Élément essentiel du système dioptrique de l'œil, la cornée joue aussi un rôle important de protection du globe oculaire. Toutefois, sa localisation la prédispose à plusieurs blessures de diverses origines. 11 peut alors en résulter une lésion importante nécessitant son remplacement. Le but ultime du programme de recherche est donc de reconstruire, selon la méthode d'auto-assemblage, une cornée humaine afin de l'utiliser comme modèle expérimental et éventuellement comme greffon pour des patients. Cependant, plusieurs aspects importants devaient faire l'objet d'études approfondies avant l'utilisation clinique afin d'évaluer le potentiel de réussite à long terme des greffes sur les patients. Le premier objectif spécifique de cette thèse consistait à étudier la grande hétérogénéité dans les capacités prolifératives des cellules épithéliales de cornées humaines (CECH) obtenues de différents donneurs. Cette étude démontre que ces variations sont liées à des altérations dans les niveaux d'expression des facteurs de transcription appartenant à la famille Sp. De plus, ces fluctuations semblent liées à la progression des CECH vers leur différenciation terminale. Finalement, une stratification adéquate des cellules épithéliales sur les équivalents cornéens coïncide avec un retard dans le pic d'expression des protéines Spl et Sp3. Nous disposons ainsi d'un moyen permettant d'identifier rapidement les populations cellulaires les plus appropriées pour la production des tissus reconstruits. Le deuxième objectif spécifique était de s'assurer que l'épithélium de nos cornées reconstruites puisse réépithélialiser des plaies éventuelles après la greffe. Pour ce faire, un modèle de guérison de plaies cornéennes in vitro a été développé à partir des cornées reconstruites. En plus de s'être assuré de la régénération des substituts cornéens à la suite d'une blessure, ce modèle a également permis de montrer que durant la réépithélialisation, la migration des cellules épithéliales suit un patron qui est semblable à celui rapporté lors de la guérison de blessures cornéennes humaines in vivo. Ce modèle présente aussi des aspects histologiques semblables au tissu d'origine ainsi que l'expression des constituants de la matrice extracellulaire et des sous-unités d'intégrines. Il permet également de quantifier le taux de réépithélialisation, qui est significativement accéléré en présence de la fibrine ou de l'EGF. Enfin, pour ce qui est du troisième objectif spécifique, il était important d'évaluer si l'origine des cellules utilisées lors de la fabrication des cornées in vitro influençait l'épaisseur de l'épithélium obtenu, caractéristique essentielle à une bonne acuité visuelle. Les observations recueillies nous ont permis de démontrer que l'origine des cellules du mésenchyme et des cellules épithéliales influence grandement, en plus de l'aspect macroscopique, l'histologie des tissus reconstruits et que ces changements dans la différenciation et la stratification des cellules épithéliales sont contrôlés par des facteurs solubles. Une différence significative dans l'expression d'IL-6 a été détectée entre les fibroblastes cornéens et dermiques. Les résultats montrent également que la cornée reconstruite est en mesure d'absorber les rayons ultraviolets de façon similaire à la cornée in situ. Tous ces travaux ouvrent la voie à de nombreuses autres recherches et laissent entrevoir une application clinique des cornées reconstruites à moyen terme. / The cornea is an essential part of the dioptric System of the eye. Furthermore, it also has a significant role in the protection of the eyeball. However, its location predisposes it to several wounds of various origins. In such cases, serious injuries may ensue requiring the replacement of the cornea. The main objective of the research program is base on the reconstruction, with the self-assembly method, of a human cornea in order to perform experimental studies and eventually graft it on patients. However, several aspects of this subject had to be carefully examined before any clinical use, in order to evaluate the success of long-term corneal graft on patients. The first specific objective of this thesis was to study the heterogeneousness in the proliferative capacities of the human corneal epithelial cells (HCECs), obtained from various donors, was initially studied. This work shows that these variations were related to changes in the levels of expression of transcription factors belonging to the Sp family. In fact, these factors were highly expressed during one passage and then totally disappeared as cells terminally differentiated. Proper stratification of HCECs on reconstructed tissue substitutes could be obtained only with cells that also had a delayed peak of Spl/Sp3 expression when cultured in vitro. We thus have a mean to identify quickly the cell lines most adapted for the production of reconstructed tissues. The second specific objective was to make sure that the epithelium of the reconstructed corneas could reepithelialize following a wound, after grafting. For this purpose, an in vitro corneal wound healing model was developed from the reconstructed corneas. We show that corneal substitutes regenerate after wounding. During reepithelialization, epithelial cell migration followed a consistent wave-like pattern similar to that reported for human corneal wound healing in vivo. This model showed an histological appearance similar to the native tissue as well as expression of basement membrane components and the integrin subunits known to be main actors during the wound healing process. It also allowed us to quantify the reepithelialization rate, which was significantly accelerated in the presence of fibrin or EGF. Finally, for the third specific objective, we determined whether the origin of the cells used during the production of in vitro corneas had any effect on the thickness of the epithelium obtained, an essential characteristic of a good vision. The results indicated that the origin of fibroblasts and epithelial cells influences largely the macroscopic aspect as well as the histology of reconstructed tissues, and that these changes in the differentiation and stratification of epithelial cells are controlled by soluble factors. A significant difference in the expression of IL-6 was detected between corneal and skin fibroblasts. Our results also unravel that the reconstructed cornea has similar UV-absorption characteristics to that of the normal human cornea. Our research will lead to other experimental studies on human cornea. Moreover, clinical application of reconstructed corneas are anticipated in the future.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les spermatozoïdes subissent la maturation lors de leur passage dans l'épididyme sous l'influence de plusieurs facteurs et protéines encore méconnus. Le présent projet concerne l'étude des protéines induites par la présence des spermatozoïdes. Pour y arriver, des cellules épithéliales épididymaires immortalisées de souris ont été misent en co-culture pour étudier l'expression des protéines induites. Par ce procédé, une protéine a été identifiée comme étant sécrétée par les cellules épithéliales. La protéine en question est la fibuline-2 qui est exprimée entre autres, dans les membranes basales et au cours du développement embryonnaire. De plus, le transcriptome des cellules en culture a été étudié par macro-array ce qui a permis l'identification de plusieurs ARNm induits par les spermatozoïdes dont le CD49c qui est exprimé dans des conditions similaires à la fibuline2. En résumé, nos résultats semblent indiquer que la présence de spermatozoïdes pourrait effectivement influencer l'expression de gènes ainsi que la synthèse et la sécrétion de protéines par les cellules épididymaires. / When passing through the epididymis, the spermatozoon becomes mature by acquiring forward motility and fertilizing capacity. This maturation process is under influence of several unknown factors and proteins. Experiments were done to study the modification of transcriptom and proteome modulate by spermatozoa. Cell culture was done with epithelial epididymal cell lines which origined from transgenic mice in coculture with mouse spermatozoa. Experiment allows us to find a protein expressed only in co-incubation conditions named fibulin-2 which is found in basement membrane and during embryonic development. Also, study of transcriptom of PC-1 in presence of spermatozoa by Macro-array determines several mRNA induced by spermatozoa such as CD49c. This protein is expressed in same condition that fibulin-2. Together, these results strongly suggest that spermatozoa can modulate gene expression and de novo protein synthesis and secretion of epididymal cell. This novel finding provides new concept and working hypothesis to clarify how testicular factors, such as spermatozoa itself, initiate the activation and differentiation of epididymal epithelium during the sperm maturation process.

Chez les ruminants, la prostaglandine lutéolytique F₂α (PGF₂α) est produite dans l'endomètre par les cellules endometriales épithéliales en réponse à l'oxytocine (OT). Par ailleurs, la prostaglandine potentiellement lutéoprotective et pro-nidation PGE₂ est stimulée dans les cellules stromales de l'endomètre en réponse au signal d'origine embryonnaire interféron-t (IFNt). Afin de pousser plus loin les études in vitro amorcées avec des cultures primaires, nous avons établi des lignées stables de cellules endométriales de l'endomètre bovin. Les cellules épithéliales (bEEL) et stromales caronculaires (CSC) ont servi à l'étude de la signalisation et de la régulation transcriptionnelle responsable de la production des prostaglandines (PGs). Des études phénotypiques et fonctionnelles ont révélé qu'autant les cellules bEEL que les CSC ont retenu les caractéristiques distinctives des cultures primaires. Les cellules bEEL s'avèrent "un modèle antilutéolique in vitro" typique car l'IFNt y inhibe la production de PGF₂α. induite par l'OT en 3-6 h. De plus, l'effet inhibiteur de l'IFNt n'est pas médié par la diminution du récepteur à l'oxytocine ou l'expression de la cycloxygénase-2 (COX2) tel que stipulé chez le mouton. Les résultats suggèrent plutôt que l'IFNt peut interférer dans l'axe de signalisation de la production de PGF₂α induite par l'OT. De ce fait, nous avons étudié le mécanisme de transduction du signal de PGF₂α induit par l'OT dans les cellules bEEL. Le relâchement de PGF₂α induit par l'OT est dépendant de l'activation de Ras par la régulation extracellulaire du signal du module kinase V% (ERK 1/2). La transactivation d'EGFR, ainsi que l'activation de c-Src et PI3K sont requis pour l'activation de RAS. En résumé, les résultats suggèrent que la sous-unité activé Gαiβy serait impliquée dans la production de PGF₂α induite par l'OT. À l'instar de ce qui a été observé in vivo, l'IFNt à concentration élevée stimule préférentiellement la production de PGE₂ dans les cellules CSC alors qu'il induit COX2 de manière concentration-dépendante dans les deux types de cellules bEEL et CSC. Il est donc tentant de spéculer que la reconnaissance maternelle de la grossesse chez les ruminants est un phénomène physiologique transitoire d'inflammation régulé par l'effet paracrine de l'IFNt induisant le PGE₂ stromal.

La polykystose rénale et le cancer colorectal sont caractérisés par la perte de la polarité apico-basale des cellules épithéliales. La polarité épithéliale est régulée, entre autres, par un complexe protéique articulé autour de la protéine CRB3. Cette dernière est également essentielle pour la ciliogenèse et la croissance du domaine apical. La taille du domaine apical définie les dimensions des tubules épithéliaux qui constituent l’unité fonctionnelle des reins. La dimension des tubules épithéliaux définit la mécanique des fluides corporels. Finalement, CRB3 réprime des voies de signalisation soutenant la croissance tumorale. Ce travail visait à définir le rôle de CRB3 dans la morphogenèse des tubules rénaux, étant donné que le contrôle de la taille du domaine apical, la formation du cil et la répression de la voie Hippo sont des fonctions essentielles de CRB3, et que leurs altérations mènent à des pathologies rénales. D’un autre coté, CRB3 agit comme suppresseur de tumeurs chez la souris et que CRB3 réprime la prolifération de lignées épithéliales cancéreuses humaines, nous pensons que CRB3 soit un suppresseur de tumeurs chez l’humain. Afin de valider ces hypothèses, nous avons généré des souris surexprimant CRB3 ou exprimant une forme tronquée de CRB3 dans les reins pour répondre au premier objectif. En ce qui concerne le deuxième objectif, nous avons analysé l’expression de CRB3 par immunohistochimie dans des échantillons de cancer du côlon. La surexpression de CRB3 résulte en une accumulation lipidique dans les cellules proximales du rein. Cette fonction n’est pas spécifique aux cellules rénales, puisque une surabondance de CRB3 provoque un phénotype similaire dans des cellules épithéliales de différentes origines en culture. L’expression de la forme tronquée amène une diminution du nombre de cils. Finalement, la perte de CRB3 est tardive dans le processus tumoral et coïncide avec la transition épithélio-mésenchymateuse. En conclusion, ce travail montre un nouveau rôle de CRB3 dans le métabolisme lipidique. De plus, nos travaux montrent que la perte de CRB3 corrèle avec un phénotype agressif dans le cancer du côlon.

L'intestin est reconnu comme un organe métabolique clé impliqué dans le développement des complications de l'obésité et du diabète. En présence d'obésité, l'intestin grêle développe un état local de résistance à l'insuline, un métabolisme lipidique altéré et une inflammation ainsi qu'une perméabilité paracellulaire accrue. En raison de l'environnement complexe des cellules épithéliales intestinales, il n'est pas clair à ce jour si la dyshoméostasie intestinale peut être induite par des altérations endogènes liées à l'obésité de l'hôte. L'objectif de cette étude était d'évaluer l'impact individuel de l'hyperglycémie, la dyslipidémie et l'inflammation sur les fonctions épithéliales intestinales en utilisant des organoïdes de crypte intestinale. Les organoïdes, dérivés du duodénum de souris mâle C57BL/6, ont été incubés 24 h dans des conditions inflammatoires, dyslipidémiques avec un taux élevé d'acide gras libres et hyperglycémiques. L'expression génique ainsi que la sensibilité à l'insuline ont été mesuré par qPCR et analyse densitométrique, respectivement. Nous montrons que les organoïdes, et donc les cellules de l'épithélium intestinal, répondent bien à l'insuline car cette hormone induit une activation dose-réponse de la phosphorylation d'Akt, un effecteur clé de cette voie de signalisation. La signalisation de l'insuline a été réduite par le cocktail inflammatoire et par la dyslipidémie, alors que l'hyperglycémie réduit la sensibilité à l'insuline à des niveaux élevés de glucose. L'état inflammatoire affecte l'expression des gènes liés à la perméabilité paracellulaire intestinale, à la réponse immunitaire et inflammatoire, au métabolisme des lipides et des lipoprotéines et au transport des nutriments, alors que la dyslipidémie a eu peu d'effet sur ces gènes. Cette étude suggère que les changements endogènes de l'hôte liés à l'obésité représentent un mécanisme important dans le développement des altérations de l'intestin grêle lors du développement de l'obésité. Ces altérations auraient à leur tour un impact sur les complications systémiques, notamment en augmentant le taux de lipoprotéines et de glucose libéré en circulation.

Candida albicans est un mycète pathogène opportuniste associé à des infections superficielles et systémiques, en particulier chez les individus immunologiquement ou médicalement compromis. C. albicans est notamment responsable de candidoses buccales et de stomatites prothétiques. De plus, les lésions buccales ulcéreuses (mucosites buccales) résultant de traitements de chimiothérapie et de radiothérapie sont sensibles aux infections secondaires à C. albicans. Ce mycète possède une multitude de facteurs de virulence lui permettant de coloniser l’hôte, de déjouer les défenses du système immunitaire et d’induire un phénomène inflammatoire. Actuellement traitées avec des antifongiques tels que le nystatin et le fluconazole, les infections à C. albicans sont de plus en plus difficiles à guérir, en raison de l’augmentation de la résistance du pathogène à ces molécules. Le but du projet de recherche consiste à évaluer dans un premier temps les effets de l’huile essentielle et des proanthocyanidines de cannelle sur la croissance et les principaux facteurs de virulence de C. albicans. En second lieu, les effets des mêmes composés sur les cellules épithéliales buccales ont été étudiés / Candida albicans is an opportunistic pathogenic fungus associated with superficial and systemic infections, particularly in immunologically or medically compromised individuals. C. albicans is particularly responsible for oral candidiasis and denture stomatitis. In addition, ulcerative oral lesions (oral mucositis) resulting from chemotherapy and radiotherapy treatments are susceptible to secondary infections by C. albicans. This fungus has a multitude of virulence factors allowing it to colonize the host, to counteract the defenses of the immune system and to induce an inflammatory response. Currently treated with antifungals such as nystatin and fluconazole, candidiasis infections are increasingly difficult to cure, due to the increased resistance of the pathogen to these molecules. The purpose of the research project was to evaluate the effects of cinnamon essential oil and proanthocyanidins on the growth and major virulence factors of C. albicans. Moreover, the effect of the same compounds on oral epithelial cells was investigated.

La plupart des fonctions des epitheliums simples, tel que le transport vectoriel, l'absorption et la sécrétion, sont possibles grâce à la polarité épithéliale. La polarité épithéliale est caractérisée par la distribution asymétrique des composants cellulaires selon un axe apico-basal. L'altération de la polarité épithéliale est observée dans la plupart des cancers d'origine épithéliale. Lors de la polarisation épithéliale, la protéine CRB3 joue un rôle prépondérant. En effet, en absence de CRB3, les cellules épithéliales possèdent une polarité défectueuse et les jonctions cellulaires sont altérées, tel qu'observé lors de la tumorigénèse. De plus, l'augmentation de la prolifération, de même qu'une meilleure survie cellulaire sont également observés lors de la tumorigénèse. Selon notre hypothèse, la perte de la protéine de polarité CRB3, qui permet le maintien du domaine apical, serait capable de favoriser la prolifération et la survie cellulaire. Dans le but de vérifier notre hypothèse, nous avons d'abord généré des lignées cellulaires exprimant myc-CRB3 et un mutant de deletion de myc-CRB3, myc-CRB3[delta]ERLI, et nous avons testé par xénogreffes la tumorigénicité de ces celles-ci. Les résultats obtenus ont montrés la capacité de CRB3 à restreindre la croissance tumorale. Le taux de prolifération a été testé in vitro et a montré que CRB3 est capable de moduler à la baisse le taux de prolifération cellulaire. Pour mieux comprendre comment CRB3 est capable de moduler la prolifération, les voie Wnt, MAPK-ERK1/2 et PI(3)K-AKT, toutes trois connues pour leur rôle dans la prolifération cellulaire, ont été étudiées. Dans un premier temps, l'implication de la voie Wnt a été vérifiée par essais luciférases dans un contexte de surexpression de la protéine CRB3. Les résultats ont montrés que CRB3 est incapable de réprimer la voie Wnt. Dans un deuxième temps, l'activité de la voie MAPK-ERK1/2 a été testée par le niveau de phosphorylation de ERK1/2. CRB3 n'a pas eu d'effet sur cette voie. Finalement, l'activité de la voie PI(3)K-AKT a été testée par le degré de phosphorylation de AKT. Les résultats obtenus à partir d'extraits de tumeurs montrent que l'expression de CRB3 atténue grandement le niveau de phosphorylation de AKT. De plus, l'expression de CRB3 a permis de diminuer le taux de prolifération cellulaire et de sensibiliser les cellules à l'apoptose, deux fonctions cellulaires contrôlées par la voie PI(3)K-AKT. La modulation de cette voie par CRB3 a été confirmée par les résultats obtenus dans des tests de prolifération en présence de LY294002, un inhibiteur de la PI(3)K. Cet inhibiteur a permis de ramener le taux de prolifération de CRB3[Delta]ERLI, la forme dominante négative de CRB3, au niveau de la prolifération des cellules n'exprimant pas myc-CRB3 ou myc-CRB3[delta]ERLI.Dans l'ensemble, les résultats obtenus montrent le rôle potentiel de CRB3 dans la régulation de la prolifération et de la survie cellulaires via la voie PI(3)K-AKT. Ceci amène une compréhension supplémentaire du rôle des régulateurs de la polarité épithéliale dans la suppression de cancers.

The biliary epithelium is organized as a single layer of biliary epithelial cells (BECs) lining the biliary tree. BECs have three major biological functions: protection, secretion and proliferation. These functions may all be controlled by bile salts, the main constituents of bile. We therefore determined if human gallbladder-derived BECs exhibited bile salt transport activities that affect their secretory functions. We could show that the apical bile acid sodium- dependent transporter (ASBT) is expressed and functional in primary cultures of human BECs. Once transported inside BECs, bile salts stimulate chloride and mucin secretion through intracellular pathways linked to calcium. In BECs, the secretion process is however mainly elicited by membrane receptors that signal through the intracellular second messenger cAMP. We could show in a subsequent study that bile salts potentiate cAMP-regulated secretion in BECs by stimulating adenylyl cyclase activity through PKC α and δ. One of the most potent bile secretagogues is the vasoactive intestinal peptide, which exerts its effects through the vasoactive intestinal peptide receptor-1 (VPAC1). We have shown that VPAC1 is expressed in all major cell types participating in bile formation in humans (i.e. hepatocytes, intrahepatic and gallbladder biliary epithelial cells). Moreover, VPAC1 displays a gradient of expression along the human biliary tree, the gallbladder showing the highest level of expression. Interestingly, we could show that bile salts regulate VPAC1 expression in BECs through the farnesoid X receptor (FXR), indicating that bile salts may also regulate BECs secretion through transcriptional control. The secretory activities of BECs may be seen as a protective mechanism avoiding excessive exposure to toxics, such as endotoxins. We have shown that bile salts may also exert protection by controlling the expression of the antimicrobial peptide cathelicidin. Bile salts induced cathelicidin expression through two distinct nuclear receptors, FXR and the vitamin D nuclear receptor (VDR). Taken together, our results indicate that bile salts control BECs biological functions through post-traductional and transcriptional control. The involvement of VDR in the control of BECs biology may be of particular interest because VDR hepatic expression is restricted to non-parenchymal liver cells, such as BECs or resident hepatic macrophages (i.e. Kupffer cells).

La prolifération cellulaire et la croissance tissulaire sont étroitement contrôlées au cours du développement. Chez la Drosophila melanogaster, ces processus sont régulés en partie par la kinase stérile-20 Slik (SLK et LOK chez les mammifères) et le suppresseur de tumeur Hippo (Hpo, MST1/2 chez les mammifères) dans les cellules épithéliales. La surexpression de la kinase Slik augmente la taille des tissus chez les mouches adultes. Cependant, les mutants slik-/- meurent avant d'avoir terminé leur développement. Lorsqu’elle est surexprimée dans les cellules épithéliales des ailes en voie de développement, cette protéine favorise la prolifération cellulaire. En outre, l'expression de Slik dans une population de cellules conduit à une surprolifération des cellules voisines, même quand elles sont physiquement séparées. Ceci est probablement dû à la sécrétion de facteurs de croissance qui stimulent la prolifération de manière paracrine. En utilisant des méthodes génétiques et transcriptomiques, nous essayons de déterminer les molécules et les mécanismes impliqués. Contrairement à ce qui a été publié, nous avons constaté que Slik ne transmet pas de signal prolifératif en inhibant le suppresseur de tumeur Merlin (Mer, NF2 chez les mammifères), un composant en amont de la voie Hippo. Plutôt, elle favorise la prolifération non-autonome et la croissance des tissus en signalisation par la kinase dRaf (la seule kinase de la famille Raf chez la drosophile). Nous prouvons que dRaf est nécessaire chez les cellules voisines pour conduire la prolifération chez ces cellules. De plus, nous avons utilisé le séquençage du transcriptome pour identifier de nouveaux effecteurs en aval de Slik. Ce qui permettra de mieux comprendre les effets de SLK et LOK chez les humains. / Cell proliferation and tissue growth are tightly controlled during development. In epithelial tissues in Drosophila melanogaster, these processes are regulated in part by the Sterile-20 kinase Slik (SLK and LOK in mammals) and the tumor suppressor Hippo (Hpo, MST1/2 in mammals). Slik overexpression leads to an increase in tissue size in flies, whereas, slik-/- mutants die before completing development. Overexpressing this protein in the developing wing disc epithelium promotes cell proliferation, consistent with the overgrown wing phenotype in the adults. Moreover, expression of Slik in one population of cells leads to an overproliferation of neighboring cells, even when they are physically separated by a central lumen. This can be explained by secretion of paracrine growth factors, stimulating non-autonomous proliferation that is specific to Slik. We used genetic and transcriptomic assays to define the molecules and mechanism involved in Slik-mediated signaling. Contrary to what has been suggested, we found that Slik does not promote proliferation through the tumor suppressor Merlin (Mer, NF2 in mammals), an upstream component of the Hippo pathway, nor through other components of the Hippo pathway. Rather, Slik promotes non-autonomous proliferation and tissue growth signaling through dRaf (the single Raf family kinase orthologue in Drosophila). We found that dRaf is required in the signal receiving cells to stimulate proliferation. We performed RNA-seq to identify novel downstream effectors of Slik. Characterizing the signaling pathway downstream of Slik in Drosophila will shed light on how SLK and LOK function in mammals, and provide insights into their potential involvement during development and in cancer.