Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Transcriptional regulation of gene expression in eukaryotes has evolved over millions of years. The regulatory pathways of nuclear receptors represent an evolutionarily ancient, but conserved mechanism with associated accessory proteins, many of them forming a functional nexus known as the Mediator complex involved in transcription. Despite the versatility of the pathway, e.g. through the adoption of new regulatory functions in phylogenetically more recent Metazoa, we hypothesise that the intrinsic potential of the NR-Mediator axis to directly translate a stimulus to a biological response is conserved across species, and additional regulation could also be achieved through secondary functions of its essential members. To support the hypothesis, we assessed the ligand-binding capability of retinoic X receptor in Trichoplax adhaerens and provided evidence to support the concept that this capability was already present at the base of metazoan evolution. With regards to the potential secondary functions, we took inspiration from previous research and identified the Mediator subunit 28 (MED28) as the only known member having documented nuclear and cytoplasmic dual roles, and thus possessing the potential to transmit signals from the cellular structural states to the nucleus. Due to the lack of...

Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle du facteur de transcription Nur77 au sein des fonctions physiologiques et pathologiques des voies de neurotransmission dopaminergiques des gaglions de la base. Nous basant sur une implication motrice de Nur77 au sein des dyskinésies induites à la L-DOPA (LIDs), nous avons voulu tester in vivo son implication éventuelle dans les phénomènes moteurs et de sensibilisation associés à l’amphétamine ainsi qu’une implication possible du récepteur nucléaire aux rétinoïdes RXR dont nous avons déjà démontré une implication dans les effets moteurs des antipsychotiques. Un deuxième volet de la recherche à consisté en l’étude de l’implication des extracellular signal-regulated kinase (ERK) et de la protéine kinase C (PKC) dans l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs suite à l’activation des cascades de signalisation des récepteurs dopamiergiques D1 et D2 in vivo pour une meilleure compréhension des mécanismes physiopatholoiques liés aux désordres dopaminergiques. Pour ce faire, nous avons, premièrement, soumis des souris sauvages et Nur77-/- à un paradigme de sensibilisation à l’amphétamine ainsi qu’a différents agonistes antagonistes RAR/RXR afin de tester l’implication de Nur77 et d’un éventuel complexe Nur77/RXR dans les effets de l’amphétamine. Deuxièmement, soumis des souris sauvages à une combinaison d’agonistes D1/D2 ou une injection d’antagoniste D2 avec ou sans inhibiteur (ERK1/2 ou PKC) afin de tester l’implication de ces kinases sur l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs par hybridation in situ. Nous avons ainsi pu démontrer 1- un rôle moteur de Nur77 dans les effets liés à l’amphétamine notamment avec une absence de stéréotypies et un allongement de la durée de la phase de locomotion chez les souris Nur77-/-; ainsi qu’un rôle éventuel du complexe potentiel Nur77/RXR dans les D1 à mieux définir. 2- un rôle des kinases ERKs et PKCs dans les cascades de signalisation des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 menant à l’induction des ARNms de Nur77, Nor-1 et Nurr-1. En perspective, ces résultats nous ouvrent la voie vers une implication éventuelle de Nur77 dans les mécanismes d’apprentissage que sont le Long Terme Potentiation (LTP) et la Long Terme Depotentialisation (LTD) liés aux LIDs et à l’amphétamine. / This thesis aims to better understand the role of the transcription factor Nur77 in the physiological and pathological functions of dopaminergic neurotransmission pathways of the basal gaglia. Based on a motor involvement of Nur77 in L-DOPA induced dyskinesias (LIDs), we wanted to test its possible involvement in the motor mechanisms associated with amphetamine, a drug of abuse that targets the direct neuronal population of the basal ganglia such as L-DOPA. Involvement of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and protein kinase C (PKC) has been widely demonstrated in the LIDs and the effects of amphetamine, we wanted to know whether Nur77 mRNA was controlled by these kinases in both the striatonigral and striataux palidal neurons in response to specific activation of the D1 and D2 receptors in vivo. Finally, a possible involvement of RXR has been demonstrated in the motor effects of antipsychotic drugs, so we wanted to test its potential involvement in the effects of amphetamine. To do this, we subjected wild-type mice and Nur77-/- mice to a paradigm of sensitization to amphetamine with or without RXR agonist (DHA) and antagonsite (HX531) to test: 1 - the involvement of Nur77 in the motor effects and the phenomenon of sensitization to amphetamine and 2 - the involvement of any complex Nur77/RXR in these effects. Second, wild-type mice were subjected to a combination of D1/D2 agonists or antagonists D2 with or without ERK inhibitor or PKC inhibitor to test in vivo the induction of the mRNA of the Nurs members family by in situ hybridization. We were able to demonstrate a role of Nur77 in the motor effects associated with amphetamine namely in the absence of stereotypy and a lengthening of the duration of the phase of locomotion in Nur77-/ - mice; and a possible role of the potential complex Nur77/RXR in D1 neurones needed to be better defined. In addition, it is clearly demonstrated that the induction of Nurs members mRNA responds to the activation of signaling cascades of dopaminergic D1 or D2 receptors within the involvement of PKC and ERK kinases is undubtable which opens us the way to a possible involvement of Nur77 in learning mechanisms associated with LIDs and amphetamine that are the Long Terme Potentiation (LTP) and the Long Terme Depotentialisation (LTD).

Nuclear receptors (NRs) are important transcription factors involved in the regulation of a variety of physiological processes such as embryonic development, cell differentiation and homeostasis (for review, see Mangelsdorf et al., 1995 TenBaum and Baniahrned, 1997). In contrast to membrane bound receptors, they bind small lipophilic ligands and function in the nucleus as ligand-modulated transcription factors. The ligands for nuclear receptors include steroids (glucocorticoids, progestins, mineralocorticoids, androgens and estrogens), vitamin D3, retinoids, thyroid hormone, prostaglandins, farnesoids etc. Several other nuclear receptors are classified as orphan receptors for which no ligand has yet been identified. More than 300 nuclear receptors have now been identified and together these proteins comprise the single largest family of metazoan transcription factors, the nuclear receptor superfamily. Recently, a unified nomenclature has been evolved (nuclear receptor nomenclature committee, 1999), a summary of which is presented in Table 1.

Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle du facteur de transcription Nur77 au sein des fonctions physiologiques et pathologiques des voies de neurotransmission dopaminergiques des gaglions de la base. Nous basant sur une implication motrice de Nur77 au sein des dyskinésies induites à la L-DOPA (LIDs), nous avons voulu tester in vivo son implication éventuelle dans les phénomènes moteurs et de sensibilisation associés à l’amphétamine ainsi qu’une implication possible du récepteur nucléaire aux rétinoïdes RXR dont nous avons déjà démontré une implication dans les effets moteurs des antipsychotiques. Un deuxième volet de la recherche à consisté en l’étude de l’implication des extracellular signal-regulated kinase (ERK) et de la protéine kinase C (PKC) dans l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs suite à l’activation des cascades de signalisation des récepteurs dopamiergiques D1 et D2 in vivo pour une meilleure compréhension des mécanismes physiopatholoiques liés aux désordres dopaminergiques. Pour ce faire, nous avons, premièrement, soumis des souris sauvages et Nur77-/- à un paradigme de sensibilisation à l’amphétamine ainsi qu’a différents agonistes antagonistes RAR/RXR afin de tester l’implication de Nur77 et d’un éventuel complexe Nur77/RXR dans les effets de l’amphétamine. Deuxièmement, soumis des souris sauvages à une combinaison d’agonistes D1/D2 ou une injection d’antagoniste D2 avec ou sans inhibiteur (ERK1/2 ou PKC) afin de tester l’implication de ces kinases sur l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs par hybridation in situ. Nous avons ainsi pu démontrer 1- un rôle moteur de Nur77 dans les effets liés à l’amphétamine notamment avec une absence de stéréotypies et un allongement de la durée de la phase de locomotion chez les souris Nur77-/-; ainsi qu’un rôle éventuel du complexe potentiel Nur77/RXR dans les D1 à mieux définir. 2- un rôle des kinases ERKs et PKCs dans les cascades de signalisation des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 menant à l’induction des ARNms de Nur77, Nor-1 et Nurr-1. En perspective, ces résultats nous ouvrent la voie vers une implication éventuelle de Nur77 dans les mécanismes d’apprentissage que sont le Long Terme Potentiation (LTP) et la Long Terme Depotentialisation (LTD) liés aux LIDs et à l’amphétamine. / This thesis aims to better understand the role of the transcription factor Nur77 in the physiological and pathological functions of dopaminergic neurotransmission pathways of the basal gaglia. Based on a motor involvement of Nur77 in L-DOPA induced dyskinesias (LIDs), we wanted to test its possible involvement in the motor mechanisms associated with amphetamine, a drug of abuse that targets the direct neuronal population of the basal ganglia such as L-DOPA. Involvement of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and protein kinase C (PKC) has been widely demonstrated in the LIDs and the effects of amphetamine, we wanted to know whether Nur77 mRNA was controlled by these kinases in both the striatonigral and striataux palidal neurons in response to specific activation of the D1 and D2 receptors in vivo. Finally, a possible involvement of RXR has been demonstrated in the motor effects of antipsychotic drugs, so we wanted to test its potential involvement in the effects of amphetamine. To do this, we subjected wild-type mice and Nur77-/- mice to a paradigm of sensitization to amphetamine with or without RXR agonist (DHA) and antagonsite (HX531) to test: 1 - the involvement of Nur77 in the motor effects and the phenomenon of sensitization to amphetamine and 2 - the involvement of any complex Nur77/RXR in these effects. Second, wild-type mice were subjected to a combination of D1/D2 agonists or antagonists D2 with or without ERK inhibitor or PKC inhibitor to test in vivo the induction of the mRNA of the Nurs members family by in situ hybridization. We were able to demonstrate a role of Nur77 in the motor effects associated with amphetamine namely in the absence of stereotypy and a lengthening of the duration of the phase of locomotion in Nur77-/ - mice; and a possible role of the potential complex Nur77/RXR in D1 neurones needed to be better defined. In addition, it is clearly demonstrated that the induction of Nurs members mRNA responds to the activation of signaling cascades of dopaminergic D1 or D2 receptors within the involvement of PKC and ERK kinases is undubtable which opens us the way to a possible involvement of Nur77 in learning mechanisms associated with LIDs and amphetamine that are the Long Terme Potentiation (LTP) and the Long Terme Depotentialisation (LTD).

Marine environments are under constant pressure from anthropogenic pollution. Chemical pollutants are introduced into the aquatic environment through waste disposal, sewage, land runoff and environmental exploitation (harbours, fisheries, tourism) leading to disastrous effects on the marine wildlife. Developmental malformations, reproduction failure including sex changes and high death rates are commonly observed in aquatic animal populations around the world. Unfortunately, the underlying molecular mechanisms of these pollution effects, in particular for marine invertebrate species, are often unknown. One proposed mechanism through which environmental pollution affects wildlife, is the disruption of nuclear receptors (NRs), ligand-binding transcription factors in animals. Environmental pollutants can directly interact with nuclear receptors, inducing incorrect signals for gene expression and subsequently disrupt developmental and physiological processes. Elucidation of the exact mechanism in invertebrates, however, is sparse due to limited understanding of invertebrate endocrinology and molecular regulatory mechanisms. Here, I have investigated the presence, expression and function of NRs in the Pacific oyster, Crassostrea gigas, and explored their interrelation with known environmental pollutants. Using a suite of molecular techniques and bioinformatics tools I demonstrate that the Pacific oyster possesses a large variety of NR homologs (43 NRs), which display individual expression profiles during embryo/larval development and supposedly fulfil distinct functions in developmental and physiological processes. Functional studies on a small subset of oyster NRs provided evidence for their ability to regulate gene expression, including interactions with DNA, other NRs or small molecules (ligand-binding). Oyster receptors also show a high likeliness to be disrupted by environmental pollutants. Computational docking showed that the retinoid X receptor ortholog, CgRXR, is able to bind and be activated by 9-cis retinoic acid and by the well-known environmental contaminant tributyltin. A potential interaction between tributyltin and the peroxisome proliferator-activated receptor ortholog CgPPAR has also been found. In addition, exposure of oyster embryos to retinoic acids and tributyltin resulted in shell deformations and developmental failure. In contrast, computer modelling of another putative target for pollutants, the retinoic acid receptor ortholog CgRAR, did not indicate interactions with common retinoic acids, supporting a recently developed theory of loss of retinoid binding in molluscan RARs. Sequence analyses revealed six residues in the receptor sequence, which prevent the successful interaction with retinoid ligands. In conclusion, this investigative work aids the understanding of fundamental processes in invertebrates, such as gene expression and endocrinology, as well as further understanding and prediction of effects of environmental pollutants on marine invertebrates.

Après quelques rappels bibliographiques (biologiques et chimiques) sur les rétinoïdes et sur l'angiogenèse (chapitre I), ce travail décrit, dans un premier temps, la synthèse du composé B2, un analogue du DHA (Acide DocosaHexaènoïque) (chapitre II). Du fait de l'activité rétinoïdienne et anti-angiogénique du DHA, de tels analogues (plus stables que le DHA lui-même) pourraient être intéressants dans le domaine de la lutte contre le cancer. Le chapitre III est consacré à l'étude de plusieurs nouvelles réactions multicomposants palladocatalysées permettant de générer, en une seule étape, deux ou trois liaisons Carbone-Carbone de manière totalement régio- et stéréo-sélective à partir des produits souvent commerciaux que sont les halogénures benzyliques et les alynes terminaux. Ces réactions aboutissent à des produits dont le squelette carboné est de type ényne. Le chapitre IV présente les résultats obtenus pour certains de ces énynes dans quatre tests biologiques. Les tests effectués sont : l'affinité pour les récepteurs des oestrogènes, la modulation de l'activité luciférase dans les cellules MELN, l'activité antileishmannienne et la cytotoxicité. Certains produits présentent des activités encourageantes.

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