Les récepteurs nucléaires orphelins Nurrl et Nur77 sont des facteurs de transcription qui remplissent des fonctions différentes au sein des systèmes dopaminergiques adultes. Cela dit, ils sont tous deux impliqués dans les réponses comportementales imputables à ces systèmes. L'objectif de l'étude était de déterminer la possibilité d'une interaction fonctionnelle entre les deux récepteurs en comparant différentes souches de souris transgéniques. Nous avons observé que la suppression du gène Nur77 et la réduction partielle de Nurrl mènent à l'expression d'un phénotype particulier chez les animaux Double Knockout (Nurrl (+/-); Nur77 (-/-))dans divers protocoles expérimentaux évaluant l' activité locomotrice en conditions basales ou sous l' influence d' agents pharmacologiques. Nous avons également mesuré les niveaux d'expression de certaines neuropeptides, l' enképhaline et la dynorphine, qui sont également modulés différemment chez les animaux Double Knockout dans un contexte de stimulation et de blocage des récepteurs dopaminergiques. Nos résultats suggèrent qu'une interaction fonctionnelle et dépendante du contexte entre Nurrl et Nur77 existe.

Les récepteurs nucléaires LXRs sont associés aux métabolismes des lipides, du cholestérol et des hydrates de carbone. Ses agonistes naturels seraient des dérivés oxydés du cholestérol connus sous le nom d’oxystérols. Le cholestérol et les oxystérols sont associés au développement de l’athérosclérose une maladie cardiovasculaire qui a des graves conséquences sur les sociétés modernes. L’un des facteurs de risque majeurs de l’athérosclérose est le diabète de type II. Dans cette étude, qui essaye de faire un lien entre athérosclérose et diabètes, nous avons étudié les effets des LXRs sur le transport du glucose en conditions d’hyperglycémie et d’hyperglycémie/hyperinsulinémie qui sont des caractéristiques du diabète de type II. Nous avons mis en évidence que les transporteurs des hydrates de carbone Glut1, Glut3, Glut5 et Glut9 sont exprimés dans le macrophage humain THP1. Glut5 est connu comme étant un transporteur de fructose et Glut9 comme un transporteur d’urée. Nous avons démontré que Glut1 est impliqué dans le transport glucose des macrophages humain THP-1 et que ce transport est sensible à l’insuline. Tant l’activation spécifique que l’activation non spécifique de LXRs augmentent le transport de glucose dans les conditions étudiées, mais d’une manière différente. Cette étude nous a permis de démontrer qu’il pouvait y avoir un lien entre l’activation des récepteurs nucléaires LXRs sensibles aux oxystérols et une amélioration du transport du glucose dans les macrophages humains. / LXRs are nuclear receptors involved in lipids, cholesterol and carbohydrates metabolism. Their natural agonists are believed to be oxidized derivatives of cholesterol known as oxysterols. Cholesterol and oxysterols are associated with the development of atherosclerosis a cardiovascular disease having devastating consequences in modern societies. One of the major risk factors for atherosclerosis is type II diabetes. In this report, trying to make a link between atherosclerosis and diabetes, we attempt to demonstrate that LXRs may have an effect on glucose transport in conditions of hyperglycemia or hyperglycemia/hyperinsulinemia, two specific characteristics of type II diabetes. We found that in the THP1 human macrophage Glut1, Glut3, Glut5 and Glut9 are expressed. Glut5 is known as a fructose transporter and Glut9 as a urea transporter. We unveil that Glut1 was involved in glucose transport in human THP1 macrophages, and it was sensible to induction with insulin. Both specific and less specific activation of LXR increased glucose transport in hyperglycemic and hyperglycemic/hyperinsulinemic conditions but in a different way. This study demonstrated that activation of LXRs nuclear receptors that are sensible to oxysterols have benefic effects on glucose transport in human macrophages.

Cette thèse démontre que les récepteurs nucléaires Nur77 et Nor-1 ainsi que les neuropeptides dynorphine (DYN) et enképhaline (ENK) sont des facteurs déterminants de la régulation du système dopaminergique. Notre premier manuscrit démontre d’une part que Nur77 et Nor-1 sont très clairement impliqués dans la régulation de l’homéostasie du système dopaminergique et qu’ils y jouent des rôles distincts, voire opposés, dans les conditions basales et dans les réponses comportementales et biochimiques aux psychostimulants. La délétion génétique de Nur77 augmente la proportion des récepteurs D2 en haute affinité (D2high), supprime les stéréotypies et perturbe la persistance de la préférence de place induites par l’administration répétée de psychostimulants. À l’inverse, la délétion de Nor-1 diminue la proportion des récepteurs D2high, atténue les comportements moteurs en réponse à l’amphétamine et supprime la sensibilisation comportementale. La délétion de Nor-1 module également l’expression de la DYN et de l’ENK favorisant ainsi une diminution de la réponse comportementale alors que celle de Nur77 induit l’effet inverse. Ainsi, Nor-1 et Nur77 jouent des rôles opposés, la délétion de Nor-1 tempère les comportements moteurs, celle de Nur77 les exacerbe. Notre second manuscrit démontre d’autre part que la DYN et l’ENK sont toutes deux nécessaires et ont des rôles opposés dans la manifestation des comportements de base médiés par la dopamine. Par contre, dans les conditions d’une exposition répétée aux psychostimulants, la DYN et l’ENK agissent de concert en potentialisant l’exacerbation de l’activité locomotrice et sont donc toutes deux indispensables à la sensibilisation comportementale. Nos travaux révèlent également l’existence d’interactions entre les neurotransmissions enképhalinergique et dynorphinergique et donc entre les deux voies de sortie indirecte et directe des ganglions de la base. Aussi, les neuropeptides DYN et ENK sont modulés différentiellement par la délétion de Nur77 et de Nor-1 et inversement leur délétion régule de manière différente l’expression de ces facteurs de transcription. Ceci suggère l’existence d’une relation de régulation réciproque entre les récepteurs nucléaires et ces neuropeptides. Nur77 et Nor-1 sont donc des régulateurs clés de la transmission dopaminergique et des réponses comportementales aux psychostimulants et ce, principalement via la modulation des récepteurs dopaminergiques et des neuropeptides striataux. / This present study demonstrates that the nuclear receptors Nur77 and Nor-1 and the neuropeptides dynorphin (DYN) and enkephalin (ENK) are crucial in dopaminergic system regulation. On one hand, our first manuscript shows that Nur77 and Nor-1 are deeply involved in the homeostatic regulation of the dopaminergic system and play distinct, mostly opposite roles, in basal dopaminergic neurotransmission and in psychostimulants-induced behavioral and biochemical effects. In particular, Nur77 deletion exacerbates the behavioral effects of both acute and chronic amphetamine (AMPH) administrations while Nor-1 deletion has the opposite effect. In fact, Nur77 deletion favors the upregulation of the proportion of D2 receptors in high affinity state (D2high) and suppress AMPH-induced stereotyped behavior. On the contrary, Nor-1 deletion downregulates the D2high receptors proportion, attenuates locomotor activity in response to chronic AMPH administration and consequently suppresses the development of behavioral sensitization. Nor-1 deletion modulates DYN and ENK expression in a way that promotes decreased behavioral responses to psychostimulants and that is opposite to the effects of Nur77 deletion on these very same neuropeptides. Also, Nur77 deletion suppresses the persistance of cocaine-induced place preference wherese Nor-1 deletion has no effect. Thus, Nor-1 and Nur77 mostly play opposite roles, Nor-1 deletion dampens ambulatory activity whereas Nur77 deletion exacerbates it. On the other hand, our second manuscript shows that DYN and ENK are both necessary and play opposite roles in dopamine-mediated basal behaviors. However, during chronic psychostimulants exposure, DYN and ENK both contribute to the exacerbation of locomotor activity and they are consequently both essential for the expression of behavioral sensitization. Besides, our results highlight a cross-talk between ENK and DYN neurotransmissions and thus between the indirect and direct output pathways of the basal ganglia. Interestingly, we also show that the striatal DYN and ENK deletions could differentially modulate Nur77 et Nor-1 expression. This suggests that the nuclear receptors and the neuropeptides ENK and DYN share an intimate reciprocal regulation relationship. Collectively, our results strongly establish that Nur77 and Nor-1 are key regulators of the dopaminergic neurotransmission and of behavioral responses to psychostimulants and this, mostly via the modulation of dopaminergic receptors and striatal neuropeptides.

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.

Le cancer de la prostate est un enjeu de santé publique majeur au Canada où il constitue la troisième cause de décès liée au cancer. Bien que les premiers stades de la maladie puissent être traités efficacement, les stades plus avancés restent difficiles à soigner. Face à ce problème majeur, le présent projet de recherche s'est intéressé au potentiel thérapeutique des activateurs de FXR (CDCA et GW4064). Dans les cellules cancéreuses LAPC-4, nous avons mis en évidence leur capacité à 1) bloquer le cycle cellulaire en phase Gl grâce à la répression de gènes du cycle cellulaire; 2) provoquer l'apoptose caspase-dépendante et 3) réprimer la transcription du récepteur aux androgènes. Bien qu'ils augmentaient la prolifération dans une autre lignée cancéreuse (LNCaP), ils diminuaient l'effet pro-prolifératif des androgènes. Ces résultats méritent donc d'être approfondis afin de mieux cerner l'utilité des activateurs de FXR dans le traitement du cancer de la prostate.

Le cancer de la prostate constitue une cause de morbidité et mortalité importante dans les pays industrialisés, incluant le Canada. La thérapie de première ligne du cancer avancé consiste en un blocage de la formation et/ou de l'action des androgènes (thérapie hormonale), les hormones mâles, qui jouent un rôle primordial dans la prolifération des cellules cancéreuses de prostate. Cependant, cette approche pharmacologique efficace dans un premier temps favorise l'apparition de tumeurs réfractaires au traitement. À ce stade, il n'existe pas de thérapies efficaces permettant l'élimination des cellules cancéreuses. Dans ce contexte, le projet de recherche présenté ici avait pour but d'identifier de nouvelles approches thérapeutiques ciblant, non pas la formation des hormones, mais leur élimination par la voie de glucurono-conjugaison. Nos travaux ont identifiés les activateurs des récepteurs nucléaires FXR et VDR comme des inhibiteurs de l'expression et de l'activité des enzymes humaines UDP-glucuronosyltransférases (UGT)2B15 et UGT2B17, qui sont responsables de F inactivation des androgènes dans la prostate humaine. Ces résultats suggéraient que l'activation de ces 2 récepteurs dans la prostate provoquait une diminution du métabolisme des androgènes et favorisait donc l'effet pro-prolifératif de ces hormones. L'inverse ayant été démontré dans le cas des activateurs du VDR, nous avons voulu vérifier cette hypothèse pour les activateurs de FXR, un récepteur dont le rôle dans la prostate n'avait jamais été étudié. Nous avons observé que ses agonistes provoquaient une diminution significative de la croissance des cellules cancéreuses de la prostate androgéno-dépendantes et indépendantes. Comme mécanismes sous-jacents, nos résultats suggèrent que FXR inhibait la progression du cycle cellulaire et induisait l'apoptose. Nous avons identifié le récepteur des androgènes, une cible prioritaire pour le traitement du cancer androgéno-indépendant, comme étant un important gène négativement régulé par FXR. En conclusion, nos travaux ont démontré que les activateurs des récepteurs VDR et FXR diminuent le métabolisme glucurono-conjugué des androgènes dans les cellules de prostate, mais conservent des effets anti-prolifératifs importants. Par ailleurs, nous avons identifié FXR comme une cible pharmacologique prometteuse pour traiter le cancer de la prostate. Des tests in vivo seront nécessaires afin de vérifier la sécurité et l'efficacité de cette approche.

FXR est un récepteur nucléaire qui s’est démontré avoir des effets ambivalents dans le contexte de différents cancers. Son effet dans le cancer de la prostate (PCa) est peu documenté. Nous avons observé une répression des enzymes UGT2B15 et 2B17, les enzymes d’élimination des hormones androgènes; ces dernières ont un rôle prépondérant dans la croissance du PCa, suggérant que l’activation de FXR pourrait avoir un effet pro-prolifératif dans le PCa. Ce projet vise à évaluer le potentiel de trois agonistes (6-ECDCA, CDCA, GW4064) dans des lignées de PCa androgéno-dépendantes (LNCaP, LAPC-4) et androgéno-indépendantes (DU-145, VCaP et LN95). À l’opposé des résultats attendus, un effet antiprolifératif fut observé caractérisé par un arrêt du cycle cellulaire et une induction de l’apoptose. Une inhibition transcriptionelle du récepteur aux androgènes fut obtenue, exposant un avantage de FXR sur les traitements actuels du PCa. Les résultats recueillis ici proposent FXR comme nouvelle cible thérapeutique pour le PCa. / FXR is a nuclear receptor that exerts ambivalent effects in multiple cancers. FXR signaling in prostate cancer (PCa) is not yet defined, but recent observations indicate that its activation represses two major androgen-metabolizing enzymes, namely UGT2B15 and 2B17. Based on this observation, we proposed that FXR acts as a pro-carcinogenic agent that may promote the development of androgen-dependent PCa tumors. The aim of this project is to evaluate the potential of three FXR agonist’s (6-ECDCA, CDCA, GW4064) in androgen-dependent (LNCaP, LAPC-4) and androgen-independent (DU-145, VCaP, LN95) PCa cell lines. Unexpectedly, anti-proliferative effects were observed, characterized by a cell cycle blockade and an induction of apotosis. Furthermore, a negative transcriptional regulation of the androgen receptor was observed, exposing an advantage of FXR over the actual PCa treatment. Results collected here propose FXR as a new target to medicate PCa.

La stéroïdogenèse dans les cellules de Leydig est liée au récepteur nucléaire NR4A1. Ce récepteur nucléaire régule la transcription du gène Star qui code pour une protéine essentielle à la stéroïdogenèse. L’expression de Nr4a1 est régulée par trois promoteurs distincts dont l’activité est hormonalement régulée. Deux de ces promoteurs ont été récemment décrits et ont été nommés Nr4a1 IB et Nr4a1 IC (le promoteur original a été renommé Nr4a1 IA). Des analyses qPCR ont montré que ces promoteurs sont actifs dans les cellules de Leydig MA-10 et qu’ils répondent à une stimulation hormonale. Ces promoteurs ont été isolés et fusionnés au gène rapporteur luciférase, et des délétions 5’ progressives ont été produites. Par transfections transitoires dans les cellules de Leydig MA-10 et MLTC-1, deux zones régulatrices importantes ont été localisées pour le promoteur Nr4a1 IB : l’une pour l’activité basale et l’autre, pour l’activation hormonale par l’AMPc et la LH. Bien que la transcription de Nr4a1 soit principalement activée par la voie de l’AMPc, une stimulation par la LH active d’autres voies qui peuvent influencer son profil d’expression. La majorité des études publiées n’ont pas exploré ces voies. À cet égard, la voie PKC est en mesure d’augmenter la quantité d’ARNm et l’activité promotrice de Nr4a1. Par ailleurs, l’inhibition des kinases PKA et PKC suite à une stimulation par la LH montre un profil d’ARNm qui peut être expliqué par l’existence du promoteur Nr4a1 IB récemment identifié dans les cellules de Leydig. Ces données supportent l’existence d’une régulation de l’expression de Nr4a1 impliquant d’autres seconds messagers que l’AMPc et le calcium. Par ailleurs, de nouveaux facteurs de transcriptions ont été testés comme régulateurs des promoteurs alternatifs de Nr4a1. Ces facteurs de transcription son SRF, CLOCK et BMAL1, et c-MAF. Ces informations contribuent à une meilleure compréhension de la régulation de la stéroïdogenèse.

Chaque année, les compagnies novatrices mettent sur le marché des nouvelles molécules à visée thérapeutique, pour le bien-être de tous. Dans le développement de ces nouveaux médicaments, les études de métabolisme et l'évaluation des interactions médicamenteuses potentielles constituent une étape essentielle et requise pour l'approbation réglementaire. L'approche expérimentale est basée sur l'utilisation des modèles animaux et les données recueillies servent à la prédiction de la cinétique et de la toxicité chez l'humain. Plusieurs espèces, incluant la souris, le rat, le chien, le lapin, le porc et le singe, sont ainsi utilisées. Cependant, cette approche souffre de quelques limites, en particulier des différences inter-espèces au niveau des enzymes impliqués dans la biotransformation des médicaments chez l'humain, dont les cytochromes P450. De ce fait, il n'est pas rare d'utiliser plusieurs modèles animaux pour prédire la cinétique et la toxicité chez l'homme. Le cobaye (cavia porcellus), qui présente plusieurs avantages au niveau de sa physiologie, pourrait ainsi constituer un modèle animal de plus pour ces études. L'objectif de cette étude est donc de caractériser la sous-famille des cytochromes P450 2C, le transporteur membranaire MDRl/P-gp ainsi que les récepteurs nucléaires PXR et CAR chez le cobaye. Cette étude s'inscrit dans un effort de fournir des données fondamentales afin de supporter l'utilisation de cet animal comme modèle de métabolisme des médicaments. Pour ce faire, les séquences des gènes codant pour ces protéines ont été déterminées par des techniques de biologie moléculaire. L'immunobuvardage de type Western a permis de démontrer l'expression des protéines CYP2C, P-gp/MDRl et PXR. Des études fonctionnelles pour le CYP2C ont été réalisées par l'incubation de microsomes hépatiques de cobaye avec le diclofenac et le tolbutamide, deux substrats du CYP2C9 chez l'homme, en présence des inhibiteurs spécifiques au CYP2C9 ; le sulfaphénazole, l'acide tiénilique et le fluconazole, et au CYP3A4; le kétoconazole. Ces études ont démontré la formation de 4'-hydroxydiclofénac et de 4'-hydroxytolbutamide, deux metabolites du CYP2C9, et l'inhibition de ces réactions par l'acide tiénilique seulement. Des études fonctionnelles de P-gp/MDRl ont été réalisées avec l'essai d'accumulation de calcéine-AM dans des cellules HEK293 transfectées avec le gène ABCB1/MDR1 de cobaye. Elles ont démontré une activité de transport à l'égard de ce substrat, et une inhibition par le verapamil, un inhibiteur de la P-gp. Les études de distribution de la P-gp/MDRl, par les techniques de PCR et d'immunobuvardage de type Western, ont démontré l'expression de cette protéine dans l'intestin, le foie, le poumon, le ventricule, l'oreillette, le cervelet, le lobe du cerveau et la glande surrénale du cobaye. Bref, ces résultats montrent que le cobaye exprime un enzyme fonctionnel de la sous-famille des cytochromes P450 2C, le transporteur membranaire P-gp/MDRl fonctionnel et les récepteurs nucléaires PXR et CAR. En se basant sur ces résultats et considérant l'importance de ces protéines dans la biotransformation des médicaments, il est raisonnable de postuler que cela renforce la pertinence d'utiliser cet animal comme modèle dans de telles études.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / La migration nucléaire du récepteur nucléaire CAR est l'événement central du modèle expliquant l'induction des gènes CYP2B par les inducteurs de type phénobarbital. Chez des souris CAR-négatives, l'induction des CYP2B est absente. Récemment, des résultats en contradiction avec ce rôle de CAR dans l'induction du gène Cyp2bl0 furent publiés sans que cette interprétation ne soit mentionnée. Afin de vérifier la validité de ces données cruciales, certaines des expériences présentées dans la publication susmentionnée furent répétées. Les résultats obtenus suggèrent que CAR est requis pour qu'il y ait induction du niveau d'ARNm de CYP2B10. Le rôle de la protéine de Wemer dans la transcription fut aussi étudié. Les résultats obtenus suggèrent qu'elle est impliquée dans la transcription des gènes CYP2B et qu'elle se fixe à différents facteurs transcriptionnels. Finalement, le rôle du GR dans l'induction des CYP2B fut étudié. Les résultats obtenus montrent que la GRU flanquant CYP2B2 possède un site accessoire putatif.