No description available.

Dedifferentiation and proliferation of retinal pigment epithelial (RPE) cells are characteristics of retinal diseases. Dedifferentiation is likely associated with changes of inwardly rectifying potassium (Kir) channels. The roles of Kir4.2 channels in viability, and proliferation of cultured RPE cells were investigated. Gene expression levels were determined using qRT-PCR. RPE cells expressed Kir2.1, 2.2, 2.4, 3.2, 4.1, 4.2, 6.1, and 7.1 mRNA. Kir4.2 protein was verified by immunocytochemistry and Western blotting. Kir4.2 mRNA in cultured cells was upregulated by hypoxia (hypoxia mimetic CoCl2 or 0.2% O2) and extracellular hyperosmolarity (addition of high NaCl or sucrose). Kir4.2 mRNA was suppressed by vascular endothelial growth factor (VEGF), blood serum, and thrombin whereas platelet-derived growth factor (PDGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), and transforming growth factor-1 (TGF-1) increased it. Hyperosmotic Kir4.2 gene expression was mediated by TGF-1 receptor signaling while hypoxic gene transcription was dependent on PDGF receptor signaling. VEGF receptor-2 blockade increased Kir4.2 mRNA level under control, hyperosmotic, and hypoxic conditions. SiRNA-mediated knockdown of Kir4.2 decreased the cell viability and proliferation under control and hyperosmotic conditions. Kir4.2 channels play functional roles in maintaining the viability and proliferation of RPE cells. Downregulation of Kir4.2 by VEGF, via activation of VEGF receptor-2 and induction of blood-retinal barrier breakdown, may contribute to decreased viability of RPE cells under pathological conditions.

No description available.

No description available.

Les facteurs d’ADP-ribosylation (ARFs) sont des petites GTPases impliquées dans le transport vésiculaire, la synthèse des lipides membranaires et la réorganisation du cytosquelette d’actine. Les isoformes 1 (ARF1) et 6 (ARF6) sont les plus étudiées. ARF1 est connue pour être distribuée à l’appareil de Golgi, alors qu’ARF6 est confinée principalement à la membrane plasmique. Récemment, il a été démontré qu’ARF6 est hautement exprimée et activée dans plusieurs cellules de cancer du sein invasif et que celle-ci contrôle les processus de migration et d’invasion. Cependant, le rôle d’ARF1 dans ces processus biologiques impliqués dans la formation de métastases du cancer du sein demeure méconnu. Dans la présente étude, nous avons utilisé comme modèle d’étude pour ARF1 les MDA-MB-231, une lignée de cellules invasives du cancer du sein exprimant de haut niveau de récepteurs au facteur de croissance épidermique (EGFR). Afin d’évaluer le rôle d’ARF1 dans la migration, dans la transition épithéliale mésenchymateuse (EMT) et dans la prolifération cellulaire, nous avons procédé à deux types d’approches expérimentales, soit l’inhibition de l’expression endogène d’ARF1 par l’interférence à l’ARN de même que la surexpression de formes mutantes dominante négative (ARF1T31N) et constitutivement active d’ARF1 (ARF1Q71L), qui miment les formes inactive et active de la GTPase, respectivement. De manière intéressante, la suppression d’ARF1 et la surexpression de la forme inactive d’ARF1 induisent l’arrêt de la migration et de la prolifération des MDA-MB-231 de manière dépendante à l’activation de l’EGFR et ce, en bloquant l’activation de la voie PI3Kinase. De plus, nous démontrons qu’ARF1, de même que les ARF GEFs Cytohésine-1 et Cytohésine-2, contribuent au phénotype invasif des cellules tumorales de cancer du sein. Dans les mêmes approches expérimentales, nous montrons que l’inactivation d’ARF1 dans les MDA-MB-231 déclenche un arrêt de croissance irréversible associé à l’induction de la sénescence et ce, en régulant la fonction de la protéine du rétinoblastome pRb. Enfin, cette étude a permis de mettre en évidence le rôle physiologique d’ARF1 dans les processus de migration et de prolifération cellulaire, deux événements biologiques responsables de la progression du cancer du sein. / The ADP-ribosylation factors (ARFs) are small GTPases involved in vesicular transport, lipids synthesis and cytoskeleton remodelling. The isoforms 1 (ARF1) and 6 (ARF6) are the most studied. ARF1 is classically distributed at the Golgi apparatus whereas ARF6 is found at the plasma membrane and onto recycling endosomes. It was recently demonstrated that ARF6 is highly expressed and activated in several breast cancer cell lines and is associated with enhanced migration and invasiveness. However, the role of ARF1, in these biologicals processes necessary for metastasis formation, remains unclear. In this study, we used MDA-MB-231 cells, an invasive breast cancer cell line, that expressed high levels of EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor) to investigate the role of ARF1 in migration and proliferation. To further establish the role of ARF1 in cell migration, EMT and proliferation, we used two experimental approaches. First, we decreased endogenous ARF1 expression by RNA interference and second we overexpressed the dominant negative (ARF1T31N) and constitutively active (ARF1Q71L) ARF1 mutants, which mimick the inactive and active forms of ARF1, respectively. We demonstrated that depletion of ARF1 as well as overexpression of the inactive form of ARF1 blocked EGFR-mediated cell migration and proliferation by inhibiting the activation of PI3Kinase. Moreover, we showed, using invasive and non invasive breast cancer cell lines, that ARF1 and both Cytohesin-1 and Cytohesin-2 are required for invasivness. Using similar approaches, we reported that inactivation of ARF1 in MDA-MB-231 cells promotes cell growth arrest associated to senescence program by regulating the function of the Retinoblastoma protein pRb. Altogether, these findings demonstrate a physiological role for ARF1 in cell migration and proliferation. These two biologicals events are necessary for breast cancer progression.

A new pathobiologic hypothesis has recently emerged that the alveolar structural destruction and loss in emphysema are caused by the deficiency of vascular endothelial growth factor (VEGF). Therefore, this project hypothesized that such pathobiologic VEGF deficiency of emphysematous lungs can be recovered with a natural caffeic acid tetramer, salvianolic acid B (SalB), through activation of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3), so that emphysema can be reversed as a result of inhibition of induced cell death, stimulation of cell proliferation and migration, and promotion of stem cell recruitment to the lungs. SalB was first shown to be potently anti-oxidative (IC50 = 3.7 μM), but devoid of anti-elastase activity. SalB was then administered to the lungs of healthy rats at 0.2 mg/kg for two weeks, verifying ~1.7-fold increased lung tissue expressions of phosphorylated STAT3 (pSTAT3; an activated form of STAT3) and VEGF. Subsequently, SalB was examined in the anti-cell death assay, cell proliferation and migration assays, and trans- endothelial stem cell recruitment assay in the in vitro lung epithelial (A549) and endothelial (HMVEC-L) cell systems. SalB at 25 μM exerted significant 48-88 % inhibitory activities against cell death induced with oxidative stress and VEGF receptor blockade (with SU5416) in both cell systems, measured by the trypan blue exclusion and propidium iodide-based flow cytometry assays. SalB at 25 μM also stimulated A549 and HMVEC-L cell proliferation by ~1.4-fold and promoted cell migration by ~1.6-fold, while recovering stem cell recruitment impaired with SU5416 by 60 %. The anti-cell death, and proliferation and migration stimulatory activities of SalB were significantly opposed by pharmacological inhibitors of JAK2 (Janus kinase 2; an upper signal of STAT3), STAT3 and VEGF. SalB was then examined for its in vivo reversal activities in emphysema induced with porcine pancreatic elastase (PPE) and cigarette smoke extract (CSE) in rats. Upon establishment of emphysema on day 21, SalB was administered to the lungs three times weekly over three weeks. SalB at 0.2 mg/kg significantly recovered ~85 %-impaired treadmill exercise endurance by 57-82 %; and reduced abnormal airspace enlargement by 59-75 %. In the PPE-induced emphysematous rats, SalB also reduced the 4-fold greater alveolar destruction index by 61 %. The lung tissue protein expression by Western blot analysis found that cleaved caspase 3 (cell apoptotic marker) was induced by 13-fold, and VEGF was reduced by 60 % in the PPE -induced emphysematous rats. However, pulmonary treatment with SalB at 0.2 mg/kg normalized these proteins, and also significantly increased the expression of a cell proliferation marker, proliferative cell nuclear antigen (PCNA) by 2.6-fold. Note however that SalB treatment did not reduce the neutrophilic myeloperoxidase activity in the lungs induced in the PPE-induced rats. Taken all together, this study has demonstrated that SalB potently inhibited lung cell death, stimulates lung cell proliferation and migration, and restores stem cell migration with its mechanism of STAT3 activation and VEGF elevation and reversed established emphysema in rat models.

The objective of this study was to investigate primary cilia and their mechanotransduction role in lung adenocarcinoma tumor progression. The main focus investigated the effect of primary cilia on cell cycle progression, survival, adhesion and migration analysis of these cells and the role of sonic hedgehog signaling pathway in mechanotransduction. Human Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC) adenocarcinoma biopsies contain more primary cilia than non-tumor lung sections. To observe the effects of primary cilia presence in lung cancer cells in-vitro, formation of primary cilia is inhibited using small interfering RNA. A549 cells with intact primary cilia observe less cell cycle progression than cells deficient in primary cilia under static and cyclic stretch conditions. Primary cilia cause higher cell survival and adhesion. Increase in cell adhesion also increases the migration and wound closure rates in control samples compared to samples treated with inhibition of IFT88, thereby increasing the metastasis of these cells. Several downstream regulatory genes in sonic hedgehog signaling pathway observe significantly decreased gene expressions in primary cilia deficient cells, thus indicating inefficient mechanotransduction. Therefore, cancer cells need primary cilia to survive, adhere and migrate and continue tumor progression.

Les effets négatifs des produits pharmaceutiques (PPs) sur les écosystèmes aquatiques est une préoccupation de plus en plus sensible. Nous avons analysé les effets du 17α-éthinylestradiol (EE2), composant des pilules contraceptives, et de la fluoxétine (FLX), l'antidépresseur le plus vendu au monde, sur deux poissons. Le pejerrey (Odontesthes bonariensis) vit dans des lagunes qui sont des réservoirs d'eaux usées, où la présence d'EE2 est détectée. En utilisant l'expression des gènes cyp19a1b (aromatase cérébrale) et cyp19a1a (aromatase gonadique) comment marqueurs biologiques nous avons constaté que l'exposition à EE2 n'affectait pas l'expression du gène cyp19a1b. Cependant, augmente significativement l'expression du cyp19a1a, liée à la différenciation ovarienne, et diminue l'expression de hsd11b2, liée a la différenciation testiculaire, chez les larves et mâles juvéniles. Aussi, produit une déviation des ratios male/femelles en faveur des femelles chez les larves et l'apparition de caractéristiques typique du développement ovarien dans les testicules de mâles juvéniles. Chez le poisson zèbre (Danio rerio) nous avons évalué le rôle de la sérotonine (5-HT) comme modulateur de la prolifération; et l'effet de la FLX, inhibiteur sélectif de sa recapture. Tout d'abord, nous avons montré que les neurones sérotoninergiques de l'hypothalamus sont générés à partir de cellules gliales radiaires présente dans cette région. Ensuite, nous avons constaté une réduction significative du nombre de cellules en prolifération dans le noyau du recessus lateral (NRL) et posterior (NRP) de l'hypothalamus, après de l'inhibition de la synthèse de 5-HT ; et dans le NRL, après d'exposition a FLX. / Over the last 10-15 years risks of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in the environment have acquired significant relevance. In the present work we studied the effects of 17α-ethinylestradiol (EE2), component of contraceptive pills, and fluoxetine (FLX), the world’s most widely prescribed antidepressant, in fishes. Pejerrey (Odontesthes bonariensis) a south American teleost fish that inhabit aquatic ecosystems where EE2 has been reported. Exposure to EE2 did not alter the expression of cyp19a1b (brain aromatase). In contrast, expression of cyp19a1a (gonadal aromatase), involved in ovarian differentiation, was up-regulated; while expression of hsd11b2, associated with testicular differentiation, was down-regulated in larvae or juvenile males. Also, EE2 was able to shift sex ratios toward the female in larvae and alter the gonadal morphology of testicles of juvenile males. In zebrafish, a model organism considered as a useful tool in EDs screening, we investigated the potential role of serotonin (5-HT) as modulators of brain cell proliferation; in particular, we also analyzed the effects of FLX, a selective 5-HT reuptake inhibitor. We showed that 5-HT neurons of the hypothalamus originate from proliferative radial glial cells presents in this area. Treatment 5-HT synthesis inhibitor and exposure to environmentally relevant concentrations of FLX caused a significant decrease in the number of proliferating cells in the hypothalamus, resulting in a further decline in the number of own 5-HT neurons. These results provide evidence for the detrimental effect in teleost fish induced by the exposure to two pharmaceuticals considered as endocrine disruptors.

Ce travail de thèse avait pour objectif le développement de systèmes de culture cellulaire, en 2D et en 3D, en mettant à profit les propriétés d’un transporteur d’oxygène marin, HEMOXCell®. Notre approche générale était articulée selon deux grands axes : un premier concernant l’évaluation de l’utilisation d’HEMOXCell® dans la culture de deux modèles cellulaires, et un second, utilisant les résultats obtenus à des fins d’ingénierie tissulaire. Dans le premier axe, l’évaluation de l’effet dose-réponse d’HEMOXCell® dans la culture des cellules CHO-S et des cellules souches mésenchymateuses (CSM), a permis de déterminer des concentrations de travail optimales, favorisant la viabilité et la prolifération cellulaire. Le modèle cellulaire CHO-S a contribué à la mise en place d’un test de performance de la molécule, et encouragé son utilisation dans des systèmes de bioproduction. Les essais menés sur les CSM ont quant à eux permis de valider l’innocuité de la molécule à de faibles doses et le maintien de l’état « souche ». L’idée d’associer les CSM à des supports poreux est prometteuse pour des applications d’ingénierie tissulaire, mais est soumise aux problèmes liés à l’oxygénation en profondeur des supports. Dans le second axe de ce projet, nous avons oeuvré à améliorer la colonisation de substituts osseux et méniscaux, en culture statique et dynamique, en présence d’HEMOXCell®. Parallèlement, une étude a été menée pour tenter de caractériser les cellules méniscales. Les analyses de la colonisation des biomatériaux suggèrent un effet bénéfique d’HEMOXCell® lorsqu’il est utilisé en complément des milieux de différenciation cellulaire. Ce travail a contribué à améliorer la compréhension de ce transporteur d’oxygène et à l’élargissement de ses potentiels champs d’utilisation notamment dans un cadre thérapeutique. / This work aimed to develop cell culture systems, in 2D and 3D, based on the properties of HEMOXCell®, a marine oxygen carrier. Our approach was articulated in two main parts: the first one dealing with the assessment of the use of HEMOXCell® in the culture of two cellular models, and the second one, exploiting the results obtained for tissue engineering purposes. In this first axis, the dose-response effect of HEMOXCell® in the CHO-S cells and mesenchymal stem cells (MSC) in vitro culture, allowed the identification of optimal working concentrations, which can promote cell viability and proliferation. The CHO-S model has contributed to the establishment of a performance test of the molecule, and encouraged its use for bioproduction stimulation. The tests performed on MSCs were used to validate the harmlessness of the molecule at low doses and the maintenance of "stemness". The idea to associate MSCs with porous scaffolds is a promising approach for tissue engineering applications, but it is confronted to the lack of oxygen in the depth of the substitutes. In the second part of this project, we worked at improving the cellularization of bone and meniscal substitutes, under static and dynamic culture systems, w/ and w/o HEMOXCell®. In parallel, a study was conducted to attempt to characterize the meniscal cells. Analyses of cellularized biomaterials suggest a beneficial effect of HEMOXCell® when used as a differentiation media supplement. This work contributed to improve this oxygen carrier understanding and to extend the field of its potential uses particularly for therapeutic applications.

Connaître en temps réel la réponse et le comportement des cellules et organismes modèles suite à des changements de leur environnement, ou à des modulations de leurs fonctions biologiques est devenu essentiel dans les sciences du vivant. Ces réponses nous permettent ensuite de comprendre les mécanismes qui régissent le fonctionnement des cellules vivantes, avec des implications en recherche fondamentale, appliquée et biomédicale. Un des plus gros défis technologiques reste le contrôle des paramètres environnementaux en microscopie haute résolution. De nos jours, aucun système ne permet de réguler un ensemble complexe de paramètres de manière précise, dynamique et simultanée tout en observant les cellules dans leur environnement. L’objectif de ma thèse est de mettre au point un tel dispositif permettant a minima une régulation fine de la température, de la composition du milieu, et notamment de la concentration de divers drogues. Ce système doit être compatible avec les applications les plus poussées en microscopie photonique. Mon approche au cours de ma thèse pour élaborer un tel système est l’utilisation de la microfluidique. En effet, c’est la seule technologie qui puisse de réaliser un tel multiplexage. Elle permet de manipuler des petites quantités de fluide à travers un système contenant des canaux de dimensions allant du micromètre au centimètre. Cet ordre de grandeur des canaux constitue un atout majeur (réduction de la consommation des réactifs, réduction des couts, cinétiques des réactions chimiques et biologiques élevées, temps de diffusion court, etc.) et permet d’allier les expériences biologiques à la microscopie. Mon objectif est de concevoir une puce microfluidique qui représentera un pas technologique majeur et ouvrira de nouvelles possibilités de recherche. / Monitoring in real-time the response of cells and model organisms to the changes in their environment or to modulations of their biological functions has become essential in life sciences. One of the main technical challenges for biologists is the precise and dynamic control of various environmental parameters while doing high-resolution microscopy. My thesis consists of building a robust and versatile system, dedicated to live-cell imaging that will be compatible with adherent and non adherent models, that could provide a precise and simultaneous control of 1) the temperature, 2) the media exchanges and 3) the drug concentration while doing photonic microscopy. My approach is to use microfluidics, which is the best candidate in order to achieve this system and provides all the necessary controls of micro-scaled volumes for culturing, maintaining or analyzing cells. It produces miniaturized systems used as tools for biological experiments, in which channels of a micro-scaled dimension are used for the fluid circulation. The laminar flow in these chips allows fast molecule diffusion as well as fast temperature diffusion. Because of the high surface to volume ratio, the consumption of reagents is reduced, and media switches can be fast. This system will represent a major technical and beneficial step and will open new possibilities of research in biology.