Les vaisseaux sanguins sont tapissés d'une monocouche de cellules endothéliales qui est principalement responsable du maintien de la pression artérielle et des fonctions cardiaques via la relâche de médiateurs, en particulier le monoxyde d'azote (NO) et l'endothéline (ET). Le NO est un puissant vasodilatateur des cellules musculaires lisses suite à sa liaison à la guanylate cyclase tandis que l'ET-1, un vasopresseur très puissant, agit via deux récepteurs: ETA et ETB. La littérature traitant de la réactivité croisée entre l'ET-1 et le NO ne cesse d'augmenter. Brièvement, il a été rapporté que l'ET-1, via ses récepteurs ETB entraîne la libération d'une faible quantité de NO et que ce dernier, régule à la baisse la production d'ET-1 des cellules endothéliales. Dans ces conditions, le NO semble être un répresseur du système des endothélines. À l'inverse, plusieurs pathologies vasculaires et cardiaques sont associées avec une augmentation de l'ET-1 par exemple l'infarctus du myocarde et le choc endotoxique. Des études indépendantes rapportent, dans ces mêmes conditions, une production accrue de NO pouvant aller jusqu'à 100 fois. L'aspect contradictoire de ces effets est très intrigant et pourrait être explicable en partie par le fait qu'il existe deux familles d'isoenzymes responsable de la synthèse du NO appelés monoxyde d'azote synthase (NOS). Nous avons formulé l'hypothèse que la iNOS et la eNOS ont des effets opposés sur la régulation du système des endothélines. Les interactions entre l'ET-1 et les différentes NOS sont complexes et encore mal comprises dû au manque d'inhibiteurs vraiment sélectifs. Lors de notre étude nous utilisons des souris ayant une répression homozygote chronique pour le gène codant pour la iNOS ou eNOS en comparaison avec des souris de type sauvage. Ceci nous permet d'étudier l'influence des NOS et/ou de leur NO sur la régulation de la réponse pressive à l'endothéline et de l'expression de ces récepteurs. Les souris iNOS (-/-) ont des paramètres hémodynamiques de base semblables à celle de type sauvage. Cependant, notre étude a révélé que le contenu protéique cardiaque en récepteur ETA est réduit tandis que ETB est inchangé comparé au souris sans modification génique. En ce sens, nous observons une réduction de réponse pressive à l'endothéline-1 chez ces souris anesthésiées sans changement de la réponse pressive à l'IRL-1620, un agoniste sélectif des récepteurs ETB. D'un autre côté, l'inactivation du gène codant pour la eNOS entraîne chez ces souris un état hypertensif. Nos études moléculaires démontrent chez ces animaux, des niveaux de récepteurs ETA augmentés, et ETB réduits dans les tissus cardiaques des souris eNOS (-/-). De plus, leur réponse pressive suite à l'administration intraveineuse d'endothéline-1 ou d'IRL-1620 est augmentée ou réduite, respectivement. Chez les animaux conscients, les deux modèles murins ont répondu avec la même amplitude à l'effet hypotensif d'un traitement à l'antagoniste ETA, l'ABT-627. La pression des souris eNOS (-/-) est toutefois normalisée suite à trois jours de traitement. D'un autre côté, l'administration d'un antagoniste ETB, l'A-192621, augmente la pression artérielle moyenne dans une plus grande mesure chez les eNOS (-/-) comparé aux souris iNOS (-/-) ou de type sauvage. En outre, nous avons notés une augmentation significative de l'endothéline immunoreactive dans les artères mésentériques chez les souris eNOS (-/-) comparés aux souris iNOS (-/-), ces dernières ont des niveaux semblables à leur consoeurs non manipulées génétiquement. Notre étude montre que la répression de la iNOS ou de la eNOS a des impacts distincts sur l'endothéline-1 et ses récepteurs. Nous avons aussi montré que le coeur est le principal organe atteint; subissant ces modulations importantes des récepteurs de l'endothéline dans les conditions d'inactivation de la iNOS ou la répression de la eNOS chez des souris adultes. [Symboles non conformes]

Les membres de la famille des 5-phosphatases d’inositols polyphosphates et de phosphoinositides sont des enzymes caractérisées par la présence de deux domaines catalytiques conservés qui hydrolysent un phosphate en position 5 sur un noyau inositol. SKIP (Skeletal Muscle and Kidney enriched Inositol Phosphatase), également appelée Pps (Putative PI 5-phosphatase) est un des derniers membres de la famille des 5-phosphatases à avoir été découvert à ce jour. Cette enzyme hydrolyse majoritairement le phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2) et le phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate (PtdIns(3,4,5)P3). Les phosphoinositides (PtdIns) représentent environ 10% des lipides membranaires et sont impliqués dans de nombreuses cascades de signalisation cellulaire conduisant, entre autres, à la prolifération, l’apoptose, la différenciation, la sécrétion, le trafic vésiculaire et la mobilité cellulaire. Des études de surexpression de SKIP en cellules tendent à montrer que cette protéine pourrait jouer un rôle de régulateur négatif dans la formation du cytosquelette d’actine et/ou dans la voie de signalisation de l’insuline. Afin d’étudier in vivo la fonction de la protéine SKIP chez la souris, nous avons décidé de générer des souris transgéniques surexprimant cette protéine de manière conditionnelle. Dans ce but, nous avons infecté des embryons murins par des lentivirus porteurs d’un transgène SKIP et avons obtenu, après réimplantation des embryons infectés dans des femelles pseudogestantes, deux lignées de souris transgéniques. Celles-ci ont ensuite été croisées avec des souris exprimant la recombinase Cre de manière ubiquitaire afin de pouvoir activer la transcription de SKIP dans l’ensemble des organes. Des expériences de Western blot, de dosage d’activité 5-phosphatase ainsi que des PCR en temps réel sont venus confirmer la présence de la protéine transgénique et de son activité catalytique. L’ensemble des expériences qui ont été menées du point de vue phénotypique tend à montrer que dans notre modèle, la surexpression de SKIP ne provoque aucune anomalie évidente du point de vue anatomique, glycémique ou immunologique. Toutefois, des expériences concernant la physiologie rénale ont été réalisées sur base des résultats d’immunohistochimie et nous ont permis de détecter une anomalie dans les mécanismes de réabsorption d’eau ainsi que dans l’expression et la phosphorylation des canaux hydriques AQP2.

Les tumeurs thyroïdiennes représentent les tumeurs endocrines les plus fréquentes. Parmi ces tumeurs les adénomes autonomes sont des tumeurs bénignes se développant secondairement à l’activation constitutive de la voie de l’AMPc. Cette activation est secondaire à des mutations somatiques survenant à différents niveaux de la cascade de signalisation induite par l’activation du récepteur TSH. La pathologie thyroïdienne maligne est essentiellement représentée par les carcinomes papillaires de la thyroïde pour lesquelles de nombreuses modifications génétiques ont été décrites, les plus fréquentes étant les réarrangements impliquant la tyrosine kinase Ret. Différents modèles de souris transgéniques ont été développés et représentent d’excellents outils pour étudier in vivo l’expression génique secondaire aux mutations initiales. Nous avons choisis d’utiliser la technologie des microarrays pour analyser simultanément l’expression de milliers de gènes dans différents modèles de souris transgéniques développant des pathologies thyroïdiennes bénignes et malignes . Au cours de cette thèse de doctorat, nous avons déterminé à l’aide de microarrays le profil d’expression génique de souris exprimant à la surface des cellules thyroïdiennes de manière spécifique le récepteur A2a de l’adénosine, ce qui mène à l’activation constitutive de la voie de l’AMPc et au développement d’une hyperthyroïdie sévère associée à un énorme goitre. Cette étude nous a permis d’identifier des gènes dont le rôle potentiel dans le développement de tumeur bénigne était jusqu’à lors inconnu. Nous avons également comparé deux modèles murins développant des tumeurs malignes de la thyroïde. D’une part les souris exprimant le réarrangement Ret/PTC3, très commun dans les carcinomes papillaires de la thyroïdes issus de la première vague de cancer survenu après la catastrophe de Chernobyl, d’autre part les souris exprimant l’oncoprotéine E7 dérivée de l’HPV16 responsable du cancer du col de l’utérus. Les différences et les similarités entre ces deux lignées et différentes pathologie humaine ont été décrites. La PCR quantitative en temps réel a été utilisé pour confirmer et quantifier la différence d’expression des gènes d’intérêts entre les thyroïdes de souris contrôles de même souche et les thyroïdes issues de souris transgéniques. La PCR en temps réel permet de monitorer à l’aide d’un signal fluorescent émis lors de l’hydrolyse d’une sonde, la quantité d’amplicons produite dans la réaction. La courbe d’amplification se caractérise par une phase exponentielle, suivie par une phase non exponentielle se terminant par un plateau. Contrairement aux idées reçues, nous avons pu démontrer que le plateau était expliqué par la déplétion de la sonde hydrolysée par la Taq polymérase lors de la réaction d’amplification. Dès lors que l’hydrolyse de la sonde reflète quantitativement la synthèse d’amplicons, la fluorescence produite dans la phase exponentielle de la réaction reflète la concentration des amplicons produits. Nous avons donc, sur base de ces observations pu estimer la quantité d’ADN complémentaire engagé dans la réaction en se basant directement sur les données de fluorescence d’une seule courbe de PCR en temps réel sans passer par une courbe de calibration utilisant une quantité connue d’ADN complémentaire.

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

La SLA est une maladie neurodégénérative se caractérisant par la perte progressive et sélective des neurones moteurs. une mutation dans le gène codant pour VAPB a été associée avec la SLA. VAPB est une protéine du réticulum endoplasmique (RE) qui jouerait un rôle dans le transport de protéines et dans la réponse du RE aux protéines mal repliées. J'ai utilisé la technique de transfert viral de gène pour induire l'expression de VAPB humaine (hVAP-Bwt et hVAP-BP56S) dans les neurones moteurs in vitro. Nous avons observé que hVAPBP56S forme des agrégats cytoplasmiques et que la surexpression de hVAPBwt et hVAPBp56s induit la mort des neurones via un mécanisme dépendant du RE et du calcium. Dans les cellules Cos-7, l'expression de hVAP-Bwt et hVAP-Bp(-s bloque l'activité du protéasome via l'activation d'un stress du RE et la séquestration de la sous-unité 20S. Enfin, nous avons développé des souris transgéniques hVAPBp56s mais elles ne développent aucun phénotype moteur / ALS is a neurodegenerative disease characterized by a selective loss of motor neurons. A mutation in VAPB protein has been associated with ALS. VAPB, an endoplamic reticulum (ER) resident protein is proposed to play a role in protein transport and in the unfolded protein response. To manipulate VAPB (hVAPBwt and hVAPBp56s) expression in motor neurons in vitro, I used the viral gene transfer technology. hVAPBp56s induces selective motor neuron death which involved an ER-related pathway dependent on calcium signals. Studies on Cos-7 cells showed that hVAPBwt and hVAPBp56s impair the proteasome activity through the activation of ER stress and the sequestration of the 20S subnit. Moreover, we developed transgenic mice overxpressing hVAPBp56s which do not display any motor disorder.

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

Le suivi des flux calciques dans le cerveau de l’animal en mouvement nécessite de nouvellessondes. Nous utilisons la bioluminescence observée chez la méduse Aequorea victoria etimpliquant la protéine aequorine. Une fusion entre l’aequorine et la protéine fluorescente GFP(GA) permet d’obtenir un senseur calcique bioluminescent dont la stabilité et les propriétésspectrales sont adéquates pour de nombreuses applications. L’émission de bioluminescencepermet de suivre la propagation de l’information nerveuse de cellule en cellule, en temps réeldans des réseaux de neurones.Nous avons tout d’abord montré au moyen de construction de lignées transgéniques murinesque la protéine chimère GA peut être exprimée dans des microdomaines cellulaires pouranalyser l’activité neuronale. Nos résultats montrent pour la première fois qu’il est possibled’enregistrer in vivo et de manière non invasive dans l’animal en mouvement deschangements dans la concentration de calcium mitochondrial. Nous avons ensuite réalisé unciblage post synaptique du senseur par fusion à la protéine PSD95. Ce ciblage permet dedétecter l'entrée de calcium au niveau du récepteur NMDA.Parallèlement, nous avons cherché à améliorer les propriétés du senseur GA pour détécterl’activité calcique dans l’animal in toto. Nous identifié un nouvel analogue de lacoelenterazine conduisant à un décalage du spectre de bioluminescence de l’aequorine vers lerouge. Et par ailleurs, nous avons testé l’activité de l’aequorine en fusion avec diversesprotéines fluorescentes. Nous disposons avec ce travail de nouveaux senseurs bioluminescentspour le suivi de l’activité cérébrales dans des études comportementales. / Monitoring calcium fluxes in the brain of freely moving animals requires the development ofnew probes. We use the bioluminescence of the protein aequorin observed in the jellyfishAequorea victoria. A fusion between aequorin and GFP fluorescent protein (GA) provides abioluminescent calcium sensor whose stability and spectral properties are adequate for manyapplications. The emission of bioluminescence is suitable to track in real-time the propagationof nervous impulses from cell to cell in neural networks.We first showed by transgenic murine lines construction that the chimeric protein GA can beexpressed in cell microdomains to analyze neuronal activity. Our results show for the firsttime it is possible to record in vivo and non-invasively in the moving animal, changes in theconcentration of mitochondrial calcium. We then performed a post synaptic targeting of thesensor by fusion with the protein PSD95. This permits to detect the entry of calcium next tothe NMDA receptor.Meanwhile, we tried to improve the properties of the GA sensor to detect calcium activity inthe animal in toto and mor specifically through the skull. We identified a new analogue ofcoelenterazine leading to a shift in the spectrum of aequorin bioluminescence to red. We thentested the activity of aequorin fused with different fluorescent proteins. This leads to newbioluminescent sensors for monitoring the brain activity in behavioral studies.

Le paludisme est une maladie tropicale causée par un parasite du genre Plasmodium. Chez l’Homme, un niveau élevé de phospholipase A2 sécrétée de groupe IIA humaine (hGIIA) est mesuré dans le plasma des patients impaludés. Cette enzyme est connue pour son rôle antibactérien et pro-inflammatoire. Cependant, son rôle dans le paludisme n’a jamais été exploré. Pour comprendre le rôle in vivo de la hGIIA dans cette pathologie, nous avons entrepris la caractérisation hématologique, histopathologique et immunohistochimique de l’infection de souris C57BL/6, transgéniques (Tg+) pour l’enzyme humaine, par l’espèce murine Plasmodium chabaudi chabaudi 864VD. Ce modèle reproduit un paludisme non létal. Nos résultats ont permis d’établir que les souris Tg+ ont un meilleur contrôle de l’infection au moment du pic de crise parasitaire (J14 post-inoculation), avec une diminution de 27% de la parasitémie, comparé aux souris « littermates » non transgéniques (Tg-). L’injection de hGIIA recombinante aux jours 12, 13 et 14 p.i. (0,125 mg/kg deux fois par jour) à des souris C57BL/6 wild-type (WT) infectées par P. c. chabaudi 864VD provoque une diminution d’environ 19% de la parasitémie à J14 p.i., démontrant un rôle direct de la hGIIA dans la diminution de la population parasitaire. Les données hématologiques montrent que l’infection chez la souris Tg+ provoque une anémie plus durable que chez la souris Tg- et une élévation nettement plus importante du nombre de leucocytes, en particulier des polynucléaires neutrophiles. Chez la souris Tg+ parasitée, on observe aussi l’activation d’un nombre important de lymphocytes et une activation spécifique des monocytes avant le pic de crise. Chez la souris Tg- infectée, les données histologiques mettent en avant une meilleure récupération des lésions histopathologiques du foie et une hyperplasie des lymphocytes B dans la rate, tandis que les souris Tg+ infectées présentent des lésions hépatiques tardives et une hématopoïèse extramédullaire splénique. Les résultats des analyses par RT-qPCR suggèrent que l’ARNm de la hGIIA augmente au pic parasitaire dans le foie des souris Tg+ infectées, mais diminue dans la rate et les cellules sanguines. L’injection de hGIIA recombinante au début de la phase patente est sans effet sur la parasitémie, ce qui laisse supposer que des événements plus tardifs dans l’infection sont nécessaires à l’activité antiparasitaire de l’enzyme. L’étude du rôle des lipoprotéines oxydées comme substrat potentiel de l’activité antiparasitaire de l’enzyme, basée sur des résultats in vitro, est abordée. En conclusion, nos études ont permis de dresser un tableau large de l’infection à Plasmodium chez la souris exprimant la hGIIA, et ouvrent de nouvelles perspectives dans l’analyse du rôle de l’enzyme dans la physiopathologie du paludisme. / Malaria is a tropical disease caused by a parasite of the Plasmodium genus. High levels of circulating human group IIA secreted phospholipase A2 (hGIIA) have been reported in malaria patients. The enzyme is well known for its bactericidal and pro-inflammatory actions. However, so far its role in malaria is unknown. In order to address the in vivo role of hGIIA in malaria, we performed a hematological, histopathological and immunohistochemical characterization of C57BL/6 hGIIA transgenic mice (Tg+ mice) infected with P. chabaudi chabaudi (864VD strain), a murine Plasmodium species and strain which causes non-lethal chronic malaria. Infected Tg+ mice present a 27% reduction of parasitaemia at the peak of infection (D14 post-inoculation, p.i.) compared to infected non-transgenic littermates (Tg- mice). Intraperitoneal injection of recombinant hGIIA at D12, D13 and D14 p.i. (0.125 mg/kg twice a day) into P. chabaudi 864VD-infected WT C57BL/6 mice leads to a 19% reduction of the parasitaemia at D14 p.i., demonstrating the direct and acute role of hGIIA in lowering parasite population and presumably ruling out a potential effect linked to chronic overexpression of hGIIA in Tg+ mice. Hematological data show a durable anemia in Tg+ mice compared to Tg- mice during the infection and an important increase of leucocytes, especially of polynuclear neutrophils. The parasitized Tg+ mouse also presents a higher activation of lymphocytes and a specific activation of monocyte cells at the pic of crisis. In the infected Tg- mouse, histological data show a better histopathological recovery in the liver and B cells hyperplasia in the spleen, whereas the infected Tg+ mouse presents late hepatic injuries and splenic extra-medullar hematopoiesis. RT-qPCR analyses suggest that hGIIA mRNA increases at the pic of infection in the liver of infected Tg+ mice, but decreases in spleen and blood. Intraperitoneal injection of recombinant hGIIA at the patent phase is without effect on parasitaemia, which suggests that later infection events are needed for the enzyme antiparasitic activity. Involvement of oxidized-lipoproteins as potential hGIIA substrates, based on in vitro studies, is discussed. In conclusion, our studies allowed us to elaborate a larger picture of the infection of Plasmodium in the mice expressing hGIIA and open new perspectives in the analysis of the role of the enzyme in malaria pathophysiology.

Les corticosurrénalomes (CS), bien que rares, sont des tumeurs malignes du cortex surrénalien très agressives. Environ 30% des patients atteints de cancer surrénalien présentent des métastases au diagnostic et leur survie à 5 ans est inférieure à 20%. Les mécanismes à l’origine de la progression cancéreuse ne sont pas complètement élucidés. Leur compréhension est pourtant un préalable à la mise au point de traitements adaptés. Les mutations du gène P53 font parties des altérations génétiques les plus fréquentes dans les CS. Dans ce contexte, il est légitime d'étudier l'effet de l'inactivation de P53 spécifiquement dans les surrénales de souris. L'antigène T du virus SV40 est un oncogène qui se lie et inhibe P53 et RB. Le laboratoire dispose de souris transgéniques (modèle AdTAg) exprimant l’antigène T de SV40 dans le cortex surrénal qui développent des tumeursévolutives. L’objectif de ce travail était de caractériser l’ontogenèse de ces tumeurs et d’explorer les modifications cellulaires et moléculaires qui accompagnent leur progression maligne notamment en lien avec les signalisations β-caténine et IGF2/mTOR. Les souris AdTAg développent des tumeurs surrénaliennes récapitulant l’ensemble des caractéristiques décrites pour les CS humains. En effet, elles présentent une surmortalité à partir de 22 semaines associée à la survenue de métastases pulmonaires et hépatiques. Les tumeurs sont à l'origine d'une hypercorticostéronémie témoignant de leur différenciation stéroïdogénique. L'analyse du score de Weiss à différents stades montre une évolution de la bénignité vers la malignité. Cette progression tumorale s’accompagne d’une activation précoce de la voie mTOR et tardive de la voie Wnt/β-caténine. Ces deux voies de signalisation pourraient donc constituer des cibles thérapeutiques intéressantes. La deuxième partie du projet visait à utiliser ce modèle murin pour tester une thérapie anticancéreuse applicable au carcinome surrénalien. La rapamycine, un inhibiteur de mTOR, inhibe la prolifération cellulaire et induit une apoptose des cellules tumorales. Après 3 mois de traitement, une réduction significative du volume tumoral est constatée ainsi que la normalisation des taux de corticostérone. Nous avons également évalué l'effet antitumoral d'inhibiteurs de la voie Wnt/β-caténine: la quercetine et le PRI-724. La quercetine stoppe la progression tumorale en inhibant la prolifération cellulaire. Elle prolonge significativement la survie des souris AdTAg. Cependant, nous n'avons pas de preuve moléculaire d'inhibition de la voie Wnt/β-caténine dans les surrénales AdTAg et les mécanismes d'action de la molécule restent à élucider. A l'inverse, le PRI-724 semble être un inhibiteur spécifique de la voieWnt/β-caténine capable de bloquer l'interaction CBP/β-caténine. Un traitement de 2 mois permet une réduction significative du volume tumoral chez les souris AdTAg. La baisse d'expression de certains gènes cibles de l'interaction CBP/β-caténine témoigne d'une inhibition de la voie. Les résultats obtenus avec les inhibiteurs des voies mTOR et Wnt/β-caténine dans le modèle murin de CS sont prometteurs. L'utilisation de ces molécules pourrait donc être envisagée dans le traitement du CS. / Adrenocortical carcinoma (ACC) is a rare aggressive malignant tumor of adrenal cortex. 30% of patients have metastatic disease at diagnosis and the 5 year-survival rate is obtained inonly 20%. Unfortunately, the mechanisms of tumorigenesis are not well identified. Understanding these mechanisms could offer perspectives for new targeted therapies improving the survival in these patients. P53 inactivation in the adrenal cortex seems a good target to study its role in the tumorigenesis. Large T antigen of SV40 virus is an oncogene that fixes and inhibits P53 and RB. Our laboratory has mouse models expressing this antigen (AdTAg mouse model) in the adrenal cortex and developping progressive adrenal tumors. The initial objective was to characterize the ontogeny of these tumors, studying their molecular characteristics, especially β-catenin and IGF2/mTOR signaling, during the malignant progression. AdTAg mouse models develop adrenocortical tumors with characteristics that are identical to human ACC. They present pulmonary and liver metastases that lead to increased mortality rate from 22 weeks old. These tumors lead to hypercorticism that suggest their steroidogenic differentiation. Weiss score analyses indifferent ages show that these tumors progress from benign to malignant ones, associated with a precocious activation of mTOR pathway and tardive activation of Wnt/β-catenin pathway. These pathways are thus interesting therapeutic targets. The second part of this thesis was concentrated on the anti-cancer treatment trials. Rapamycin, an mTOR inhibitor inhibits cell proliferation and increases cell apoptosis in these tumors. After 3 months of treatment, the tumor burden was significantly reduced and corticosterone levels were normalized. We have also evaluated effects of Wnt/ β-catenininhibitors, Quercetin and PRI-742, in our mouse models. Quercetin inhibits tumor proliferation and progression and it extends the survival rate of AdTAg mice. Surprisingly, this effect was independent of Wnt/β-catenin activity and the molecular mechanisms remain to be elucidated. Inversely, PRI-724 seems to be a specific inhibitor of this pathway, blocking the interaction between CBP and β-catenin. A treatment of 2 months reduced significantly the tumor volume in AdTAg mice. This effect was through the inhibition of CBP and β-catenininteraction and signaling. These results encourage using the inhibitors of mTOR and Wnt/β-catenin pathway offering promising targets to improve the survival in patients with ACC.