Objectif: Plusieurs études écologiques, d'observation et expérimentales suggèrent que des apports ou des niveaux circulants élevés de vitamine D sont associés à des risques plus faibles de divers cancers, incluant le cancer du sein. Les effets de la vitamine D passent par son récepteur (VDR) et ultimement permettent la régulation de la croissance, de la différenciation, de l'apoptose et de plusieurs autres mécanismes cellulaires impliqués dans la carcinogenèse. Les variations génétiques (telles que les SNP pour « Single Nucleotide Polymorphisms ») des gènes qui codent pour les diverses protéines impliquées tout au long de la voie de signalisation de la vitamine D sont susceptibles d'influencer les effets de la vitamine D. Dans cette thèse seront examinés trois groupes d'associations : 1) les associations entre deux SNP du VDR et le risque de cancer du sein; 2) les associations entre plusieurs SNP situées tout au long de la voie de signalisation de la vitamine D et la densité mammaire à la mammographie, celle-ci étant un important marqueur intermédiaire du risque de cancer du sein; 3) les associations entre deux SNP du gène de la protéine de transport de la vitamine D (DBP) et la concentration circulante de vitamine D, le niveau circulant de 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D) étant le meilleur marqueur du statut global en vitamine D. Méthodes : L'association entre deux SNP du VDR (Fokl et Bsml) et le risque de cancer du sein a été étudiée dans deux études cas-témoins indépendantes réalisées chez des femmes de la grande région de Québec (totalisant 937 cas et 1500 témoins ). Les associations entre 13 SNP de la voie de signalisation de la vitamine D et la densité mammaire ont été étudiées chez 741 femmes préménopausées ayant eu une mammographie de dépistage dans une clinique radiologique de Québec. Dans cette dernière population la relation entre deux SNP du gène de la protéine de transport de la vitamine D {DBP-1 et DBP-2) et le niveau sanguin de 25(OH)D a aussi été étudiée. Résultats : Les génotypes ff (homozygotes rares) du polymorphisme VDR Fokl sont associés à un risque de cancer du sein plus élevé (étude 1: RC=1,22, IC95%=0,76-1,95, étude 2: RC=1,44, IC95%= 1,05-1,99, études combinées: RC=1,33, IC95%= 1,03-1,73). Cette relation est modifiée par l'histoire familiale de cancer du sein dans les deux études tout comme dans leur analyse combinée (Pinteraction^O^l, 0,050, et 0,0059 respectivement). Les rapports de cotes parmi les femmes sans histoire familiale étaient de 1,00, 1,27 (IC95%=1,02-1,58) et 1,57 (IC95%=1,18-2,10) respectivement pour les porteuses de FF, Ff et ff (Ptendance=0,0013). Dans le cas du polymorphisme VDR Bsml, les génotypes Bb+bb étaient associés à une légère augmentation non significative du risque dans les deux études (RC combiné =1,22, IC95%=0,95-1,57) comparativement aux femmes avec le génotype BB, sans interaction avec l'histoire familiale. L'étude de l'association entre 13 polymorphismes situés sur les gènes vitamin D receptor (VDR), cytochrome P450, family 27, subfamily B, polypeptide 1 (CYP27B1) et vitamin Dbinding protein (DBP) n'a pas permis de détecter d'associations statistiquement significatives entre ces derniers et la densité mammaire (Ptendance>0,15) chez les femmes préménopausées. Les deux polymorphismes DBP-l et DBP-2 sont associés aux niveaux de 25(OH)D. Chaque copie additionnelle de l'allèle rare de DBP-l ou DBP-2 est associée à une baisse des niveaux de 25(OH)D (P=-3,29, Pte„dance=0,0003; p=-4,22, Ptendance=<,0001, respectivement). Ces associations semblent plus apparentes lorsqu'il y a beaucoup de vitamine D à transporter (P=-3,78 vs p=-l,74 pour DBP-l et B=-5,73 vs p=-3,03 pour DBP-2, respectivement en été/automne vs en hiver/printemps), l'effet modifiant n'étant cependant pas significatif (Pinteraction=0,27 et 0,16 respectivement). Enfin, ces deux SNP expliquent autant de variation des concentrations de 25(OH)D que les apports totaux en vitamine D (iM.3% pour DBP-l et r2 =2,0% pour DBP-2 vs r^l^/ o pour les apports en vitamine D). Conclusion : Dans leur ensemble les résultats présentés dans cette thèse supportent l'idée que la vitamine D et plusieurs polymorphismes de sa voie de signalisation sont susceptibles de jouer un rôle non négligeable dans l'étiologie du cancer du sein. On a en effet mis en évidence que les porteuses de certains polymorphismes du récepteur à la vitamine D sont plus à risque de cancer du sein. On a également démontré que des variations génétiques du gène de la protéine de transport de la vitamine D sont associées à un faible niveau sanguin de 25-hydroxyvitamine D (25(OH)D). Dans le contexte où les suppléments en vitamine D sont pressentis comme moyen pour réduire l'incidence du cancer du sein, ces résultats sont particulièrement importants puisqu'ils suggèrent que certains sous-groupes de la population pourraient bénéficier différemment d'un apport de cette vitamine. Cette hypothèse devrait faire l'objet de recherches ultérieures.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La glande mammaire connait une évolution incroyable au cours de la vie des femmes. Parmi les voies de signalisation impliquées dans la mammogenèse : Wnt et Insulin Growth Factor-I Receptor (IGF-IR) ont été identifiées, et leur sur-activation dans plusieurs sous-types moléculaires de cancer du sein a été rapportée. De plus, les antagonistes de ces deux voies de signalisation : Secreted Frizzled-Related Protein 1 (SFRP1) pour la voie Wnt, et la vitamine D pour IGF-IR, ont démontré des propriétés anti-tumorales in vitro et in vivo. Notamment, l'expression de SFRP1 dans le tissu épithélial mammaire décroît avec la progression tumorale chez la femme. De surcroît, la déplétion de Sfrp1, comme du récepteur à la vitamine D (Vdr) chez la souris vierge, induit une ramification de la glande mammaire similaire à celle observée chez les souris gestantes. De plus, la vitamine D joue un rôle important dans l'homéostasie phosphocalcique, et la présence de microcalcifications dans le sein était associée au statut péri-ménopausique ainsi qu'à la densité mammaire. Néanmoins, l'association entre l'expression de SFRP1 dans le tissu mammaire, la consommation en vitamine D ou en calcium, et l'involution lobulaire, la présence de microcalcifications ou encore la densité mammaire chez la femme reste méconnue. Le potentiel rôle causal de la chute de l'expression de SFRP1 dans la carcinogenèse mammaire demeure également incompris. L'objectif de cette thèse était d'interroger l'association entre l'expression de SFRP1 ou la consommation en vitamine D et en calcium, et plusieurs facteurs de risque de cancer du sein dont l'involution lobulaire péri-ménopausique incomplète, et d'interroger le rôle causal de la sous-expression de SFRP1 dans la carcinogenèse mammaire. Notre hypothèse était que l'expression de SFRP1, comme la consommation de vitamine D et de calcium, diminuaient le risque de cancer du sein en faisant la promotion de l'involution lobulaire péri-ménopausique et en diminuant la formation des microcalcifications ainsi que la densité mammaire. Nous supputions également que la sous-expression de SFRP1 jouait un rôle causal dans la progression tumorale mammaire. Pour tester ces hypothèses, nous avons mesuré l'association entre l'expression de SFRP1 par immunohistochimie, et l'involution lobulaire péri-ménopausique dans le tissu non-tumoral d'une cohorte de 162 femmes. D'autre part, nous avons réduit ou accru l'expression de SFRP1 dans des lignées cellulaires mammaires par transduction lentivirale, et avons comparé leurs propriétés prolifératives et migratoires in vitro. Afin d'identifier les causes de la régulation de Sfrp1, nous avons également comparé son expression ainsi que le phénotype associé dans des modèles d'organoïdes mammaires murins cultivées en présence ou non, de microcalcifications. Par ailleurs, nous avons mesuré l'association entre la consommation en vitamine D et en calcium, et trois facteurs de risque de cancer du sein : la présence de microcalcifications, l'involution lobulaire péri-ménopausique incomplète ainsi que la densité mammaire, dans une cohorte de 161 femmes. Nos résultats supportent l'hypothèse selon laquelle SFRP1 était surexprimée durant l'involution lobulaire péri-ménopausique chez la femme, et ont mis en évidence que son expression était différentiellement régulée en fonction du statut paritaire, de même qu'en présence de microcalcifications. Nous avons néanmoins réfuté l'hypothèse selon laquelle les microcalcifications induisaient une augmentation de l'expression de Sfrp1 dans un modèle d'organoïdes mammaires murin ex vivo. Par ailleurs, nos résultats supportent l'hypothèse selon laquelle la régulation négative de l'expression de SFRP1 dans les cellules épithéliales mammaires jouerait un rôle causal dans le développement d'un phénotype tumoral in vitro D'autre part, nos résultats appuient l'hypothèse selon laquelle la consommation en vitamine D et en calcium était inversement associée à la présence de microcalcifications mammaires. Une consommation riche en vitamine D était également associée à l'involution lobulaire péri-ménopausique, mais pas celle en calcium. En revanche, la consommation de vitamine D et de calcium était inversement associée à la densité mammaire. Néanmoins, une consommation riche en calcium était positivement associée à la densité mammaire chez les femmes ayant des microcalcifications, remettant en cause l'innocuité de la supplémentation calcique chez ces dernières. Nos résultats suggèrent que l'expression de SFRP1, ainsi que la consommation en vitamine D, pourrait diminuer le risque de cancer du sein en faisant la promotion de l'involution lobulaire. Par ailleurs, une alimentation riche en vitamine D et en calcium, pourrait également diminuer le risque de cancer du sein en diminuant la formation des calcifications et la densité mammaire. / The mammary gland is a complex organ which undergoes an incredible remodeling during a woman's life. Among the important pathways involved in mammogenesis has been identified Wnt and Insulin Growth Factor-I Receptor (IGF-IR) signaling pathways. Interestingly, they are both over-activated in multiple breast cancer molecular subtypes. In addition, the antagonists of such signaling pathways, i.e. Secreted Frizzled-Related Protein 1 (SFRP1) for Wnt pathway, and vitamin D for IGF-IR pathway, have demonstrated anti-tumoral properties in vitro and in vivo. SFRP1 expression was also decreased with breast cancer progression in women. Moreover, the depletion of Sfrp1 in virgin mice induces mammary gland branching, like what is observed in pregnant mice. In addition, vitamin D plays an important role in the homeostasis of both phosphate and calcium, and the presence of microcalcifications in the breast is associated with both peri-menopausal status and breast density. Nevertheless, the association between SFRP1 expression in breast tissue, vitamin D and calcium intakes, and lobular involution, the presence of microcalcifications and breast density remains unknown. The potential causal role of the lack of SFRP1 in breast carcinogenesis also remains misunderstood. The objective of the present thesis was to interrogate the association between SFRP1 expression, or vitamin D and calcium intakes, and several breast cancer risk factors, including the age-related lobular involution incompletion, and to interrogate the potential causal role of SFRP1 under-expression in breast carcinogenesis. We hypothesized that SFRP1 expression, as well as vitamin D and calcium intakes, decreased breast cancer risk by promoting the age-related lobular involution and decreasing both microcalcifications formation and breast density. We also supposed that SFRP1 under-expression has a causal role in breast carcinogenesis. To test these hypotheses, we measured the association between SFRP1 expression assessed by immunochemistry, and peri-menopausal lobular involution in a cohort composed by 162 women. In addition, we have decreased or increased SFRP1 expression by lentiviral transduction in multiple breast cell lines, and compared their tumorigenic properties, including proliferative and migratory abilities. Aiming to identify the causes of Sfrp1 regulation, we also compared its expression as well as the associated phenotype in mammary organoids obtained from nulliparous and multiparous mice, cultured in presence or in absence of microcalcifications. Moreover, we measured the association between vitamin D and calcium intakes and three breast cancer risk factors : the presence of microcalcifications, the age-related lobular involution incompletion and breast density in a cohort of 161 women. Our results support the hypothesis according to which SFRP1 was over-expressed during peri-menopausal lobular involution in women. Furthermore, they suggest a differential expression of SFRP1 considering both the parity and the presence of microcalcifications in the breast tissue. However, we reject the hypothesis which stipulated that microcalcifications could increase Sfrp1 expression in an ex vivo model of murine mammary organoids. Yet, our results support the hypothesis according to which a negative regulation of SFRP1 expression could have a causal role in breast carcinogenesis in vitro. On the other hand, our results support the negative association between vitamin D and calcium consumption and the presence of microcalcifications in breast tissue. A higher vitamin D intake was also associated with the peri-menopausal lobular involution completion. No association between calcium intake and lobular involution was observed. In addition, vitamin D and calcium intakes were negatively associated with breast density. However, a higher calcium intake was positively associated with breast density in women having microcalcifications, questioning the safety of calcium supplementation in these women, given that this is a well-known breast cancer risk factor. Taken together, our results suggest that both SFRP1 expression and vitamin D intake could decrease breast cancer risk by promoting the age-related lobular involution completion. Furthermore, a higher vitamin D and calcium intakes could also decrease breast cancer risk by decreasing microcalcifications formation as well as breast density.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 septembre 2023) / La voie de signalisation Hedgehog est impliquée dans de nombreux processus nécessaires au bon développement et maintien des organes. Elle a lieu par fixation de ses ligands sur un récepteur qui se trouve soit à la surface membranaire des cellules, soit à la surface des cils. Les cils sont des extensions cellulaires, motiles ou non, se trouvant à la surface des cellules. Chez les mammifères, la voie de signalisation Hedgehog a principalement été identifiée à la surface des cils non motiles, appelés cils primaires. En leur sein, de nombreuses protéines, dont des récepteurs, se concentrent, permettant une amplification des différents signaux reçus. Cela permet aux cils primaires d'avoir une fonction d'antenne de signalisation, captant les signaux et les transmettant à la cellule. Bien que les cils primaires soient le lieu privilégié de la voie de signalisation Hedgehog, il a été montré que d'autres types de cils, des cils motiles, étaient également capables de la transduire. En cas de dysfonctionnement de cette voie de signalisation, ou bien des cils en eux-mêmes, plusieurs pathologies peuvent en découler, regroupées sous le nom de ciliopathies. Parmi la multitude de symptômes, des cas d'infertilité masculine sont décrits. Plusieurs études ont montré que cette voie de signalisation existe dans le système reproducteur mâle et femelle, tel dans l'épididyme ou l'endomètre. Dans cette étude, nous avons tenté d'élucider le rôle de la voie de signalisation Hedgehog dans le contrôle de la fertilité mâle de la maturation des spermatozoïdes. Nous avons tout d'abord étudié la voie Hedgehog au sein de l'épididyme. C'est l'organe en charge de la maturation des spermatozoïdes, ils y acquièrent une motilité primaire et d'autres modifications, nécessaires à la fertilité. Dans cet organe, les cellules susceptibles de répondre à la voie Hedgehog sont les cellules basales, car elles sont les seules cellules de l'épithélium à posséder un cil. La première partie de ce projet a été d'étudier le rôle in vitro de la voie de signalisation Hedgehog dans des cellules épididymaires immortalisées. Nous avons pu montrer grâce à ce modèle que la voie de signalisation Hedgehog dépendait bien de la présence du cil primaire. Après traitement pharmacologique, les cellules épithéliales répondent à la voie Hedgehog contrôlant ainsi l'expression de nombreux gènes, régulant la réponse immunitaire et la prolifération cellulaire. Nous avons dans un deuxième temps voulu comprendre in vivo le rôle de la voie Hedgehog, dépendante des cils primaires, dans les cellules basales de l'épididyme. Pour cela, nous avons créé un modèle murin présentant une délétion d'un facteur nécessaire à la voie Hedgehog spécifiquement dans les cellules basales, et comparé son phénotype à celui des souris contrôles. Nous avons pu montrer que la voie Hedgehog permettait de réguler l'homéostasie du tissu et plus particulièrement les propriétés des cellules basales. Ces dernières auraient de multiples fonctions dont le rôle de cellule souche épithéliale. Dans notre modèle, l'ablation d'une protéine ciliaire a empêché la régénération du tissu après dommages (ligation des canaux efférents). La voie Hedgehog pourrait donc être primordiale dans la réponse immunitaire après blessure ou inflammation, en régulant la prolifération cellulaire et la régénération tissulaire. Ces phénomènes pourraient donc avoir un lien indirect avec la maturation des spermatozoïdes dans l'épididyme, et donc dans le contrôle de la fertilité. Dans un troisième temps, nous avons voulu explorer pour la première fois le rôle direct de la voie Hedgehog sur les spermatozoïdes. En effet, ces cellules possèdent pareillement un cil : le flagelle. Nous avons donc posé l'hypothèse que les spermatozoïdes pourraient également être capable d'y répondre. En travaillant avec des spermatozoïdes de trois espèces mammifères différentes, nous avons pu montrer la présence des facteurs de la voie Hedgehog dans les spermatozoïdes. Les spermatozoïdes étaient également capables de répondre à cette voie, induisant un changement dans leur capacitation (motilité ; réaction acrosomique) et dans leur capacité à féconder un ovocyte. La voie Hedgehog pourrait donc avoir également un effet direct sur la maturation des spermatozoïdes. En conclusion, l'ensemble de ces travaux de thèse contribue à une meilleure compréhension du contrôle de la fertilité mâle par la voie Hedgehog et ouvre la voie à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. / The Hedgehog signaling pathway is involved in many processes necessary for the proper development and maintenance of organs. Signalling takes place by binding of ligands to a receptor, which is either on the membrane surface of the cells, or on the surface of a cilium. Cilia are cellular extensions, motile or non-motile, found on the surface of cells. In mammals, the Hedgehog signaling pathway has primarily been identified on the surface of nonmotile cilia, called primary cilia. Within them, many proteins, including receptors, are concentrated, allowing amplification of the various signals received. This allows the primary cilia to act as a signalling antenna, picking up extracellular signals and transmitting them to the cell. Although the primary cilia are the main site of the Hedgehog signaling pathway, it has been shown that other types of cilia, motile cilia, are also able to transduce Hedgehog signalling. In case of dysfunctions of this signaling pathway, or of cilia themselves, several pathologies can result, grouped under the name of ciliopathies. Among the multitude of symptoms, cases of male infertility are described. Several studies have shown that this signaling pathway exists in the male and female reproductive system, such as in the epididymis or the endometrium. In this study, we attempted to elucidate the role of Hedgehog signaling pathway in male fertility and more specifically in the control of sperm maturation. We first studied the Hedgehog pathway within the epididymis. It is the organ in charge of the maturation of spermatozoa, there they acquire primary motility and other changes, necessary for fertility. In this organ, the cells likely to respond to the Hedgehog pathway are the basal cells, because they are the only cells of the epithelium to possess a cilia. The first part of this project was to study the in vitro role of the Hedgehog signaling pathway in immortalized epididymal cells. We were able to show, thanks to this in vitro model, that the Hedgehog signaling pathway did indeed depend on the presence of the primary cilium. After pharmacological treatment, the epithelial cells respond to the Hedgehog pathway thus controlling the expression of many genes, regulating the immune response and cell proliferation. Secondly, we wanted to better understand in vivo the role of the Hedgehog pathway, dependent on primary cilia, in the basal cells of the epididymis. For this, we created a mouse model presenting a deletion of a factor necessary for the Hedgehog pathway specifically in the basal cells and compared it with control mice. We have been able to show that the Hedgehog pathway regulates tissue homeostasis and more particularly the properties of basal cells in the epididymis. Basal cells have multiple functions including the role of epithelial stem cell. In our model, the ablation of a ciliary protein prevented tissue regeneration after efferent duct ligation. The Hedgehog pathway could therefore be essential in the immune response after injury or inflammation, by regulating cell proliferation and tissue regeneration. These phenomena could consequently have an indirect link with the maturation of spermatozoa in the epididymis, and thus in the control of male fertility. Thirdly, we wanted to explore for the first time the direct role of the Hedgehog pathway on spermatozoa. Indeed, these cells also have a cilium, the flagellum, and we therefore hypothesized that they could also be able to respond to it. By working with spermatozoa from three different mammalian species, we were able to show the presence of Hedgehog pathway factors in spermatozoa. Sperm cells were also able to respond to this pathway inducing a change in vitro in their capacitation (motility; acrosomal reaction) and in their ability to fertilize an oocyte. The Hedgehog pathway could therefore also have a direct impact on sperm maturation. In conclusion, this thesis research contributes to a better understanding of the control of male fertility by Hedgehog signalling and could open the way to the identification of new therapeutic targets.

Titre de l'écran-titre (visionné le 7 septembre 2023) / Les cellules épithéliales qui tapissent la lumière de l'épididyme travaillent de manière concertée afin d'établir un microenvironnement propice pour la maturation et le stockage des spermatozoïdes. Nous avons précédemment démontré que l'ATP, qui est sécrétée par les cellules principales de l'épididyme, fait partie d'un réseau de communication extracellulaire qui mène ultimement à la sécrétion de protons par les cellules claires avoisinantes. Le processus d'acidification luminale est nécessaire pour maintenir les spermatozoïdes dans un état de dormance pendant leur transit dans l'épididyme. Nos travaux visent à étudier la régulation autocrine des cellules principales, en identifiant les transporteurs impliqués dans le processus de sécrétion d'ATP ainsi que leur réponse à l'ATP extracellulaire. Nous avons observé une sécrétion d'ATP constitutive par la lignée de cellules principales épididymaires (DC2) qui était inhibée de façon significative par le Probénécide (PBN), un inhibiteur de la pannexine-1 (PANX-1), et par l'antagoniste de P2X7, A438079. Nous avons aussi confirmé que CFTR est un modulateur de la sécrétion d'ATP. De plus, lorsque les inhibiteurs étaient utilisés en combinaison (CFTRᵢₙₕ₁₇₂ + PBN, A438079 + PBN et CFTRᵢₙₕ₁₇₂ + A438079), aucune inhibition additionnelle de la sécrétion basale d'ATP n'a été détectée, ce qui suggère que PANX-1, P2X7 et CFTR moduleraient un mécanisme commun de sécrétion d'ATP par les cellules DC2. Par ailleurs, l'ajout d'ATPɣS (analogue non-hydrolysable de l'ATP) a induit une augmentation significative des niveaux de calcium intracellulaire (Ca²⁺ᵢ), qui était réduite sans être complètement abolie en absence de calcium dans le milieu extracellulaire. Ces résultats suggèrent une régulation autocrine des cellules principales via l'activation de voies dépendantes du Ca²⁺ᵢ qui impliquerait à la fois les récepteurs P2X et P2Y. Nous procédons actuellement à l'identification des sous-types de récepteurs P2 responsables de l'augmentation du Ca²⁺ᵢ induit par l'ATP dans les cellules DC2. / Epithelial cells lining the epididymis work in a concerted manner to establish an optimal luminal environment for the maturation and storage of spermatozoa. We previously showed that ATP, secreted from principal cells (PCs), is part of a complex extracellular communication network that ultimately leads to activation of neighboring clear cells (CCs). In particular, ATP and its hydrolysis product adenosine stimulate proton secretion by CCs via apical accumulation of the proton pump V-ATPase. Luminal acidification maintains sperm in a quiescent state during their transit in the epididymis. Here we explored the autocrine regulation of PCs by dissecting the transporters involved in ATP secretion, as well as their response to extracellular ATP. Constitutive ATP secretion by the epididymal principal cell line (DC2) was observed, which was significantly inhibited by the pannexin-1 (PANX-1) inhibitor, probenecid (PBN), and the P2X7 antagonist A438079. We also confirmed that CFTR is a modulator of ATP secretion by using the CFTRᵢₙₕ₁₇₂. When inhibitors were applied together (CFTRᵢₙₕ₁₇₂ + PBN, A438079 + PBN, and CFTRᵢₙₕ₁₇₂ + A438079), no additional inhibition was detected on basal levels of ATP release. Furthermore, our results showed that addition of ATPɣS (non-hydrolysable form of ATP) significantly increased intracellular calcium (Ca²⁺ᵢ) levels, indicating that PCs are regulated in an autocrine manner through ATP signaling. Our results also indicate the participation of both P2X receptors and P2Y receptors subtypes in this response to luminal ATP. Our study suggests that P2X7, PANX-1 and CFTR modulate a common ATP release mechanism in the epididymis, and that ATP participates in PCs autocrine regulation via activation of Ca²⁺⁻dependent pathways. We are currently examining the participation of P2 receptor subtypes in the ATP-induced Ca²⁺ᵢ increase.

Les variations génétiques entre les individus peuvent expliquer plusieurs différences interindividuelles dans la présentation et la progression de certaines maladies. La parodontite apicale est une maladie causée par la réponse immunitaire de l'hôte en réponse à des pathogènes dans la pulpe dentaire. La reconnaissance decertains patrons moléculaires associés aux pathogènes (PAMP) par les récepteurs de reconnaissance de formes (PRR) localisés sur les cellules pulpaires mène à l'activation de la voie de signalisation des récepteurs de type *Toll Like récepteur 4* (TLR4), menant à l'activation du facteur nucléaire kappa B (NF-kB). Ceci se traduit en la production d'une multitude de médiateurs inflammatoires, comme l'interleukine-1 (IL-1), l'interleukine-6 (IL-6) et le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α). Ces molécules jouent un rôle clé dans la pathogenèse de la parodontite apicale en altérant le mécanisme de remodelage osseux en faveur de la lyse osseuse. Le projet de recherche présenté vise à évaluer l'impact de certains polymorphismes de nucléotides simples (SNPs) de la voie de signalisation des TLR4 sur la parodontite apicale. Les participants ont été recrutés dans les cliniques dentaires de la faculté de médecine dentaire de l'Université Laval. 52 participants avec une parodontite apicale ont été recrutés dans le groupe expérimental et 88 participants avec une santé bucco-dentaire optimale ont été recrutés pour le groupe contrôle. 3mL de salive de chaque participant ont été récoltés dans des tubes de collecte le jour de l'examen. Ces échantillons étaient ensuite utilisés pour en extraire l'ADN et effectuer un génotypage pour identifier les SNP visés par le projet de recherche. Deux SNPs du gène de TLR4 ont été sélectionnés (rs2770150 et rs4986790) ainsi que deux SNPs du gène de MYD88 (rs7744 et rs8177374). Une analyse statistique globale des participants ainsi que celles se basant sur l'âge et le sexe de deux groupes de participants ont été effectuées dans le but d'identifier une potentielle association entre ces SNPs de la voie de signalisation de TLR4 et la parodontite apicale. L'analyse statistique n'a révélé aucune association significative entre les génotypes et la prévalence de la parodontite apicale dans l'ensemble des données ou dans les analyses en sous-groupes. Selon les données disponibles dans ce projet de recherche, les SNPs rs2770150 et rs4986790 de TLR4 ainsi que rs7744 et rs8177374 de MYD88 n'ont pas d'impact sur la prévalence de laparodontite apicale ou la présence de symptômes cliniques dans la population québécoise.

Les prions sont des agrégats amyloïdes infectieux. Le prion [Het-s] de Podospora anserina est un des prions le mieux caractérisé. Le prion [Het-s] est impliqué dans l’incompatibilité végétative – un processus biologique qui a lieu au cours des anastomoses entre des souches génétiquement différentes. Quand une souche [Het-s] fusionne avec une souche exprimant l’allèle alternatif du gène het-s – l’allèle het-S – une réaction de mort cellulaire programmée est déclenchée. Les deux protéines diffèrent de 13 acides aminés et partagent une architecture en deux domaines ; un domaine globulaire en N-terminal nommé HeLo et un domaine PFD (Prion Forming Domain) en C-terminal. Il a été établi qu’en présence des fibres amyloïdes de [Het-s], la protéine HET-S agit en ‘pore-forming’ toxine : la transconformation du PFD de HET-S par les fibres amyloïdes du [Het-s] active le domaine HeLo de HET-S et entraîne la mort cellulaire. Afin de mieux caractériser les propriétés du repliement β-solénoïde du prion [Het-s], nous avons entrepris l’exploration in vivo des relations structure-fonction de ce repliement par une approche d’alanine scanning. Au cours de nos recherches pour des homologues de HET-S/s, nous avons identifié un partenaire fonctionnel de HET-S – une protéine appelée NWD2. NWD2 est une protéine STAND et partage une séquence homologue (3-23) au PFD de HET-S/s. Les protéines STAND, après la reconnaissance d’un ligand, forment des plateformes oligomériques pour transduire le signal. Des analyses génomiques in silico réalisées dans plusieurs génomes fongiques nous ont amené à proposer que la transduction du signal via une protéine STAND à repliement amyloïde est un mécanisme ancien et conservé chez les champignons. Dans ce contexte nous avons identifié deux nouveaux motifs PFD putatifs – σ et PP. En soumettant à l’épreuve notre hypothèse, nous avons d’abord démontré que NWD2 interagit avec HET-S/s en fonction d’un ligand spécifique in vivo et l’interaction est dépendante de la séquence NWD2(3-23) homologue au PFD de HET-S/s. Nous avons ensuite exploré le motif PP associé à un domaine HeLo-like (HELL) dans le génome de Chaetomium globosum. En démontrant la nature amyloïde et prion-like du motif PP ainsi que l’analogie fonctionnelle entre ce motif et le PFD de HET-S/s in vivo nous avons apporté des arguments supplémentaires en faveur de l’implication des repliements amyloïdes dans la transduction du signal chez les champignons filamenteux. / Prions are infectious amyloid aggregates. Podospora anserina’s [Het-s] is one of the best characterized fungal prions with a remarkably high prevalence in wild populations. [Het-s] functions in vegetative incompatibility - a biological process occurring during anastomosis between two genetically incompatible strains. When an [Het-s] prion infected strain fuses with a strain expressing the alternative allelic variant of the het-s locus – het-S – a cell death reaction of the heterokaryon occurs. Differing by 13 amino acids both proteins shares two domain architecture; a globular N-terminal domain called HeLo and a C-terminal Prion Forming Domain (PFD). It has been demonstrated that in presence of [Het-s] amyloid fibers HET-S turns into a pore-forming toxin: transconformation of the HET-S PFD by [Het-s] fibers triggers the refolding of the HET-S HeLo domain, inducing the cell death reaction. In an attempt to better characterize the conserved features of the [Het-s] β-solenoid fold we have used a mutational alanine scanning approach and explored in vivo the existing relations between structure and prion functions of [Het-s]. During our quest for new distant homologues of HET-S/s, we have identified a functional partner of HET-S toxin called NWD2. NWD2 is a STAND protein and shares a homology sequence (3-23) in the HET-S/s PFD. STAND proteins form signal transducing hubs through oligomerization upon ligand recognition. Several in silico analysis in various fungal genomes led us to propose that signal transduction via a STAND protein using an amyloid prion-like fold is a general widespread mechanism in fungi. In that context, we have proposed two novel putative PFD motifs called σ and PP. Testing experimentally our hypothesis, we have first demonstrated that NWD2 interacts with HET-S/s upon ligand recognition in vivo and the interaction is dependant of the NWD2(3-23) region. We have then explored the newly identified putative prion domain PP, associated to a Helo-like domain (termed HELL) from the filamentous fungus Chaetomium globosum. By demonstrating the amyloid, prion-like nature of the PP motif and the functional analogy between PP and HET-S/s PFD domain in vivo, we expose further evidences supporting the implication of amyloid folds in signal transduction in filamentous fungi.

Dans cette thèse, trois calculs de processus sont étudiés et appliqués à l'analyse de processus biologiques : une variante du π -calcul introduite ici, le Iπ-calcul; le κ-calcul de Danos et Laneve et sa variante à grain plus fin, le mκ-calcul; et les systèmes réactifs bigraphiques de Milner. Le manuscrit comporte trois parties. <br />Dans la première partie, nous modélisons la transduction du signal, et plus spécifiquement le processus d'activation de la protéine "ras". On introduit une nouvelle extension du π-calcul, le Iπ-calcul, pour modéliser ce processus biologique en présence d'aberrance. Le calcul est obtenu en ajoutant deux actions aberrantes au Iπ-calcul. Le Iπ-calcul, quoique déjà assez expressif pour exprimer l'aberrance, peut être encore précisé par l'introduction d'informations supplémentaires dans la syntaxe, soit sous forme de "tags" soit sous forme de types. Les tags sont plus intuitifs, mais ils introduisent de la redondance, qui est éliminée dans la présentation de cette information sous forme de types. Nous montrons l'équivalence entre les deux espèces de décoration. Le système de types / tags présenté ici est très rudimentaire, mais notre espoir est de l'enrichir pour intégrer des paramètres quantitatifs tels que la température, la concentration, etc... dans la modélisation des processus biologiques.<br />Dans la seconde partie, nous abordons d'un point de vue formel la question de l'auto-assemblage dans le κ-calcul, un langage de description d'interactions protéine-protéine. Nous définissons un sous-ensemble de règles de calcul réversibles nous permettant d'assurer un codage sans blocage du calcul "à gros grain" (le κ-calcul) dans un calcul "à grain fin" (le mκ-calcul). Nous prouvons la correction de cette simulation de manière interne (à l'aide des règles réversibles), améliorant ainsi les résultats de Danos et Laneve.<br />Enfin, dans une partie plus prospective, nous suggérons comment l'on peut utiliser les bigraphes pour modéliser et analyser les processus biologiques. Nous montrons d'abord commment coder l'exemple "ras" dans ce formalisme. Puis nous indiquons sur un exemple comment l'on peut traduire le κ--calcul dans les bigraphes.

En France la prise en charge des grandes douleurs fait toute sa place à la morphine. Cependant la prise prolongée de morphine entraîne la tolérance et la dépendance. Une stratégie de protéomique différentielle a été entreprise afin d'identifier les adaptations cellulaires à un traitement par la drogue dans des cellules SH-SY5Y. Nous avons montré, notamment, qu'un traitement chronique entraîne la dégradation par le protéasome des protéines Gbeta et Ggamma2. Aussi, le niveau de dégradation de Gbeta est corrélé avec le niveau de sensibilisation de l'adénylyl cyclase (AC), phénomène impliqué dans la dépendance à la morphine. Globalement, l'analyse protéomique a permis de détecter environ 50 protéines et une centaine de phosphoprotéines modulées par la drogue. Mes travaux ont permis de proposer un nouveau mécanisme moléculaire responsable de la sensibilisation de l'AC et surtout suggèrent pour la première fois que le protéasome est impliqué dans les effets chroniques de la morphine.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3867. Articles en anglais reproduits dans le texte et en annexe. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 73-109.

Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished