B17 in vivo, sa surexpression dans des modèles cellulaires est associée à une prolifération accrue des lymphocytes B. Les analyses transcriptomiques révèlent qu'un taux élevé d'UGT2B17 est associé à une altération de gènes liés à la prostaglandine E2 (PGE₂), à la fois dans les modèles et dans une cohorte de 448 patients LLC. Les analyses fonctionnelles montrent que le PGE₂ favorise l’apoptose des cellules leucémiques de patients et réduit la prolifération des modèles cellulaires. Son effet est partiellement aboli par l’expression élevée d’UGT2B17. Les analyses enzymatiques démontrent qu’UGT2B17 inactive PGE₂ par sa conjugaison à l’acide glucuronique (GlcA), ce qui entraîne la formation de deux glucuronides (G). Ceci est soutenu par l’inactivation efficace de PGE₂ en PGE₂-G dans les cellules de patients atteints de LLC exprimant UGT2B17. Pour cette seconde étude, nous concluons que la glucuronidation du PGE₂ par l’enzyme UGT2B17 altère les effets anti-oncogéniques de PGE2 dans les cellules leucémiques, contribuant possiblement à la progression de la maladie chez les patients atteints de LLC présentant des niveaux élevés d'UGT2B17. Nous avons par la suite étudié l’implication de l’enzyme UGT2B17 dans l'inactivation de la fludarabine et de thérapies ciblées émergentes, et si cette voie affecte la réponse au traitement. Des niveaux élevés d'UGT2B17 sont associés à une sensibilité réduite à la fludarabine, l'ibrutinib et l'idelalisib dans deux modèles cellulaires lymphoïdes. Comme chez les patients atteints de LLC traités à la fludarabine, l'exposition des modèles à la l'ibrutinib et l'idelalisib induit l'expression d’UGT2B17. Nos résultats révèlent que l'UGT2B17 affecte possiblement la signalisation de la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK) et que son expression est régulée par un promoteur alternatif. Outre la fludarabine, l'ibrutinib et l'idelalisib, nous avons démontré la formation de glucuronides par spectrométrie de masse pour un nombre important de médicaments utilisés en LLC. La majorité de ces antileucémiques sont conjugués par UGT1A4, alors que la fludarabine, le venetoclax, le cerdulatinib et le chlorambucil sont également conjugués par UGT2B17. Les glucuronides de la fludarabine et de l’ibrutinib sont détectés en circulation des patients LLC traités. Ces données supportent un mécanisme spécifique pour la modification de la réponse au médicament par UGT2B17 impliquant l’inactivation directe du médicament dans les cellules B néoplasiques, contribuant ainsi à la réponse au traitement chez les patients atteints de LLC présentant des niveaux élevés d'UGT2B17. Cependant, nos résultats suggèrent des mécanismes additionnels pour les molécules qui ne sont pas des substrats de l’enzymeUGT2B17.