Dans la maladie d'Alzheimer (MA), les altérations du sommeil sont parmi les premiers symptômes cliniques observés. Il existe une littérature croissante indiquant que les oligomères amyloïde-bêta (Aβo) sont particulièrement neurotoxiques et leur contribution spécifique aux troubles du sommeil reste à définir. Récemment, une dérégulation du métabolisme lipidique a été signalée dans le cerveau des patients atteints de la MA et des modèles animaux. De plus, l'inhibition de la stéaroyl-CoA désaturase (SCD), une enzyme de conversion lipidique, a montré qu'elle rétablissait la mémoire chez les souris triple transgénique (3xTg), modèle de la MA. Dans le cerveau, les astrocytes régulent la synthèse de lipides et des altérations des astrocytes et de leurs fonctions ont été signalées chez les patients atteints de la MA et les modèles animaux. De plus, les astrocytes ont été impliqués dans la régulation du sommeil. Cependant, la relation entre les troubles du sommeil, les astrocytes et le métabolisme lipidique reste à explorer dans la MA. Par conséquent, cette thèse avait deux objectifs : définir l'effet d'Aβo sur différentes variables de sommeil et vérifier si la SCD contribue aux troubles du sommeil chez les 3xTg et si cela s'associe à des modifications de la fonction astrocytaire. Pour cela, des injections chroniques (6 jours) d'Aβo dans l'hippocampe ont été réalisées chez des rats mâles de type sauvage (WT pour « Wild-type ») et des mesures électroencéphalographiques (EEG) ont été effectuées pour définir les altérations veille/sommeil. De plus, des souris femelles WT et 3xTg ont reçu un traitement intracérébroventriculaire de 28 jours avec un inhibiteur de la SCD (SCDi) ou un véhicule, et des enregistrements EEG ont été réalisés après les 28 jours de traitement. Des sections de cerveau ont été soumises à une coloration pour les marqueurs astrocytaires, tels que la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP) et l’aldéhyde déshydrogénase 1 de type L1 (ALDH1L1), en vue de réaliser une quantification cellulaire et/ou une évaluation morphologique dans l'hippocampe, l'hypothalamus latéral et le thalamus. Les résultats montrent que le temps passé en éveil, en sommeil lent (SL) et en sommeil paradoxal (SP) a été préservé chez les rats injectés avec l'Aβo. Cependant, l'activité spectrale de l'EEG pendant l'éveil a été augmentée par l’Aβo pour l'activité des ondes lentes (0,5-5 Hz) et l'activité bêta de basse fréquence (16-20 Hz), tandis qu'elle a été diminuée pendant le SL pour l'activité thêta (5-9 Hz) et alpha (9-12 Hz). De plus, le ratio thêta/activité à ondes lentes a été diminué pendant l'éveil et le SL. De plus, six jours d’injection d’Aβo ont été nécessaires pour observer les changements spectraux chez le rat. Concernant le second objectif, le traitement SCDi n’a pas restauré la diminution du temps d'éveil et l'augmentation du temps passé en SL chez les souris 3xTg. L'activité EEG rythmique et arythmique a été considérablement altérée chez les souris 3xTg pour tous les états d'éveil/sommeil, et le SCDi a modifié significativement ces phénotypes de manière différente chez les souris mutantes par rapport aux souris WT. Les densités de cellules positives pour GFAP et ALDH1L1 ont été augmentés dans l'hippocampe et l'hypothalamus/thalamus, respectivement, et le SCDi a atténué l'augmentation dans la région CA1 en particulier. Les résultats confirment la présence d'altérations du sommeil dans les modèles de la MA et suggèrent que les phénotypes de sommeil pourraient servir de marqueur non invasif précoce de la MA. Cependant, malgré le ciblage du métabolisme lipidique par l'inhibition de la SCD, les diverses perturbations du cycle éveil/sommeil chez les souris 3xTg n’ont pas été significativement rétablies. Mais il semble que ce traitement soit capable de renverser les modifications astrocytaires observées dans l'hippocampe. Ce travail contribuera à la compréhension de la physiopathologie liée à la MA et aux troubles du sommeil associés. / In Alzheimer's disease (AD), sleep disturbances are among the earliest clinical symptoms observed. There is a growing body of evidence indicating that soluble amyloid-bêta oligomers (Aβo) are particularly neurotoxic, and their specific contribution to sleep disorders is yet to be defined. Recently, dysregulation of lipid metabolism has been reported in the brains of AD patient and animal models. Furthermore, inhibition of stearoyl-CoA desaturase (SCD), a lipid-converting enzyme, has shown to restore memory in triple transgenic (3xTg) mice, an AD model. In the brain, astrocytes regulate lipid synthesis, and alterations in astrocytes and their function have been reported in AD patient and animal models. Additionally, astrocytes have been implicated in the regulation of sleep. However, the relationship between sleep disturbances, astrocytes, and lipid metabolism remains to be explored in AD. Therefore, this thesis had two objectives: to define the effect of Aβo on various sleep variables and to investigate whether SCD contributes to sleep disturbances in 3xTg mice and if this is associated with changes in astrocytic function. For this purpose, chronic injections (6 days) of Aβo into the hippocampus were performed in male wild-type (WT) rats, and electroencephalographic (EEG) measurements were conducted to assess wake/sleep alterations. Additionally, female WT and 3xTg mice received a 28-day intracerebroventricular treatment with an SCD inhibitor (SCDi) or a control, and EEG recordings were made after the 28-day treatment. Brain sections were stained for astrocytic markers, such as glial fibrillary acidic protein (GFAP) and aldehyde dehydrogenase 1 family member L1 (ALDH1L1), to perform cell counting and/or morphological evaluation in the hippocampus, lateral hypothalamus, and thalamus. The results show that the time spent awake, in slow-wave sleep (SWS), and in rapid eye movement (REM) sleep was preserved in rats injected with Aβo. However, spectral EEG activity during wakefulness was increased by Aβo for slow-wave (0.5-5 Hz) and low-frequency beta (16-20 Hz) activity, while it was decreased during SWS for theta (5-9 Hz) and alpha (9-12 Hz) activity. Additionally, the theta/SWA ratio was decreased during wakefulness and SWS. Furthermore, six days of Aβo injection were required to observe spectral changes in rats. Regarding the second objective, SCDi treatment did not restore the reduction in wake time and the increase in SWS time in 3xTg mice. Rhythmic and arrhythmic EEG activity was significantly altered in 3xTg mice for all wake/sleep states, and SCDi significantly modified these phenotypes differently in mutant mice compared to WT mice. GFAP- and ALDH1L1-positive cell densities were increased in the hippocampus and lateral hypothalamus/thalamus, respectively, and SCDi attenuated the increase in the CA1 region only. The results confirm the presence of sleep alterations in Alzheimer's disease models and suggest that sleep phenotypes could serve as a non-invasive marker of early Alzheimer's disease. However, despite targeting lipid metabolism through SCD inhibition, the various disturbances in the wake/sleep in 3xTg mice were not significantly restored. Nevertheless, it appears that this treatment can reverse astrocytic changes observed in the hippocampus. This work will contribute to the understanding of the pathophysiology related to Alzheimer's disease and associated sleep disturbances.

Des défauts dans la réponse à l’acide rétinoïque, un métabolite de la vitamine A essentiel au développement embryonnaire, entraîne des conséquences très sévères dans la formation et la fonction de plusieurs organes. En particulier, on retrouve, parmi les anomalies congénitales graves, de l'anophtalmie/microphtalmie (absence/réduction du globe oculaire) et de l'hypoplasie/agénésie pulmonaire. Ce patron clinique est associé au syndrome MCOPS12, une maladie pédiatrique rare causée par des mutations génétiques dans le récepteur RARb. Dans les cellules, l’acide rétinoïque interagit avec les récepteurs nucléaires RARa, RARb et RARg. Leur activation favorise la transcription de gènes essentiels au développement embryonnaire normal. Notre laboratoire vise à comprendre les mécanismes de régulation des RARs, pour mieux orienter nos approches thérapeutiques du syndrome MCOPS12. Dans le cadre de ce projet, nous avons étudié plus particulièrement la phosphorylation sur RARb. Nos objectifs étaient de déterminer les rôles des sites de phosphorylation dans le domaine AF-1 sur l’activité transcriptionnelle de RARb et de déterminer l’impact de la phosphorylation sur les variants de RARb associés au syndrome MCOPS12. Nos résultats par essais luciférases démontrent que RARb est régulé par les MAPKs. De plus, les sérines de l’AF-1 semblent essentielles pour maximiser la réponse du récepteur à l’acide rétinoïque et en réponse à la phosphorylation. Également, la phosphorylation sur les variants génétiques gain-de-fonction associés au MCOPS12 semble induire une augmentation de l’activité du récepteur. Avec son implication dans le syndrome MCOPS12, la compréhension des mécanismes régulateurs de RARb devient essentielle pour l’apport de solutions thérapeutiques efficaces. / Defects in the response to retinoic acid, a vitamin A metabolite essential to embryonic development, lead to very severe consequences in the formation and function of several organs. Among serious congenital anomalies, anophthalmia/microphthalmia (loss or reduction in size of the ocular globe) and hypoplasia/pulmonary agenesis are observed. This clinical pattern is linked with MCOPS12 syndrome, a rare pediatric disease caused by mutations in the RARb receptor. In our cells, retinoic acid interacts with nuclear receptors RARa, RARb et RARg. Activation of these receptors favors gene transcription for normal embryonic development. Our laboratory aims to understand the regulation mechanisms of RARs, to better orient our therapeutic approaches for the MCOPS12 syndrome. In this project, we studied the phosphorylation of RARb. Our objectives were to determine the roles of phosphorylation sites in the AF-1 domain on the transcriptional activity of RARb and to determine the impact of phosphorylation on the RARb variants associated with MCOPS12 syndrome. Our results from luciferase assays demonstrate that RARb is regulated by MAPKs. Furthermore, our results show that AF-1 serines seem essential to maximize receptor response to retinoic acid and phosphorylation. Additionally, phosphorylation of gain-of-function genetic variants associated with MCOPS12 syndrome appears to induce an increase in receptor activity. With its implication on MCOPS12 syndrome, the understanding the regulatory mechanisms of RARb becomes essential for providing effective therapeutic solutions.

L'occurrence du syndrome de détresse respiratoire est plus élevée chez les garçons. La maturation pulmonaire implique la synthèse du surfactant par les pneumonocytes de type II, et les androgènes retardent ce processus. La localisation des enzymes impliquées dans le contrôle des androgènes dans les poumons foetaux est importante pour expliquer les différences sexuelles. Cette étude identifie les phénotypes cellulaires qui expriment la 17 beta-hydroxystéroïde déshydrogénase type 2 (17PHSD2) (testostérone - ¿ androstènedione) et le récepteur des androgènes (AR) dans les poumons de souris aux jours de gestation 15.5 à 17.5. Il y a co-expression entre la 17pHSD2 et AR dans l'épithélium des conduits aériens et dans le mésenchyme, on observe aussi une corrélation entre la localisation de l'ARNm et de la protéine 17pHSD2. Ces résultats suggèrent un contrôle local des androgènes dans les poumons foetaux. Cependant le patron d'expression de la 17PHSD2 dans les poumons foetaux n'explique pas la différence sexuelle.

Les 17ß-hydroxystéroïdes déshydrogénases (17ß-HSDs), particulièrement celle de type 1 (17ß-HSD1), ainsi que la stéroïde sulfatase (STS) sont des enzymes importantes dans la production d'hormones stéroïdiennes. En effet, la 17ß-HSD1 et la STS agissent à des étapes cruciales dans la biosynthèse des estrogènes. Étant donné que les estrogènes sont reconnus pour être étroitement liés au développement de certaines maladies hormonodépendantes comme le cancer du sein ou l'endométriose, la stimulation et la croissance des tumeurs estrogénodépendantes se verraient bloquées en arrêtant la production des estrogènes. Conséquemment, l'inhibition de la 17ß-HSD1 et de la STS constitue deux approches intéressantes au point de vue thérapeutique. Dans la première partie de ce mémoire, la mise au point et la synthèse chimique d'une nouvelle classe d'inhibiteurs de la 17ß-HSD1. Ces composés ont comme structure de base un noyau stéroïdien dérivé de l'estradiol ayant un cycle lactonique. L'évaluation de l'activité biologique de ces composés nouvellement synthétisés sera également présentée. En effet, ces composés ont été testés pour vérifier leur potentiel d'inhibition de la transformation de 1'estrone en estradiol par la 17ß-HSDl et pour vérifier s'ils possédaient une activité estrogénique non-souhaitable. Ces travaux ont mené à la synthèse d'un inhibiteur stéroïdien non-estrogénique de la 17ß-HSD1. Dans le cadre de ce projet, une nouvelle méthodologie a été développée permettant la réduction des benzonitriles pour obtenir les méthylarènes correspondants. Dans la deuxième partie de ce mémoire, la synthèse chimique d'inhibiteurs non-stéroïdiens de la STS ayant une double action sera abordée. Ces composés ont été conçus pour inhiber la STS et agir en tant que SERM (Selective Estrogen Receptor Modulator). Je discuterai de la méthode utilisée pour générer ces produits de même que les résultats des tests biologiques. Les composés synthétisés ont été testés pour vérifier leur potentiel d'inhibition de la transformation de l'estrone sulfate en estrone par la STS. L'estrogénicité des composés a aussi été investiguée. Ce projet, qui n'en n'est qu'au commencement, a permis de générer les premiers inhibiteurs non-stéroïdiens et non-estrogéniques de la STS.

La résistance des bactéries à Gram négatif aux céphalosporines de troisième génération (C3G) et aux carbapénèmes constitue une menace de santé publique majeure à l’échelle mondiale. Ces β-lactamines à large spectre d’action sont spécifiquement utilisées dans le traitement des infections résistantes potentiellement mortelles causées par des bactéries multirésistantes. Le principal mécanisme de résistance aux C3G et aux carbapénèmes est l’acquisition de gènes encodant respectivement des β-lactamases à spectre étendu (BLSE) et des carbapénémases. Plusieurs études ont répertorié les principales β-lactamases responsables des épidémies dans de nombreux pays à savoir les types TEM, SHV et CTX-M pour les bactéries productrices de BLSE, et plus récemment les types IMP, KPC, NDM, OXA-48 et VIM pour les bactéries productrices de carbapénémases. L’Organisation mondiale de la Santé a recommandé des mesures contrôle et prévention et de contrôle afin de réduire le risque de transmission des bactéries à Gram négatif productrices de BLSE ou de carbapénémases. Ces stratégies incluent l’identification des bactéries productrices de BLSE et de carbapénémases par des méthodes diagnostiques rapides de même que la mise en place d’une surveillance épidémiologique des principaux gènes de résistance encodant à ces enzymes. Ce mémoire de maîtrise se présente en 2 volets. D’une part, le développement d’un essai PCR en temps réel pour la détection rapide et sensible des gènes encodant les principales carbapénémases. D’autre part, la réalisation d’une étude épidémiologique dans deux hôpitaux de la ville de Québec sur les principaux gènes de BLSE chez des souches cliniques résistantes aux céphalosporines de 3e génération. Ces résultats démontrent que ces approches moléculaires pourraient être utilisées dans les laboratoires de microbiologie clinique afin de faciliter la détection et la surveillance des bactéries productrices de BLSE et de carbapénémases. / The resistance of Gram-negative bacteria against third-generation cephalosporins (3GC) and carbapenems is a major public health threat worldwide. These antibiotics are used specifically in the treatment of life-threatening infections caused by multidrug-resistant bacteria. The acquisition of genes encoding for extended-spectrum β-lactamases (ESBL) and carbapenemases is the main mechanism of resistance to 3GC and carbapenems, respectively. Several studies have identified the main β-lactamases responsible for epidemics in many countries namely TEM, SHV, and CTX-M for ESBL-producing bacteria, and more recently IMP, KPC, NDM, OXA-48-type, and VIM for bacteria producing carbapenemases. The World Health Organization has recommended preventives measures to control and reduce the risk of transmission of Gram-negative bacteria producers of ESBL and carbapenemases. These strategies include the identification of ESBL and carbapenemases with rapid diagnostic methods as well as the establishment of epidemiological surveillance of major resistance genes for these enzymes. This master’s thesis is presented in two parts. On one hand, the development of a real-time PCR assay for rapid and sensitive detection of key genes encoding carbapenemases. On the other hand, an epidemiological study in two hospitals in Quebec City of genes coding for ESBL in clinical strains resistant to third generation cephalosporins. These results demonstrate that these molecular approaches could be used in clinical microbiology laboratories to facilitate the detection and monitoring of ESBL- and carbapenemases-producing bacteria.

L’hypertension artérielle secondaire à la progression de l’insuffisance rénale chronique (IRC) est généralement associée à une dysfonction de l’endothélium vasculaire, caractérisée par une production exagérée de vasoconstricteurs tels l’endothéline-1 (ET-1) et l’angiotensine II (Ang II) et une réduction de la relâche de vasodilatateurs dont le monoxyde d’azote (NO). Cette dysfonction endothéliale peut entraîner la surproduction du transforming growth factor-Beta 1 (TGF-β1), une cytokine aux propriétés pro-fibrosantes et hypertrophiques. Nos travaux ont pour but d’élucider les interactions entre les facteurs dérivés de l’endothélium en IRC. Dans un premier temps, nous avons étudié l’implication de l’ET-1 chez le rat urémique avec masse rénale réduite, en utilisant un antagoniste des récepteurs ETA de l’ET-1, l’ABT-627. Une semaine après l’induction de l’insuffisance rénale par néphrectomie subtotale 5/6, des rats urémiques recevant l’ABT-627 sont comparés avec un groupe de rats urémiques ne recevant aucun traitement et des témoins, sur une période de 6 semaines. À la fin de l’étude, la pression artérielle systolique des animaux urémiques est augmentée comparativement à celle des animaux témoins. Les animaux urémiques présentent une augmentation de la créatinine sérique, de la protéinurie, de l’excrétion urinaire d’ET-1 et du TGF-β1 ainsi que de l’expression de l’ARNm du TGF-β1 dans le cortex rénal. De plus, ils montrent une augmentation de l’expression d’ET-1 et du TGF-β1 dans l’endothélium vasculaire de l’aorte thoracique. Par ailleurs, l’expression de l’ARNm du récepteur ETB de l’endothéline est réduite dans le cortex rénal des animaux urémiques. Les dommages histologiques rénaux comprennent de la glomérulosclérose, de la nécrose tubulaire et de la fibrose interstitielle associée à une production accrue d’alpha-actine de muscle lisse (α-SMA). Le traitement des animaux urémiques avec l’ABT-627 atténue l’élévation de la pression artérielle et les dommages histologiques rénaux, sans toutefois prévenir la détérioration progressive de la fonction rénale. Par ailleurs, l’ABT-627 ne contre pas la surproduction vasculaire et rénale d’ET-1 et du TGF-β1 ainsi que la réduction de l’expression rénale du récepteur ETB chez l’animal urémique. Ces résultats montrent que l’ET-1 est impliquée, du moins en partie, dans la pathogenèse de l’hypertension et des dommages rénaux chez le rat urémique. Cependant, le blocage des récepteurs ETA ne confère pas la protection cardiovasculaire et rénale escomptée, suggérant l’implication d’autres facteurs tels le TGF-β1 et l’Ang II dans ce modèle animal d’insuffisance rénale. Dans une seconde étude, nous avons évalué l’implication du TGF-β1 dans la pathogenèse de l’hypertension artérielle associée à l’insuffisance rénale, en utilisant le même modèle animal que précédemment. Pour ce faire, nous avons comparé les effets de la neutralisation du TGF-β1 avec l’anticorps 1D11 avec un antagoniste des récepteurs AT1 de l’Ang II chez l’animal urémique. Après 6 semaines de traitement, la pression artérielle systolique des animaux urémiques est augmentée comparativement à celle des animaux témoins. Les animaux urémiques présentent une augmentation significative de la créatinine sérique, de la protéinurie, de l’expression endothéliale d’ET-1 dans l’aorte thoracique et du TGF-β1 dans le cortex rénal, ainsi qu’une diminution de la créatinine urinaire et de la clairance de la créatinine. Ils montrent aussi des signes évidents d’hypertrophie cardiaque. Le traitement des animaux urémiques avec l’anticorps 1D11 diminue de façon significative la pression artérielle systolique, sans toutefois prévenir la détérioration de la fonction rénale et l’hypertrophie cardiaque, ni contrer la surexpression vasculaire d’ET-1 et rénale du TGF-β1. Par contre, le traitement des animaux urémiques avec le losartan normalise la pression artérielle systolique et la protéinurie, prévient l’hypertrophie cardiaque et limite la surexpression vasculaire et rénale d’ET-1 et du TGF-β1. Ainsi, la neutralisation du TGF-β1 atténue l’élévation de la pression artérielle systolique chez l’animal urémique, sans toutefois prévenir la détérioration de la fonction rénale ni la surexpression vasculaire et rénale d’ET-1 et du TGF-β1. À la lumière des résultats obtenus, il semble que le développement de l’hypertension artérielle associée à l’insuffisance rénale dans notre modèle expérimental soit attribuable plus particulièrement à l’action de l’Ang II. Les effets de l’Ang II seraient médiés en partie par l’ET-1 et le TGF-β1, qui agissent possiblement de façon indépendante. / Hypertension in chronic renal failure (CRF) is associated with endothelial dysfunction, which is characterized by exaggerated production of vasoconstrictors such as endothelin-1 (ET-1) and angiotensin II (Ang II) and a reduction in vasodilators such as nitric oxide (NO). Endothelial dysfunction could lead to TGF-β1 overproduction, a cytokine with pro-fibrotic and hypertrophic properties. Our studies aimed at elucidating the interactions between the endothelium-derived factors in CRF. In a first study, we investigated the role of ET-1 in the rat remnant kidney model of CRF, using the ETA receptor antagonist ABT-627. One week after renal mass reduction, uremic rats receiving ABT-627 were compared with untreated uremic rats and sham-operated rats, during 6 weeks. At the end of the study, systolic blood pressure was elevated in uremic rats as compared to sham-operated animals. Uremic animals showed increased serum creatinine, proteinuria, ET-1 and TGF-β1 urinary excretion and renal TGF-β1 mRNA expression. In addition, ET-1 and TGF-β1 expression was increased in the vascular endothelium of thoracic aorta of uremic animals. However, ETB mRNA expression was reduced in the renal cortex of uremic animals. The renal histological damages were comprised of glomerulosclerosis, tubular necrosis and interstitial fibrosis, which was associated with increased alpha-smooth muscle actin (α-SMA) expression. Treatment with ABT-627 attenuated the rise in systolic blood pressure and the renal damages, but did not prevent the progressive decline in renal function, the ET-1 and TGF-β1 overproduction nor the reduction in ETB receptor expression. Our results show that ET-1 is involved, at least in part, in the pathogenesis of hypertension and the renal injuries in uremic rats. However, ETA receptor blockade does not confer the anticipated cardiovascular and renal protection, suggesting the implication of other factors such as TGF-β1 and Ang II in this animal model of CRF. In a second study, we evaluated the involvement of TGF-β1 in the pathogenesis of hypertension associated with renal insufficiency, in the same animal model. We compared the effects of the TGF-β1 neutralizing antibody 1D11 and the Ang II AT1 receptor antagonist losartan. At the end of the study, systolic blood pressure was increased in uremic animals as compared to the controls. Uremic animals presented a significant increase in serum creatinin, proteinuria, expression of ET-1 in the vascular endothelium of thoracic aorta and renal cortex production of TGF-β1, as well as a reduction in creatinine clearance. They also showed obvious signs of cardiac hypertrophy. Treatment with the 1D11 antibody reduced the rise in systolic blood pressure without preventing the decline in renal function and cardiac hypertrophy nor the vascular ET-1 and renal TGF-β1 overexpression. In contrast, treatment with losartan normalized systolic blood pressure and proteinuria, prevented the cardiac hypertrophy and attenuated the vascular and renal ET-1 and TGF-β1 overexpression. Therefore, neutralization of TGF-β1 attenuates the rise in systolic blood pressure in uremic animal, without preventing the deterioration of renal function or the vascular and renal overexpression of ET-1 and TGF-β1. Based on these studies, the development of hypertension associated with the renal insufficiency in this experimental model is likely attributed to Ang II. The effects of Ang II may be mediated by ET-1 and TGF-β1, which appears to act in an independent manner.

Les facteurs endothéliaux sont des hormones locales synthétisées et sécrétées par l'endothélium, qui interagissent dans un équilibre dynamique pour assurer le maintien de plusieurs phénomènes biologiques comme la régulation du tonus vasculaire et de la pression artérielle, de la structure de la paroi des vaisseaux et de la fonction d'organes vitaux tels que les reins. Cependant, dans certaines pathologies associées à une dysfonction endothéliale, cet équilibre serait bouleversé. En insuffisance rénale chronique, l'angiotensine II (Angll) et l'endothéline-1 (ET-1), des facteurs vasoconstricteurs, sont produits exagérément alors que le monoxyde d'azote (NO), le principal agent vasodilatateur, est déficient. Le rôle et les interactions des différents agents endothéliaux impliqués dans la pathogenèse de l'urémie et de ses complications sont encore mal définis. Dans un modèle d'insuffisance rénale chronique chez le rat, nous avons démontré une diminution de la densité des récepteurs ETB, comparativement aux récepteurs vasoconstricteurs ETA qui étaient inchangés. Cette diminution contribuerait à l'accumulation tissulaire d'ET-1 via une diminution de sa clairance locale, en plus de réduire l'effet vasodilatateur compensateur des récepteurs ETB, médié par la relâche du NO. Ces altérations favoriseraient ainsi l'hypertension et la progression des dommages rénaux. Nous avons aussi démontré que l'expression de l'ET-1 était augmentée de manière parallèle au TGF-pi dans les vaisseaux et les reins des rats urémiques. Le TGF-pi est un facteur de croissance associé à la fibrose et l'hypertrophie tissulaire dans plusieurs maladies cardiovasculaires et inflammatoires. Le traitement avec le losartan, un antagoniste du récepteur ATi, a significativement atténué l'hypertension artérielle et la protéinurie, en plus de réduire l'expression tissulaire de l'ET-l et du TGF-[31, suggérant l'implication de l'AnglI dans la régulation de ces deux facteurs. Nous avons ensuite comparé les effets du losartan au traitement avec le BMS-182874, un antagoniste spécifique aux récepteurs ETA, ainsi qu'avec la L-Arginine, le précurseur du NO. Le BMS-182874 et la L-Arginine ont diminué l'élévation de la pression artérielle, contrairement au losartan qui l'a complètement normalisé. Contrairement au losartan et à la L-Arginine qui ont atténué l'expression tissulaire de l'ET-l et du TGF-pi, le BMS-182874 n'a démontré aucun effet. Ainsi, l'ET-1 contribuerait à l'hypertension artérielle mais ne serait pas impliquée de façon majeure dans l'induction du TGF-pi en urémie. Par contre, l'AnglI serait un déterminant de l'induction de ces deux facteurs. Le NO serait également un agent clé dans la dysfonction endothéliale associée à l'urémie, en exerçant des effets pouvant moduler l'expression de l'ET-l et du TGF-Bl.

La dysfonction endothéliale est associée à plusieurs pathologies, dont l'hypertension artérielle et l'insuffisance rénale chronique. Elle se caractérise par un déséquilibre dans la production des facteurs vasodilatateurs, vasoconstricteurs et de certaines cytokines. Chez le rat en insuffisance rénale chronique, la production du monoxyde d'azote (NO) est diminuée alors que la production de l'angiotensine II (Angll), de l'endothéline-1 (ET-1), du transforming growth factor-f31 (TGF-pl) et du tumor necrosis factor-a (TNF-a) est a ugmentée. Le rôle exact de ces facteurs endothéliaux et de ces cytokines dans le développement de l'hypertension artérielle en insuffisance rénale chronique reste à élucider. À l'aide d'un inhibiteur de la synthèse du NO, nous avons développé un nouveau modèle d'hypertension maligne chez le rat. Nous avons démontré que le traitement avec le Nu-nitro-L-arginine-méthyl ester (L-NAME) induit une hypertension maligne dose-dépendante et des dommages vasculaires et rénaux caractéristiques de la néphroangiosclérose maligne chez le rat Harlan Sprague-Dawley. Nous avons démontré que le traitement de l'hypertension artérielle contribue à ralentir la progression de l'insuffisance rénale chronique et que le blocage des récepteurs ATi de l'AnglI permet d'obtenir une protection tissulaire à long terme. Nous avons également observé que la neutralisation du TNF-a prévient l'hypertension artérielle, l'inflammation et la fibrose rénale chez le rat rendu urémique par réduction de la masse rénale. Ces effets sont associés à une diminution de l'activation du NF-KB et de l'expression de MCP-1, ICAM-1 et VCAM-1 et de la production rénale du TGF-f31 et de 1ET-1. L'ensemble de ces résultats suggèrent que le TNF-a joue un rôle important dans l'inflammation, les dommages rénaux et l'hypertension artérielle associés à l'insuffisance rénale chronique.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de protéines membranaires du génome humain. Ils transmettent les signaux extracellulaires provenant de plusieurs stimuli comme les odeurs, les ions, les hormones et les neurotransmetteurs, à l'intérieur des cellules. En se liant aux RCPGs, ces molécules contribuent à la stabilisation des changements conformationnels activateurs qui se propagent jusqu'au domaine intracellulaire des récepteurs. Ces derniers engagent ensuite un ou plusieurs effecteurs, comme les protéines G hétérotrimériques et les β-arrestines (βarrs), qui activent une cascade d'événements moléculaires menant à la réponse cellulaire.Récemment, la publication de structures cristallines de RCPGs liant des ligands diffusibles a offert une opportunité de raffiner à une résolution atomique les modèles des mécanismes de transduction des signaux. Dans la première partie de cette thèse, nous avons donc exploré les déterminants de la signalisation du récepteur prototypique β2-adrénergique (β2AR), induite par les β-bloqueurs. En ne tenant compte que de leur efficacités sur le β2AR dans les voies de l'adénylate cyclase (AC) et des protéines kinases activées par les facteurs mitogéniques (MAPK), les β-bloqueurs peuvent être classés en 3 groupes distincts (agoniste inverse AC / agoniste MAPK, antagoniste neutre AC / agoniste MAPK et agoniste inverse AC / agoniste inverse MAPK). Afin de déterminer le lien entre leur efficacité et leur mode de liaison, nous avons réalisé des expériences d'arrimages moléculaires in silico entre des β-bloqueurs de chacun des groupes et la structure cristalline du β2AR liée au carazolol. De manière intéressante, les ligands à l'intérieur d'un groupe partagent un mode de liaison, alors que ceux des ligands entre les groupes divergent, suggérant que le mode de liaison des β-bloqueurs pourrait être utilisé pour prédire leur l'efficacité. En accord avec cette hypothèse, nous avons prédit et confirmé l'efficacité agoniste MAPK du carazolol, un inverse agoniste AC du β2AR se liant au récepteur de manière similaire au groupe inverse agoniste AC / agoniste MAPK. De manière intéressante, le groupement aryl des ligands agonistes inverses agonistes AC / agoniste MAPK, le seul groupement chimique variable de ce groupe, est prédite pour lier la région des 3e et 5e hélices transmembranaires (TM3 et TM5). Nous avons donc émis l'hypothèse que cette région pourrait être un déterminant de l'efficacité de ces ligands. En accord avec cette dernière, la mutation de 2 résidus (T118I, S203A) localisés proches du site de liaison des groupements aryls des β-bloqueurs, prévient l'efficacité agoniste inverse de l'ICI-118551 sur la voie de l'AC sans affecter l'efficacité d'un agoniste, indiquant que cette région est importante pour la transmission de l'effet agoniste inverse, du moins sur la voie de l'AC. Les βarrs sont des protéines d'échafaudage qui coordonnent la formation de complexes avec plusieurs dizaines d'effecteurs de signalisation. Originalement identifiées pour leur rôle dans la désensibilisation et l'internalisation des RCPGs, elles sont aussi d'importants effecteurs de la signalisation des RCPGs indépendante des protéines G hétérotrimériques. Cependant, contrairement aux protéines G hétérotrimériques, il n'existe que peu d'outils pour les étudier. Ainsi, la deuxième partie de la thèse est dédiée au développement d'outils pour l'étude des βarrs. À cette fin, nous avons d'abord tenté de transposer une méthode de mesure de l'interaction entre 2 protéines par la technologie de transfert d'énergie de bioluminescence par résonance (BRET) en microscopie et chez des souris transgéniques afin de mesurer de manière subcellulaire et dans un contexte natif l'engagement de la βarr à des RCPGs. Ainsi, nous avons établi les preuves de principe que le BRET peut être utilisé pour localiser l'interaction entre la βarr et le récepteur de la vasopressine de type 2 (V2R) sur une cellule au microscope et pour détecter l'interaction entre la βarr et le β2AR sur des tissus de souris transgéniques exprimant ces protéines fusionnées avec des partenaires BRET. Finalement, il n'existe aucun inhibiteur pharmacologique ciblant les βarrs. Ainsi, grâce à la combinaison d'approches de criblage virtuel sur un modèle de la structure des βarrs et d'essais de validation cellulaire, nous avons développé un inhibiteur pharmacologique des βarrs. À l'aide de cet outil, nous avons confirmé l'implication des βarrs dans l'activation des MAPK par le V2R, mais aussi montré un nouveau rôle des βarrs dans le recyclage du β2AR. Les connaissances et outils développés dans cette thèse permettront de mieux comprendre les déterminants moléculaires de la signalisation des RCPGs et entre autres, grâce à des nouvelles approches pour étudier le rôle cellulaire et physiologique des βarrs. / G Protein-Coupled Receptors (GPCR) are members of the largest family of membrane protein in the human genome. They transduce the signal from a variety of stimuli like odors, ions, hormones and neurotransmitters, inside the cells. By binding directly to the receptors, these molecules stabilize activating conformational changes that are allosterically propagated through transmembrane to intracellular domains. Effectors like heterotrimeric G protein and β-arrestins (βarrs) are then engaged by activated receptors and trigger a cascade of signalling events leading to a cellular response. Recently, the resolution of the crystal structure of GPCR that bind to freely diffusible ligands provided the opportunity to refine at an atomic level the models describing the mecanisms of receptor signal transduction. In the first section of this thesis, we have explored the determinants of the prototypical β2-adrenergic receptor (β2AR) signalling induced by β-blockers. Given their efficacy on Adenylate Cyclase (AC) and Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) pathways, β-blockers can be classified within 3 signalling groups (AC inverse agonist / MAPK agonist, AC neutral antagonist / MAPK agonist and inverse agonist for AC and MAPK). In order to gain insight on the relation between their efficacy and binding mode, we performed in silico binding experiments between β-blockers from each group and the β2AR crystal structure bound to carazolol. Interestingly, ligands within a group share similar binding mode in contrast to those of different groups, suggesting that β-blockers binding mode could be used to predict their efficacy. In accordance to this hypothesis, we have predicted and confirmed that carazolol, an AC inverse agonist that bind to β2AR in a similar way than the AC inverse agonist / MAPK agonist group, is indeed an agonist for MAPK pathway. Moreover, aryl chemical function from AC inverse agonist / MAPK agonist ligands, barely the only variable structure feature of this group, was predicted to bind β2AR nearby the transmembrane helices 3 and 5 (TM3 and TM5). We thus have predicted that this region would be a determinant of the AC inverse agonist / MAPK agonist ligand efficacy. Accordingly, we found that mutation of 2 residues (T118I, S203A) close to the aryl moiety binding site prevents inverse agonist efficacy of ICI-118551 on AC pathway, without affecting agonist efficacy, indicating that this receptor region is important for the efficacy of these group of β-blockers, at least on AC inverse agonism.βarrs are scaffolding proteins that coordinate protein complex formation with dozen of signalling effectors. First identified for their role on GPCR desensitization and internalization, βarrs are also an important heterotrimeric G protein independent GPCR signalling effectors. However, in contrast to heterotrimeric G protein, only a few tools are available for their study. Thus, the second section of this thesis aim at developing tools for the study of βarrs. For this purpose, we had attempted to transpose a method to measure protein-protein interaction that use Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET) technology, in microscopy and in transgenic mice, in order to detect subcellular localization and in a native context the engagement of βarr to RCPGs. Thus, we have established a proof of principle that BRET can be combined with microscopy to locate an interaction between βarr and the type 2 vasopressin receptor (V2R) within a cell. Moreover, we have established a second proof of principle that we can detect βarrs recruitment to β2AR on cells extracted from tissues of transgenic mice expressing these proteins fused to BRET partner. Finally, there is no pharmacological inhibitor of βarrs. Thus, using a combination of virtual screening and cellular validation approches, we have developed the first pharmacological βarrs inhibitor. With this novel tool, we have confirmed the implication of βarrs in V2R-mediated MAPK activation, but also showed a new role of βarrs in β2AR recycling.The finding and the tools presented in this thesis should allow to better understand the molecular determinants of GPCR signalling, and among other things, by proposing new tools to study βarrs cellular and physiological roles.

Dans ce mémoire, je présente mes études sur la synthèse, la caractérisation et l’évaluation biologique de différentes séries d’analogues du D-heptapeptide appelé 101.10, un modulateur négatif allostérique du récepteur de l’interleukine-1β (IL-1β). Sachant que les peptides ont généralement de faibles propriétés pharmacologiques, le but de ce projet portait sur l’examen des structures nécessaires à la bioactivité, la conformation tridimensionnelle de ces derniers afin d’améliorer la droguabilité du peptide parent. Les stratégies d’optimisation du 101.10 utilisées furent : la coupure N- et C-terminale; la substitution par la proline, α-amino-γ-lactame (Agl), β-amino-γ-lactame (Bgl) et α-amino-β-hydroxy-γ-lactame (Hgl); et la rigidification du squelette à l’aide d’un bicycle, l’indolozidin-2-one (I2aa). Afin de clarifier certaines relations de structure-activité, quelques modifications furent apportées au peptide, incluant l’échange de la thréonine pour la valine, la permutation de la stéréochimie de certains résidus clés ainsi que le remplacement de certaines chaînes latérales par un méthyle. Pour pallier aux difficultés de reproductibilité des résultats avec des échantillons provenant de différentes sources, des études sur l’identité du contre-anion et la pureté du peptide furent conduites. Afin d’évaluer l’effet des modifications sur la conformation aqueuse et l’activité biologique du peptide, des analyses de dichroïsme circulaire et des tests in vitro mesurant l’inhibition de certains effets de l’IL-1β furent effectués. Ces essais cellulaires comportaient l’inhibition de la prolifération de cellules immunes et de l’activation des voies de signalisation inflammatoires du facteur nucléaire κB (NF-κB) et de la protéine kinase activée par mitogène (MAPK), toutes deux stimulées par l’IL-1β. La compilation de ces données a permis de déceler certaines tendances entre la structure, la conformation et l’activité anti-IL-1β des peptidomimétiques. / In this thesis, I present my studies toward the synthesis, characterisation and biological evaluation of different series of analogues of the D-heptapeptide called 101.10, a negative allosteric modulator of the interleukin-1β (IL-1β) receptor. Considering that peptides generally exhibit poor pharmacological properties, the objective of this project consisted in: the examination of the peptidic structures essential to elicit bioactivity; the investigation of the three-dimensional arrangement of these moieties; and the improvement of the “drug-like” properties of the parent peptide. The optimisation strategies that were used include: N- and C-terminal truncation; positional scanning using monocycles such as proline, α-amino-γ-lactam (Agl), β-amino-γ-lactam (Bgl) and α-amino-β-hydroxy-γ-lactam (Hgl); and backbone rigidification with indolizidin-2-one (I2aa). Moreover, in order to validate certain structure-activity relationships, further modifications were performed on the peptide: substitution of threonine for valine, exchange of stereochemistry, and substitution of certain side-chain for a methyl group. Lastly, due to divergent behaviour between peptide samples obtained from different sources, studies on the identity of the counter-anion and on the sample purity were conducted. In order to evaluate the influence of these modifications on the aqueous conformation and on the biological activity of the peptide, circular dichroism analyses and in vitro tests measuring the inhibition of certain IL-1β-mediated effects were performed. These cellular assays comprised the inhibition of IL-1β-stimulated proliferation of immune cells, as well as activation of the inflammatory pathways of nuclear factor κB (NF-κB) and mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways. Compiling these data revealed certain trends existing between the structure, conformation and anti-IL-1β activity of the peptidomimetics.