L'évènement moléculaire clé des maladies à prions est la conversion de la protéine prion cellulaire (PrPc) en une isoforme pathologique et résistance à la protéolyse, nommée (PrPres). La PrPres est responsable de la neuropathogenèse et de la transmissibilité de la maladie. La recherche de molécules capables d'inhiber sa formation dans le cerveau est donc une stratégie thérapeutique envisageable. Le cannabidiol, composé non psycho-actif de Cannabis Sativa, inhibe l'accumulation de la PrPres aussi bien in vitro qu'in vivo et permet de prolonger significativement le temps de survie des souris infectées par les prions. De nombreuses études suggèrent la participation des cellules immunes dans le transport de la PrPres. Grâce à un modèle de déplétion transitoire des cellules dendritiques, nous avons montré que ces cellules étaient impliquées dans le processus de lymphoinvasion après une infection par voie intra-péritonéale mais pas par voie orale.<br />La fonction physiologique de la PrPc est encore mal connue, en particulier dans le système immunitaire. La recherche de partenaires protéiques pourrait permettre de mieux comprendre le rôle de la PrPc. Des traceurs fluorescents composés de PrP recombinante ont été produits et utilisés pour caractériser les sites de liaison de la PrPc dans les différentes populations de splénoctytes murins. La liaison des traceurs sur des lymphocytes B entraîne l'activation de la voie des MAP kinase et l'élévation transitoire de la concentration calcique intracellulaire démontrant que la liaison de la PrPc à ses récepteurs est fonctionnelle. Le rôle physiologique de ces interactions et la nature moléculaire des récepteurs reste à être déterminés.

Les effets de la marijuana, un médicament utilisé par l’homme depuis des millénaires, sur le système visuel sont peu connus. Une meilleure connaissance de la distribution du système endocannabinoïde (eCB) de la rétine pourrait expliquer comment cette drogue affecte la vision. Cette étude vise à caractériser la distribution du récepteur cannabinoïde CB1 (CB1R) et de l’enzyme de dégradation FAAH (“fatty acid amide hydrolase”) des ligands du CB1R dans la rétine du singe Vert (Chlorocebus sabaeus). De plus, elle vise à déterminer quelles sous-populations cellulaires de la rétine expriment ces composantes. La plupart des études à ce jour ont été conduites surtout sur les rongeurs et peu de travaux ont été réalisés chez le singe. Notre étude vient donc combler cette carence. Par le biais de méthodes immunohistochimiques, nous avons investigué la localisation du CB1R et de l’enzyme FAAH à différentes excentricités rétiniennes, de la fovéa centralis vers la périphérie. Nos résultats, en accord avec notre hypothèse de travail, démontrent que CB1R et FAAH sont exprimés à travers toute la rétine mais avec, cependant, des différences notoires. Au niveau de la couche des photorécepteurs, CB1R est exprimé préférentiellement dans les cônes et ce patron d’expression suit la distribution des photorécepteurs centre-périphérie. De plus, CB1R se retrouve surtout dans les pédicules des cônes de la couche plexiforme externe. CB1R et FAAH sont abondants dans les cellules bipolaires tant au centre qu’en périphérie. Le soma et l’axone des cellules ganglionnaires expriment aussi CB1R et FAAH. Ces données suggèrent que le système eCB est présent à travers toute la rétine du primate et pourrait expliquer les perturbations visuelles entrainées par la marijuana, telles la photosensibilité et la vision des couleurs. / The effects of marijuana, a drug that has been used by men for millennia, on the visual system are poorly understood. A better understanding of the distribution of the endocannabinoid system in the retina will help us explain how this drug affects vision. This study aims at characterizing the distribution of the endocannabinoid receptor CB1 (CB1R) and the enzyme degrading CB1R ligands, fatty acid amide hydrolase (FAAH) throughout the Green monkey retina (Chlorocebus sabaeus). In addition, it seeks to determine which sub-population of neurons expresses CB1R and the degrading enzyme FAAH. Most data on the endocannabinoid system have been acquired in rodents and studies on monkeys are rather scarce. We attempted to fill this void by using immunohistochemical methods to locate CB1R and FAAH at various eccentricities of the monkey retina, from the center to the far periphery. Our results, in agreement with our hypothesis, demonstrate that CB1R and FAAH are expressed throughout the retina. At the level of the photoreceptors, CB1R is expressed preferentially in cones rather than in rods, and this expression pattern follows the photoreceptors distribution. In the outer plexiform layer, CB1R immunoreactivity is predominantly concentrated in the cone pedicles. Although foveal cones are the main expressers of both CB1R and FAAH, these are also found in rod bipolar cells. The ganglion cell axons strongly express the CB1 receptor and the enzyme FAAH. These data suggest that the presence of CB1R throughout the retina may be responsible for the visual effects commonly reported by cannabis users, such as the increase in photosensitivity and alterations in color discrimination.

La persistance et la récurrence de la réponse inflammatoire dans le foie est la principale cause de développement des lésions hépatiques et de ses complications. Cette réponse immune est caractérisée par le recrutement de cellules inflammatoires, notamment de monocytes/macrophages et de lymphocytes. Elle est aussi impliquée d'une part dans le développement de la fibrose en activant les cellules fibrogéniques du foie, et d'autre part dans les mécanismes de régénération. Récemment, la présence d'une sous-population de lymphocytes T appelés Th17 a été identifiée dans de nombreuses pathologies hépatiques incluant la fibrose. Leur présence a également été observée lors de la régénération hépatique à partir de cellules progénitrices. Ces lymphocytes Th17 sont caractérisés principalement par la production de deux cytokines l'IL-17 et l'IL-22. Alors que le rôle de l'IL-22 a été récemment caractérisé dans la fibrose et la régénération hépatique, le rôle de l'IL-17 nécessitait d'être défini.Les objectifs de ma thèse ont donc été d'étudier le rôle et la régulation de l'IL-17 dans 1) les mécanismes de développement de la fibrose, et 2) son impact sur la régénération hépatique à partir de cellules progénitrices.1) L'équipe a démontré l'implication du système endocannabinoïde dans les maladies chroniques du foie. Ce système est composé de deux types de récepteurs, CB1 et CB2, couplés aux protéines G, et de ligands lipidiques endogènes. Alors que CB1 est majoritairement exprimé dans le cerveau et faiblement dans les tissus périphériques, CB2 est très fortement exprimé par les cellules immunitaires et présente en général des propriétés anti-inflammatoires. Notre hypothèse a donc été que l'activation du récepteur CB2, exprimé par les lymphocytes T régulerait négativement la réponse de type Th17 et le développement de la fibrose hépatique. Dans un modèle murin de fibrose induite par la ligature de la voie biliaire principale, nous avons montré que des souris CB2-/- développent une fibrose plus importante associée à une réponse inflammatoire de type Th17 augmentée par rapport à des souris sauvages. De plus, l'inhibition de la production de l'IL-17 chez ces souris CB2-/- à l'aide d'un inhibiteur de la différenciation Th17 (la digoxine), permet de réduire le développement de la fibrose. In vitro, l'activation du récepteur CB2 sur les lymphocytes Th17 par un agoniste sélectif, le JWH-133, diminue leur capacité à produire l'IL-17. Par ailleurs, nous avons montré par immunocyto-fluorescence, que l'activation de CB2 inhibe la production de l'IL-17 par une voie STAT5-dépendante. Ainsi, l'immuno-modulation de la réponse inflammatoire associée à la fibrose représente une stratégie anti-fibrosante prometteuse.2) L'infiltration de ces cellules Th17 a également été observée dans de nombreuses hépatopathies associées à une accumulation de cellules progénitrices intra-hépatiques (CPIH), appelées cellules ovales chez les rongeurs. La deuxième partie de ma thèse a donc consisté en l'étude du rôle de l'IL-17 dans la régénération du foie à partir de CPIH. Dans un modèle murin de régénération hépatique à partir de CPIH induit par un régime déficient en choline, et supplémenté en éthionine (CDE), nous avons montré que des souris invalidées pour l'IL-17 (IL-17-/-) présentent une diminution du nombre de CPIH CK19+, par rapport aux souris sauvages. L'invalidation de l'IL-17-/- a également été associée à une réduction du recrutement macrophagique et de la réponse pro-inflammatoire incluant l'IL-6, l'IL-1b et l'IL-27. Parmi ces cytokines, nous avons identifié l'IL-27 comme étant un facteur clé dans la différenciation des CPIH. In vitro, nous avons également montré que la production de l'IL-27 est induite par la stimulation des macrophages par l'IL-17. Ainsi, nos résultats révèlent que l'action combinée de l'IL-17 et de l'IL-27 orchestre la régénération du foie à partir de CPIH en favorisant leur prolifération et leur différenciation en hépatocytes, respectivement. / Persistence and recurrence of inflammatory response in the liver is the major cause of liver damage and its complications. This immune response is characterized by inflammatory cell recruitment, in particular monocytes / macrophages and lymphocytes. It has also been implicated in fibrosis development by activating liver fibrogenic cells, and also in regeneration mechanisms. Recently, a sub population of T lymphocytes called Th17 has been identified in numerous liver pathologies including fibrosis. These cells have also been observed in regenerating livers from progenitor cells. Th17 lymphocytes are mainly characterized by the production of two cytokines, namely IL-17 and IL-22. While the role of IL-22 has been recently described in liver fibrosis and regeneration, the role of IL-17 remained to be studied.The aims of my thesis were to study the role and the regulation of IL-17 in 1) fibrosis development, and 2) its impact on liver regeneration from progenitor cells.1) Our team has demonstrated the implication of the endocannabinoid system in chronic liver disease. This system is composed of two G-protein coupled receptors, CB1 and CB2, and their endogenous lipidic ligands. While CB1 is mainly expressed in the brain and slightly in peripheral tissues, CB2 is strongly expressed by immune cells and generally displays anti-inflammatory properties. Our hypothesis was that CB2 receptor activation, expressed by T lymphocytes, would negatively regulate Th17 response and liver fibrosis development. In a murine fibrosis model induced by bile duct ligation and section, we have showed that CB2-/- mice have an enhanced fibrosis associated with an increased Th17 inflammatory response as compared to wild-type animals. Additionally, IL-17 production inhibition in these CB2-/- mice with an inhibitor of Th17 differentiation (digoxin), reduced fibrosis development. In vitro, CB2 receptor activation on Th17 lymphocytes by a selective agonist, JWH-133, diminished their ability to produce IL-17. Moreover, we demonstrated by immunocyto-fluorescence, that CB2 activation inhibits IL-17 production in a STAT5-dependent manner. Thus, the modulation of the inflammatory response associated with fibrosis is a promising strategy against fibrosis.2) Th17 cell infiltration has also been observed in liver disease associated with liver progenitor cell (LPC) accumulation, called oval cells in rodents. The second part of my thesis was aimed to study IL-17 role in liver regeneration from LPC. In a murine model of liver regeneration from LPC induced by a choline deficient and éthionine supplemented diet (CDE), we have demonstrated that IL-17 deficient mice (IL-17-/-) have a reduced number of CK19+ LPC as compared to wild-type animals. IL-17 deficiency was also associated with a decrease in macrophage recruitment and reduced pro-inflammatory response including IL-6, IL-1b and IL-27. Among these cytokines, we identified IL-27 as a key factor in LPC differentiation. In vitro, we also showed that IL-27 production is induced after IL-17-induced macrophage activation. Thereby our results revealed that the combined action of IL-17 and IL-27 leads to LPC driven liver regeneration by enhancing their proliferation and their differentiation towards hepatocytes, respectively.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Lors de cette étude, nous avons d’abord localisé les récepteurs CB1 et CB2 sur les structures neuronales. Nous avons montré que les récepteurs CB1 et CB2 sont présents sur les dendrites et les axones et les filopodes. Dans le même ordre d’idée, nous avons localisé le récepteur DCC sur les structures neuronales. Celui-ci est aussi présent sur les dendrites, les axones et les filopodes. Ces résultats suggèrent que le récepteur DCC serait impliqué non seulement dans le processus de synaptogenèse médié par le récepteur CB1, comme cela a été montré dans le laboratoire du professeur Bouchard, mais aussi dans celui, éventuellement, médié par le récepteur CB2. Nous avons ensuite évalué l’effet des ligands du récepteur CB2. Nous n’avons détecté aucun effet clair des agonistes inverses (AM630 et JTE907) et des agonistes (JWH015 et JWH133) quant à la médiation du processus de synaptogenèse en terme de variation de la densité des filopodes et des points de contacts synaptiques. Nous avons obtenu des résultats variables. Ceux-ci furent non reproductibles. Nous avons obtenu des résultats différents des résultats originaux lorsque nous avons requantifié visuellement les mêmes photos à deux reprises Nous avons développé une méthode informatisée de quantification qui nous a permis d’obtenir des résultats reproductibles. Cependant, nous n’avons toujours pas détecté d’effets sur la synaptogenèse médiés par le récepteur CB2. Ces résultats préliminaires ne nous permettent ni d’infirmer, ni de confirmer d’éventuels effets sur la synaptogenèse médiés par le récepteur CB2. Une étude exhaustive serait nécessaire pour le déterminer. / During this study we first localised the receptors CB1 and CB2 on neuronal structures. We have shown that those receptors expressed on dendrites and filopodia. Likewise and based on Bouchard’s previous laboratory results showing an implication of the netrin-1 receptor, Deleted in Colorectal Cancer (DCC), on the synaptogenesis process mediated by the receptor CB1 we localized the receptor DCC on neuronal structures. We have shown that the receptor DCC is expressed on dendrites, axons and filopodia. These results suggest an implication of the receptor DDC in a synaptogenesis process that would be mediated by the receptor CB2. We then evaluated the effects triggered by the receptor CB2’s ligands on the synaptogenesis process. We found no evidences of any effects on synaptogenesis mediated by the receptor CB2 inverse agonists (AM630 and JTE907) and agonists (JWH015 and JWH133) in term of filopodia density and synaptic contacts density variations. We witnessed highly variable results that were irreproducible. Visual quantifications of filopodia and synaptic contacts density were variable as we quantified two times the same set of photos. We have therefore developed a computer based quantification method by which we were able to obtained reproducible results. Nevertheless we found no evidence of any implication of the receptor CB2 on the synaptogenesis process. These preliminary results do not allow us neither to rule out nor to confirm eventual CB2 receptor effects on synaptogenesis. An exhaustive study is required to access possible CB2 receptors effect on synaptogenesis.

Lors de cette étude, nous avons d’abord localisé les récepteurs CB1 et CB2 sur les structures neuronales. Nous avons montré que les récepteurs CB1 et CB2 sont présents sur les dendrites et les axones et les filopodes. Dans le même ordre d’idée, nous avons localisé le récepteur DCC sur les structures neuronales. Celui-ci est aussi présent sur les dendrites, les axones et les filopodes. Ces résultats suggèrent que le récepteur DCC serait impliqué non seulement dans le processus de synaptogenèse médié par le récepteur CB1, comme cela a été montré dans le laboratoire du professeur Bouchard, mais aussi dans celui, éventuellement, médié par le récepteur CB2. Nous avons ensuite évalué l’effet des ligands du récepteur CB2. Nous n’avons détecté aucun effet clair des agonistes inverses (AM630 et JTE907) et des agonistes (JWH015 et JWH133) quant à la médiation du processus de synaptogenèse en terme de variation de la densité des filopodes et des points de contacts synaptiques. Nous avons obtenu des résultats variables. Ceux-ci furent non reproductibles. Nous avons obtenu des résultats différents des résultats originaux lorsque nous avons requantifié visuellement les mêmes photos à deux reprises Nous avons développé une méthode informatisée de quantification qui nous a permis d’obtenir des résultats reproductibles. Cependant, nous n’avons toujours pas détecté d’effets sur la synaptogenèse médiés par le récepteur CB2. Ces résultats préliminaires ne nous permettent ni d’infirmer, ni de confirmer d’éventuels effets sur la synaptogenèse médiés par le récepteur CB2. Une étude exhaustive serait nécessaire pour le déterminer. / During this study we first localised the receptors CB1 and CB2 on neuronal structures. We have shown that those receptors expressed on dendrites and filopodia. Likewise and based on Bouchard’s previous laboratory results showing an implication of the netrin-1 receptor, Deleted in Colorectal Cancer (DCC), on the synaptogenesis process mediated by the receptor CB1 we localized the receptor DCC on neuronal structures. We have shown that the receptor DCC is expressed on dendrites, axons and filopodia. These results suggest an implication of the receptor DDC in a synaptogenesis process that would be mediated by the receptor CB2. We then evaluated the effects triggered by the receptor CB2’s ligands on the synaptogenesis process. We found no evidences of any effects on synaptogenesis mediated by the receptor CB2 inverse agonists (AM630 and JTE907) and agonists (JWH015 and JWH133) in term of filopodia density and synaptic contacts density variations. We witnessed highly variable results that were irreproducible. Visual quantifications of filopodia and synaptic contacts density were variable as we quantified two times the same set of photos. We have therefore developed a computer based quantification method by which we were able to obtained reproducible results. Nevertheless we found no evidence of any implication of the receptor CB2 on the synaptogenesis process. These preliminary results do not allow us neither to rule out nor to confirm eventual CB2 receptor effects on synaptogenesis. An exhaustive study is required to access possible CB2 receptors effect on synaptogenesis.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les connections synaptiques entre les cellules nerveuses (appelées synapses) sont essentielles à l’établissement de l’architecture du système nerveux. La modification de ces synapses est un des mécanismes par lequel l’apprentissage et la mémoire fonctionnent. On sait depuis plusieurs années déjà que la consommation de cannabis exerce une profonde influence sur l’apprentissage et la mémoire, et que sa consommation chez la femme durant la grossesse ou l’allaitement peut causer des déficits cognitifs chez l’enfant qui perdureront à l’âge adulte. Pour le moment, on ne sait toujours pas si ces effets sont médiés par les récepteurs aux cannabinoïdes classiques (CB1 et CB2) ou par d’autres récepteurs tel le GPR55. Des études récentes du laboratoire du Pr. Bouchard ont démontré un rôle important du système endocannabinoïde dans le développement du système nerveux notamment par la présence du récepteur GPR55 et son implication dans la modulation du guidage et de la croissance des axones durant les périodes foetale et périnatale. Comme certaines molécules et mécanismes cellulaires impliqués dans ces processus peuvent aussi jouer un rôle dans la formation de synapses (synaptogenèse), l’objectif de la présente étude est de déterminer la contribution du GPR55 dans la formation de contacts synaptiques. À partir de cortex d’embryons de souris, nous avons cultivé puis traité des neurones corticaux soit avec un agoniste sélectif de GPR55 (O-1602) ou son antagoniste sélectif (ML-193), soit avec un phytocannabinoïde (cannabidiol) pendant 24 heures au 9e jour in vitro. En immunocytochimie, les neurones traités avec le ML-193 ont démontré une réduction significative du nombre de contacts synaptiques et une augmentation significative avec l’O-1602 et le cannabidiol. Ces changements anatomiques sont corrélés avec des modifications de l’expression des protéines synaptiques GluR1 et synaptophysine au niveau du cortex. En plus de fournir d’importantes informations sur le développement du système nerveux, les résultats de cette étude contribuent à l’amélioration de nos connaissances sur les anomalies du développement induites par la consommation périnatale de cannabis. / Functional connections between nerve cells (called synapses) are essential to establish the architecture of the nervous system. The modification of synapses is thought to be one of the mechanisms by which learning and memory occur. It has been known for decades that cannabis consumption has a profound influence on learning and memory, and that maternal marijuana smoking during perinatal period causes cognitive deficits that last in the adulthood of the offspring. For the moment, we do not know if these effects are mediated by the classic CB1 and CB2 cannabinoid receptors or by other receptors such as GPR55. Recent studies by Pr. Bouchard have demonstrated an important role for the endocannabinoid system in the development of the nervous system, including the presence of GPR55 and its involvement in axon growth and target innervation during the fetal and early postnatal periods. As certain molecules and cellular mechanisms involved in these processes may also regulate synapse formation (synaptogenesis), the objective of the present study is to determine the contribution of GPR55 in the formation of new synaptic contacts. Primary cortical neurons isolated from embryonic mice were cultivated and then treated either with a selective agonist of GPR55 (O-1602) or his selective antagonist (ML-193), or with a phytocannabinoid (cannabidiol) for 24h at the ninth day in vitro (DIV9). In immunocytochemistry, neurons treated with ML-193 have shown a decrease in synaptic density, while the treatment with O-1602 or cannabidiol increased it. These anatomical changes were correlated with changes in the expression of synaptic proteins GluR1 and synaptophysin. Results from this study provide important insight on the development of the nervous system and contribute to improving our knowledge on developmental abnormalities induced by perinatal cannabis use.

Le virus de l'herpès simplex de sérotype 1 (HSV-1) est la plus grande cause de l’aveuglement infectieuse dans les pays développés. Les infections cornéennes à HSV-1 ont plusieurs conséquences, comme la difficulté à éliminer l'infection virale et l'inflammation provoquant une plus grande opacité de la cornée. Une infection cornéenne a montré qu'il y a colocalisation des cellules souches et les cellules amplificatrices transitoires avec le virus, mais le HSV-1 était toujours abondant dans le limbe de l'œil. Pour combattre le virus, anciennes publications ont montré que LL37, une cathélicidine humaine, peut réduire la charge virale. Le GF19, un fragment de LL37 modifié pour favoriser la perméabilité, a été capable de réduire la charge virale in vitro et ex vivo, avec la possibilité d'avoir des effets thérapeutique et préventif. Pour combattre les conséquences inflammatoires, un agoniste cannabinoïde CB2r impliqué dans la modulation de la neuroinflammation, TA-A001, a été testé. Des souris ayant reçu des brûlures alcalines pour induire l’inflammation et ils ont montré de meilleurs résultats cliniques avec le TA-A001 qu'avec le véhicule du médicament seul ou un corticostéroïde, la prednisolone. En conclusion, il apparaît que l’HSV-1 infecte rapidement le limbe, que le GF19 a pu réduire la charge virale, et que le TA-A001 a pu réduire l'inflammation en ayant peu d'effets secondaires. Une combinaison des traitements antiviraux et immunosuppresseurs administrés à la cornée pourrait être examinée plus pour combattre contre les infections à HSV-1 dans les yeux. / Herpes Simplex Virus serotype 1 (HSV-1) is the most common cause of infectious blindness in developed countries. Little is known about the early events in HSV-1 ocular infections since clinical symptoms often appear a week after infection. There are two significant consequences of HSV-1 corneal infection: the viral impacts of the disease and the inflammatory impacts. In mouse corneas, after HSV-1 infection, viruses localized in the limbal area of the cornea. However, there was no/little immunohistochemical co-localization with the stem cells or transient amplifying cells. Previous work has shown that LL37, a human cathelicidin, can reduce the viral burden. GF19, a fragment of LL37 with a modification to promote permeability, reduced viral loads in vitro and in ex vivo corneas. To combat the inflammatory consequences of HSV-1 infection, a cannabinoid CB2r agonist implicated in neuroinflammation modulation, TA-A001, was tested. Mice given alkali burns to induce inflammation showed better clinical results with TA-A001 than with the drug’s vehicle alone or a corticosteroid, prednisolone. In conclusion, it appears that HSV-1 quickly infects the limbus, GF19 was able to reduce viral burden, and CB2 agonists such as TA-A001 could reduce inflammation with few side effects. A combination of the anti-viral and immunosuppressant treatments could be a potential HSV-1 treatment.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.