Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'accouchement, l'aboutissement ultime de la grossesse, est un processus bien orchestré mettant en œuvre une pléiade de peptides produits par le placenta. Récemment, la mise en évidence d'une relation entre la durée de la grossesse et la concentration plasmatique du facteur de relâche de la corticostimuline (CRF) a permis de proposer un lien entre ce peptide et l'horloge placentaire déterminant la durée de la grossesse. Or, le neuropeptide Y (NPY), un peptide produit abondamment par le placenta tout au long de la grossesse, stimule in vitro la relâche du CRF par le syncytiotrophoblaste. Puisque ce syncytiotrophoblaste est connu pour être, du moins durant le troisième trimestre de la grossesse, la principale origine du CRF circulant, le but de cette thèse est d'étudier les modalités de cet effet du NPY. Les hypothèses principales ayant balisé cette étude ont été: 1) le syncytiotrophoblaste arbore des récepteurs pour le NPY; 2) un mode de relâche du CRF dépendant du calcium est présent dans le syncytiotrophoblaste et 3) la stimulation de la relâche du CRF par le NPY dans les cellules trophoblastiques implique des voies de signalisation en amont et en aval d'une hausse de la concentration du calcium intracellulaire. En premier lieu, étant donné la nature polaire du syncytiotrophoblaste, les études de liaison ont été effectuées en parallèle sur des membranes d'origine apicale (BBM) et basale (BPM) afin de déterminer s'il y a une ségrégation des sites de liaisons pour le NPY. Les résultats obtenus suggèrent l'existence d'une population mixte de sites de liaison du NPY (Y1 et Y3) se retrouvant exclusivement sur les BBM. Par la suite, les voies de signalisation associées aux récepteurs du NPY ont été explorées sur des préparations de BBM ou sur des cellules trophoblastiques en culture primaire. Les résultats obtenus montrent que dans les BBM, l'interaction du NPY avec le récepteur de sous-type Y1 est couplée à l'activation des phospholipases C-P (PLC-P), ces dernières étant responsables, en partie, d'une activation des protéines kinases C (PKCs). L'autre portion de l'activation de ces PKCs étant attribuable à l'activation des kinases de la position D3 des phosphoinositides (PI3-K). Les résultats obtenus à l'aide des cellules trophoblastiques montrent que le NPY entraîne l'activation de la kinase dépendante du calcium et de la calmoduline de type II (CaMK.11) et des MAP kinases de type ERKv2 (ERKv2). En troisième lieu, afin de vérifier lesquelles de ces voies de signalisation sont impliquées dans le contrôle de la relâche du CRF par le NPY, nous avons, dans un premier temps, caractérisé l'habileté des cellules trophoblastiques à sécréter le CRF. Cette étape importante montre que les cytotrophoblastes issus de placentas à terme, acquièrent, en parallèle avec leur différenciation vers le phénotype apparenté au syncytiotrophoblaste, l'habileté de sécréter le CRF. En dernier lieu, nous avons démontré que le NPY, en interagissant avec des récepteurs de type Y1, induit la synthèse et la relâche du CRF par les cellules trophoblastiques. L'augmentation de la synthèse est, en grande partie, attribuable à l'activation des PLC-P, la relâche subséquente du calcium des réserves intracellulaires et à l'activation de la CaMKII. L'augmentation de la relâche est subséquente à l'activation de PKCs indépendantes du calcium, à l'activation de l'axe initié par les PLC-P et à un influx calcique ne passant pas par les L-VOCC. Intéressement, l'activation directe des L­VOCC avec le Bay K8644, bien qu'entraînant l'activation des CaMKII, favorise la relâche du CRF sans influencer la synthèse du peptide. Pris dans leur globalité, ces résultats illustrent bien la pluralité de la signalisation des récepteurs de sous-type Y 1 et la complexité du contrôle de la relâche du CRF par le NPY. De plus, ces résultats sont une étape importante dans la compréhension des mécanismes qui permettent aux peptides interagissant avec un récepteur couplé aux protéines liant les nucléotides guanyliques (protéines G), sensibles à la toxine pertussique (PTX), de réguler la relâche du CRF.

La placentation humaine est de type hémomonochoriale, le sang maternel est directement en contact avec le syncytiotrophoblaste. Les flux sanguins maternels, dans la chambre intervilleuse, exercent des forces mécaniques de cisaillement (shear stress) sur la surface microvillositaire du syncytiotrophoblaste. Les effets physiologiques du shear stress exercé par les flux sanguins sur l’endothélium vasculaire artériel et veineux ont fait l’objet de nombreux travaux scientifiques. En revanche, les effets biologiques du shear stress sur le syncytiotrophoblaste humain n’ont jamais été explorés. L’objectif de ce travail était premièrement d’évaluer les valeurs du shear stress exercé in vivo sur le syncytiotrophoblaste humain au cours des grossesses normales, puis de mettre au point un modèle de culture primaire dynamique afin de reproduire les conditions physiologique et d’étudier in vitro la réponse biologique du syncytiotrophoblaste au shear stress. En dépit d’un débit sanguin maternel intraplacentaire important, estimé entre 400 et 600 mL.min-1, le shear stress moyen exercée par le syncytiotrophoblaste est estimée entre 0.5±0.2 et 2.3±1.1 dyn.cm-2. Nos résultats montrent cependant que l’intensité du shear stress est très hétérogène tant à l’échelle de la chambre intervilleuse que de la villosité terminale. Nous avons développé un modèle de culture cellulaire dynamique en condition de flux adapté au syncytiotrophoblaste humain. Ce modèle permet d’appliquer un shear stress égal et constant sur toutes les cellules cultivées et reproductible à chaque culture primaire. Aux gammes de shear stress étudiées (1 dyn.cm-2), nous n’avons pas mis en évidence de diminution de la viabilité cellulaire ni de déclenchement des processus précoces d’apoptose en conditions dynamiques comparativement aux conditions statiques. Deux types de chambre de perfusion permettent d’étudier des réponses cellulaires au shear stress à court et long terme selon des temps d’exposition allant de 5 minutes à 24 heures. Ce modèle expérimental a permis de montrer que le syncytiotrophoblaste humain en culture primaire est mécanosensible. La réponse cellulaire à des niveaux de shear stress de 1 dyn.cm-2 est multiple selon les temps d’exposition et le niveau d’intégration étudié. Après 45 minutes de shear stress les taux d’AMP cyclique intracellulaires sont augmentés ce qui a pour effet d’activer la voie de signalisation intracellulaire PKA-CREB. Cette augmentation d’AMP cyclique est secondaire à la synthèse et la libération de prostaglandine E2 qui, par une boucle de régulation autocrine stimule l’adenylate cyclase. L’augmentation de la synthèse/libération de PGE2 est dépendante de l’augmentation rapide du calcium intracellulaire sous shear stress. L’exposition au shear stress de 24 heures stimule l’expression et la sécrétion du PlGF, un facteur de croissance indispensable à l’angiogenèse placentaire et pour l’adaptation maternelle à la grossesse sur le plan vasculaire. Nos travaux montrent que l’augmentation de l’AMPc intracellulaire et l’activation de la PKA contribuent à la phosphorylation de CREB, facteur de transcription régulant l’expression du PlGF. / Human placentation is hemomonochorial, maternal blood circulates in direct contact with the syncytiotrophoblast. In the intervillous space, the maternal blood exerts frictional mechanical forces (shear stress) on the microvillous surface of the syncytiotrophoblast. Flowing blood constantly exerts a shear stress, on the endothelial cells lining blood vessel walls, and the endothelial cells respond to shear stress by changing their morphology, function, and gene expression. The effects of shear stress on the human syncytiotrophoblast and its biological functions have never been studied. The objectives of this study were (1) to determine in silico the physiological values of shear stress exerted on human syncytiotrophoblast during normal pregnancies, (2) to develop a model reproducing in vitro the shear stress on human syncytiotrophoblast and (3) to study in vitro the biological response of human syncytiotrophoblast to shear stress. The 2D numerical simulations showed that the shear stress applied to the syncytiotrophoblast is highly heterogeneous in the intervillous space. In spite of high intraplacental maternal blood flow rates (400-600mL.min-1), the estimated average values of shear stress are relatively low (0.5±0.2 to 2.3±1.1 dyn.cm-2). To study the shear stress-induced cellular responses during exposure times ranging from 5 minutes to 24 hours we have developed two dynamic cell culture models adapted to the human syncytiotrophoblast. We found no evidence of decreased cell viability or early processes of apoptosis in dynamic conditions (1 dyn.cm-2, 24h) compared to static conditions. Shear stress (1 dyn.cm-2) triggers intracellular calcium flux, which increases the synthesis and release of PGE2. The enhanced intracellular cAMP in FSS conditions was blocked by COX1/COX2 inhibitors, suggesting that the increase in PGE2 production could activate the cAMP/PKA pathway in an autocrine/paracrine fashion. FSS activates the cAMP/PKA pathway leading to upregulation of PlGF in human STB. Shear stress-induced phosphorylation of CREB and upregulation of PlGF were prevented by inhibition of PKA with H89 (3 μM). The syncytiotrophoblast of the human placenta is a mechanosenstive tissue.