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

Les hormones ovariennes sont impliquées dans le développement du cancer du sein des femmes porteuses de mutations du gène BRCA1. L’étude du tissu mammaire normal de femmes mutées et non mutées nous a permis de montrer des altérations de la signalisation de l’estradiol et la progestérone dans un modèle de greffes chez la souris. Ces dérégulations concernent l’activité proliférative et l’expression des récepteurs hormonaux, et sont hétérogènes d’une patiente mutée à l’autre. De plus, une diminution de l’expression de la forme phosphorylée en sérine 211 du récepteur des glucocorticoïdes a été mise en évidence dans le tissu muté BRCA1. Ces observations posent la question de la place d’unantiprogestatif/anti-glucocorticoïde tel que l’ulipristal acétate (UPA) dans le traitement préventif des femmes mutées pour BRCA1. Les effets de l’UPA ont été caractérisés in vitro dans les cellules mammaires normales pour préciser les conséquences de son utilisation sur le sein. Son action a ensuite été examinée sur les xénogreffes de sein de patientes mutées et non mutées. Nous montrons que l’UPA est capable d’inhiber la prolifération du tissu muté lorsqu’elle est induite par la progestérone. Ce résultat encourage son utilisation dans la prévention tumorale mais indique une spécificité d’action en fonction des dérégulations hormonales associées au tissu muté. / Ovarian hormones, estradiol and progesterone, are known to promote breast carcinogenesis in BRCA1 mutated women. Using normal mammary gland xenografted in mice, we found that hormonal responses were deregulated in a heterogeneous fashion within BRCA1 mutation carriers. These observations raise the question of a potential use ofantiprogestin treatment as ulipristal acetate (UPA) to prevent breast tumorigenesis in BRCA1mutated women. Studies with this experimental model and epithelial normal breast cells in vitro, revealed that UPA alone had no proliferative activity on breast tissue but was efficient to inhibit proliferative activity when induced by progesterone treatment in mutated tissue. UPAcould be a promising treatment to prevent breast tumorigenesis for some mutated women. In addition, we observed a severe decrease of the phosphorylated Serine 211 glucocorticoid receptor isoform in BRCA1 carriers compared to non mutated tissue. This observation suggests that the glucocorticoid receptor expression and activation should be taken intoaccount in BRCA1 carriers.

La libération d'hormones glucocorticoïdes (GC), en réponse au stress, est un mécanisme important du contrôle de la neurogenèse chez l'adulte. Une question non résolue est de savoir si ces hormones agissent directement sur les précurseurs neuronaux (NPCs) ou indirectement, en agissant sur d'autres types cellulaires, modifiant la libération de facteurs de croissance ou l'activité de réseaux neuronaux. Afin de répondre à cette question, nous avons développé un modèle murin dans lequel le gène du récepteur des GC (GR) est invalidé, de façon inductible, dans les précurseurs neuraux adultes. Nous avons montré qu'en présence ou en absence du GR, un traitement chronique avec des GC affecte de façon similaire la différentiation et la survie des neurones nés chez l'adulte. L'effet connu des GC sur la suppression de la neurogenèse adulte n'est donc pas du à une action directe de ces hormones sur les NPCs. L'absence du GR n'affecte pas non plus le comportement des souris mutantes lorsque les GC circulent à un niveau de base. En revanche, un traitement chronique avec des GC induit chez les animaux contrôles un phénotype anxieux (observé dans les tests de novelty-suppressed feeding, light/dark box, and elevated O-maze) alors que les animaux mutés sont préservé de ce changement comportemental. De façon similaire, un traitement chronique avec des GC facilite l'apprentissage des souris contrôles lors d'un test d'apprentissage par la peur. L'invalidation du gène GR dans les NPC bloque cet effet. L'apprentissage des souris. Ces résultats précisent le rôle du GR dans le contrôle de la neurogenèse dans l'hippocampe adulte et dans la modulation des comportements de type anxieux. / Stress hormones are known as one of the strongest and most ecologically relevant mediators of adult neurogenesis. A lingering question in adult neurogenesis is whether these hormones, known as glucocorticoids (CG), act directly on neural progenitor cells (NPCs), or indirectly through secreted factors or changes in network activity. To address these unknowns, we generated a transgenic mouse model whose GC receptors (GRs) could be inducibly inactivated specifically in NPCs. We investigated the effect of this cell-specific GR knockout model on hippocampal survival and differentiation and found them to be similarly affected by chronic GC treatment compared to controls. This implies that GC-suppressed neurogenesis and its impact on morphology is indirect, and GR in other cells may be mediating the effects. Furthermore, mice with GR inactivation in newborn neurons behaved similarly to controls in all tasks observed under basal levels of GC. When mice were chronically treated with GC, however, controls exhibited an anxious phenotype, whereas transgenic mice behaved like untreated control groups in all anxiety measures except latency to feed in NSF. Neither GC nor inactivation of GR in adult-born neurons altered depression-like behaviors in the forced swim test, nor percent freezing in contextual fear discrimination. Lastly, we found that GC increased the rate of learning in 1-trial contextual fear conditioning, an effect not mediated by reducing GR signaling in the neurogenic pool. These results highlight the functional contributions of adult neurogenesis as well as how their GRs mediate anxiety-relevant behaviors irrespective of suppressed neurogenesis.

Le récepteur des glucocorticoïdes (GR) est un facteur de transcription, activé par la libération de glucocorticoïdes (GCs) en réponse à un stress. Il est impliqué dans la modulation des comportements influencés par le stress tels que les émotions, les comportements sociaux et l’addiction. L’invalidation du GR dans les neurones dopaminoceptifs (GRD1Cre) entraine une diminution des réponses à la cocaïne. Afin d’identifier les gènes cibles du GR, une analyse comparative du transcriptome de souris contrôles et GRD1Cre, en conditions basales, suite à un traitement à la cocaïne ou aux GCs, a été réalisée. Le GR agit principalement comme activateur de la transcription dans les neurones dopaminoceptifs, quelque soit le traitement. De plus, une corrélation entre les gènes régulés par le GR suite à un traitement aux GCs et ceux régulés suite à un traitement à la cocaïne existe. Le GR contrôle l’expression de ses gènes par des mécanismes variés dont certains impliquent le recrutement du complexe de remodelage de la chromatine SWI/SNF. Ce complexe est composé d’une ATPase catalytique qui peut être soit Brahma (BRM), soit BRG1 (Brahma-Releated Gene 1), deux protéines qui partagent un haut degré d’homologie. Nos résultats montrent que le GR interagit avec l’une et l’autre dans le striatum, structure clé dans l’addiction. En utilisant des souris invalidées pour BRM (BRM-/-) et/ou spécifiquement pour BRG1 (BRM-/-BRG1D1Cre et BRG1D1Cre), un rôle différentiel de BRM et BRG1 a été mis en évidence. Alors que BRM n’est pas nécessaire aux réponses à la cocaïne, BRG1 dans les neurones dopaminoceptifs est essentiel aux réponses à cette drogue. BRG1 est également impliqué dans les réponses locomotrices à la morphine. De manière différente, BRG1 et BRM se compensent dans les comportements émotionnels. / The glucocorticoid receptor (GR) is a transcription factor involved in the stress response, activated by glucocorticoids (GCs). Inactivation of GR in dopaminoceptive neurons (GRD1Cre) induces a decrease of behavioral and cellular responses to cocaine. In order to identify the GR target genes, we performed thorough transcriptome analyses using controls and GRD1Cre mice under basal conditions, after treatment of cocaine or GCs. We highlighted that GR acts predominantly as a transcriptional activator within dopaminoceptive neurons. We then identified a closed link between genes induced in responses to an acute stress and in response to cocaine. GR controls expression of its target genes by numerous mechanisms. We examined the putative contribution of the SWI/SNF chromatin remodeler complexes. This multi-subunit complex contains either BRM (Brahma) or BRG1 (Brahma-related gene 1) as central ATPase subunit. We detected an interaction between GR and BRG1, and between GR and BRM in the striatum. To understand the role of BRM and BRG1 proteins, we developed animals with a constitutive BRM inactivation (BRM-/-) and/or with a specific deletion of BRG1 in dopaminoceptive neurons (BRM-/-BRG1D1Cre, BRG1D1Cre mice). A differential role of theses two proteins has been highlighted. While BRM is not required for behavioral responses to cocaine, BRG1 within dopaminoceptive neurons is essential. BRG1 is also involved in locomotor responses to morphine. Nevertheless, inactivation of either BRM or BRG1 gene in dopaminoceptive neurons did not change anxiety-like behaviors.

Les hormones ovariennes sont impliquées dans le développement du cancer du sein des femmes porteuses de mutations du gène BRCA1. L'étude du tissu mammaire normal de femmes mutées et non mutées nous a permis de montrer des altérations de la signalisation de l'estradiol et la progestérone dans un modèle de greffes chez la souris. Ces dérégulations concernent l'activité proliférative et l'expression des récepteurs hormonaux, et sont hétérogènes d'une patiente mutée à l'autre. De plus, une diminution de l'expression de la forme phosphorylée en sérine 211 du récepteur des glucocorticoïdes a été mise en évidence dans le tissu muté BRCA1. Ces observations posent la question de la place d'unantiprogestatif/anti-glucocorticoïde tel que l'ulipristal acétate (UPA) dans le traitement préventif des femmes mutées pour BRCA1. Les effets de l'UPA ont été caractérisés in vitro dans les cellules mammaires normales pour préciser les conséquences de son utilisation sur le sein. Son action a ensuite été examinée sur les xénogreffes de sein de patientes mutées et non mutées. Nous montrons que l'UPA est capable d'inhiber la prolifération du tissu muté lorsqu'elle est induite par la progestérone. Ce résultat encourage son utilisation dans la prévention tumorale mais indique une spécificité d'action en fonction des dérégulations hormonales associées au tissu muté.

Dans le système nerveux central (SNC), l'hippocampe est une structure majeure pour les fonctions cognitives et comportementales. Le Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF), un acteur clé dans ces fonctions neuronales, est fortement exprimé dans l'hippocampe. La structure du gène Bdnf murin est complexe, comportant 8 exons non codants (I à VIII), chacun avec un promoteur spécifique (1 à 8) et un exon IX codant commun. Les glucocorticoïdes (GC) exercent des actions pleiotropes sur ces processus neuronaux en se liant et en activant le récepteur des glucocorticoïdes (GR), et le récepteur des minéralocorticoïdes (MR). Le GR est un facteur de transcription, modulant la transcription de ses gènes cibles, en se liant directement aux éléments de réponse des glucocorticoïdes ou en interagissant indirectement sur d’autres facteurs de transcription. Il a été suggéré que l'expression de Bdnf est régulée par le stress et les concentrations élevées de GC. Cependant, il reste à définir si BDNF est un gène cible du GR et quels sont les mécanismes moléculaires impliqués. Dans ce travail, nous avons démontré que les fortes concentrations de GC diminuent l'expression de l'ARNm de Bdnf via le GR dans divers modèles cellulaires neuronaux. Dans des cultures primaires de neurones hippocampiques de souris et dans les cellules BZ, les transcrits de BDNF contenant l’exon IV et VI sont reprimés par le GR. Par ailleurs les transfections transitoires démontrent que l’activité du promoteur 4 est diminuée par GR. Les expériences de mutagenèse et de ChIP ont révélé que la répression induite par le GR sur l'expression et l’activité transcriptionnelle de Bdnf implique un petit fragment de 74 bp situé dans le promoteur en amont de l'exon IV. La localisation précise de l’interaction génomique du GR et les facteurs de transcription potentiels mis en jeu restent à identifier. Ce travail a contribué à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la régulation de l’expression de Bdnf par GR. Il apporte de nouveaux éléments sur les interactions moléculaires et fonctionnelles entre la signalisation GC et celle de BDNF dans les neurones, d’importance majeure dans la physiopathologie du SNC. / In the central nervous system (CNS), the hippocampus is a structure of major importance for cognitive and behavioral functions. The brain-derived neurotrophic factor (BDNF), a key player in such neuronal functions is highly expressed in the hippocampus. Rodent Bdnf gene structure is relatively complex, composed of 8 noncoding exons (I to VIII), each one with a specific promoter (1 to 8), and one common coding exon IX. Glucocorticoids (GC) exert pleiotropic actions on neuronal processes by binding to and activating the glucocorticoid receptor (GR), as well as the mineralocorticoid receptor (MR). GR functions as a transcription factor, directly by interacting to glucocorticoid response elements or indirectly by interacting with other transcription factors, leading to the regulation of target gene transcription. It has been suggested that Bdnf expression is regulated by stress and high GC concentrations. However, it remains to define whether Bdnf is a GR target gene and what are the underlying molecular mechanisms. Herein, we demonstrate that high GC levels downregulate total Bdnf mRNA expression via GR in various in vitro neuron-like cellular models. In primary cultures of mouse hippocampal neurons and BZ cells, BDNF IV- and VI-containing transcripts are involved in this regulatory mechanism. Moreover, in transient transfections, promoter 4 activity was reduced by activated GR. Furthermore, ChIP analysis and mutagenesis experiments demonstrate that the GR-induced repression on Bdnf expression and transcriptional activities occurs through GR binding to a small 74 bp promoter sequence upstream of exon IV. The exact GR binding site on DNA and its putative transcription factor partners are currently under investigation. Altogether, these findings contribute to a better understanding of the mechanisms by which GR represses BDNF expression. Our study brings new insights into the molecular interactions between GC signaling and BDNF signaling in neurons, both important pathways in the pathophysiology of the CNS.

Lors de la liaison d’un glucocorticoïde (GC) naturel ou synthétique (par exemple, la Dexaméthasone) au récepteur des glucocorticoïdes (GR), les GCs régulent l’expression de gènes cibles soit par (i) transactivation par liaison ‘’directe’’ à un élément de liaison à l’ADN de type ‘’(+)GRE’’, (ii) transrépression ‘’directe’’ par liaison à un élément de type ‘’nGRE’’ ou (iii) transrépression ‘’indirecte’’ par interaction physique directe avec des facteurs de transcription pro-inflammatoires tels que AP-1 et NF-κB. Les effets anti-inflammatoires bénéfiques des GCs sont généralement attribués à la transrépression indirecte, alors que nombre de leurs effets secondaires pathologiques indésirables paraissent liés à la transactivation et/ou à la transrépression directe. Notre laboratoire a récemment découvert qu’un composé non-stéroïdien dénommé CpdX ainsi que ses dérivés deutérés, ne présentent ni la fonction de transactivation, ni celle de transrépression directe du GR, tout en stimulant son activité bénéfique de transrépression indirecte. Notre projet a consisté à caractériser un composé non-stéroïdien dit CpdX, ainsi que ses dérivés, quant à leurs activités thérapeutiques et à démontrer qu’elles sont semblables à celles des glucocorticoïdes anti-inflammatoires, couramment utilisés, tout en étant débarrassés de leurs effets pathologiques secondaires, tels que l’ostéoporose, l’atrophie cutanée et le syndrome métabolique. Pour atteindre nos objectifs, nous avons utilisés des modèles de souris présentant soit les affections cutanées (dermatites de contact ou atopique, psoriasis), l'asthme, l’arthrite rhumatismale, la colite ulcérative ou la conjonctivite allergique, associés à des études d’immunologie et de biologie moléculaire et cellulaire. Mon travail de thèse a démontré que CpdX, et certains de ses dérivés deutérés, présentent une activité anti-inflammatoire dans le traitement de ces modèles ‘’souris’’ (Partie I). Nous avons aussi montré que le traitement par CpdX et ses dérivés n’induit pas les effets secondaires pathologiques des glucocorticoïdes (Partie II), ouvrait ainsi la vue à une nouvelle ère dans le traitement à long-terme de maladies inflammatoires, sans provoquer les effets pathologiques indésirables des traitements actuels aux glucocorticoïdes. / Upon binding of natural or synthetic glucocorticoids (GCs) (e.g. Dexamethasone) to their glucocorticoid receptor (GR), GCs regulate the expression of target genes either by (i) direct transactivation through direct binding to “(+)GRE” DNA binding sites (DBS), (ii) direct transrepression through binding to “IR nGRE” DBSs or (iii) tethered indirect transrepression mediated through interaction with transactivators, such as NFkB, AP1, or STAT3 bound to their cognate DBSs. The beneficial anti-inflammatory effects of GCs have been generally ascribed to tethered transrepression, whereas many of their long-term undesirable side-effects could be due to transactivation and/or direct transrepression. Our laboratory recently reported that a non-steroidal compound, named CpdX, selectively lacks both direct transactivation and direct transrepression functions, while still exerting an indirect transrepression activity. The goal of our project was to characterize CpdX and some of its derivatives as effective anti-inflammatory drugs similar to glucocorticoids, but lacking their main deleterious side-effects, e.g. osteoporosis, skin atrophy and metabolic disorders. To this end, we have used experimental mouse model for skin disorders (atopic dermatitis, contact dermatitis, and psoriasis), asthma, rheumatoid arthritis, ulcerative colitis and allergic conjunctivitis, combined with immunology, molecular and cellular biology. My thesis studies have demonstrated that in mouse models, CpdX and its derivatives exhibit anti-inflammatory activities, which are similar to those of glucocorticoids (Part I). Importantly, we further show that CpdX and its derivatives do not exhibit the long-term debilitating side-effects of glucocorticoids (Part II). Thereby paving the way to a new era in the long-term therapy of major inflammatory diseases.

La NAFLD (non alcoholic fatty liver disease) ou stéatopathie dysmétabolique est la manifestation hépatique du syndrome métabolique. Elle regroupe l’ensemble des lésions hépatiques liées à l’obésité en dehors de toute consommation d’alcool : la stéatose, la NASH (non alcoholic steatohepatitis), la fibrose, la cirrhose et le carcinome hépatocellulaire. Les systèmes immunitaires inné et adaptatif participent activement à la pathologie. J’ai étudié deux axes : l’axe du récepteur des glucocorticoïdes-GILZ dans les cellules de Kupffer et CXCR4-CXCL12 dans les lymphocytes T CD4+.Les cellules de Kupffer (CK) jouent un rôle clé dans la pathologie de la NASH. GILZ (glucocorticoid induced leucine zipper) est exprimé par les monocytes/macrophages et est sous le contrôle du récepteur aux glucocorticoïdes (GR). De plus, GILZ intervient dans l’inhibition des processus inflammatoires. J’ai montré que l’obésité entraîne une diminution de l’expression du GR et de GILZ dans les CK. En utilisant du RU486, un antagoniste spécifique du GR, j’ai prouvé que la diminution de l’expression du GR entraîne la diminution de l’expression de GILZ et sensibilise les CK au LPS. Ce mécanisme joue un rôle déterminant dans le développement de l’inflammation hépatique au cours de l’obésité, en modulant la réponse inflammatoire des CK. Le recrutement de cellules inflammatoires dans le foie est un élément clé de la progression de la NASH. Les lymphocytes T CD4+ issus de souris obèses ont des propriétés chimiotactiques accrues dépendantes de CXCR4. J’ai montré que la NASH augmente les propriétés migratoires dépendantes de CXCR4 des lymphocytes T CD4+ chez l’homme et la souris dans trois modèles murins de NASH. Le traitement de souris obèses par de l’AMD3100, un antagoniste de CXCR4, permet de diminuer le recrutement hépatique de lymphocytes. L’augmentation du chimiotactisme des lymphocytes T CD4+ n’était pas dû, ni à une augmentation de l’expression de CXCR4 et CXCR7, ni même de CXCL12 au niveau du foie. J’ai montré que ce mécanisme dépendait de l’augmentation de l’affinité de CXCR4 pour CXCL12.Ainsi, j’ai mis en évidence deux axes participant à l’inflammation hépatique au cours de l’obésité. Ces axes représentent de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. / NAFLD (non alcoholic fatty liver disease) is the hepatic manifestation of metabolic syndrome. It encompasses the entire spectrum of obesity-related liver lesions : steatosis, NASH (non alcoholic steatohepatitis), fibrosis, cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Innate and adaptative immune systems participate actively to the pathophysiology.I studied two axis : the glucocorticoid receptor-GILZ axis in Kupffer cells and CXCR4-CXCL12 in CD4+ T lymphocytes.Kupffer cells (KC) play a key role in pathophysiology of NASH. GILZ (glucocorticoid induced leucine zipper) is expressed by monocytes/macrophages and is under the control of glucocorticoid receptor (GR). Moreover, GILZ takes part in inhibition of inflammatory processes. I showed that obesity induces a decreased expression of GR and GILZ in KC. Using RU486, a GR antagonist, I proved that decreased expression of GR induces the decreased expression of GILZ and sensitize KC to LPS. This mechanism plays a decisive role in initiation of liver inflammation in obesity, modulating inflammatory response of KC. In obese mice, recruitment of inflammatory cells into the liver is a key element in the progression of NASH. CD4+ T lymphocytes from obese mice have enhanced CXCR4-dependent chemotactic properties. I showed that NASH enhances CXCR4-dependent chemotactic properties of CD4+ T lymphocytes in patients and in three mouse models of NASH. Obese mice treatment with AMD3100, a CXCR4 antagonist, decreases lymphocytes recruitement into the liver. Enhanced chemotactic properties of CD4+ T lymphocytes were not due to increased expressions of nor CXCR4 and CXCR7, neither CXCL12 in the liver. I showed that this mechanism was dependent of an increased affinity of CXCR4 to CXCL12.Therefore, I highlighted two axis participating to obesity-related liver inflammation. These axis represent new potential therapeutic targets.