Le cholestérol est véhiculé dans le sang par les lipoprotéines de faible densité (LDL), du foie vers les cellules. Ces LDL se divisent en 3 sous-classes (LDL1, LDL2 et LDL3). Elles sont métabolisées soit par captation sélective par le récepteur « scavenger » de classe B, type I (SR-BI) qui permet de capter uniquement leurs esters de cholestérol (EC) ou par captation globale par le récepteur de LDL (rLDL). Des études réalisées par le groupe de Madame Brissette ont démontré que des LDL injectées à des souris et ré-isolées quelques heures plus tard se retrouvent appauvries en EC et sont de plus petites tailles. Ces études ont donc établi le phénomène de la captation sélective des EC des LDL in vivo. Le sujet de ce mémoire est l'étude de l'effet de la captation sélective sur les LDL1, LDL2 et LDL3. Pour cela, des souris CD1 ont été injectées avec 3 mg de LDL1, LDL2 et LDL3 natives et 5 heures plus tard, les LDL modifiées ont été isolées par ultracentrifugation. Le travail expérimental subséquent a permis de déterminer les caractéristiques de chacun des types de LDL à savoir leur composition chimique par dosage enzymatique; taille par électrophorèse sur gradient de gel de polyacrylamide; densité par la procédure de Terpstra; charge selon leurs migrations sur gel d'agarose-barbital; niveau d'oxydation des LDL après une incubation avec du CuSO4; capacité à accepter les EC des HDL3 par la protéine de transfert des esters de cholestérol (CETP); activité de captation sélective des EC de SR-BI des cellules HepG2 envers les différents types de LDL et leurs affinités de liaison pour le rLDL. Les résultats ont démontré qu'il y a une diminution de 15% en EC pour les LDLt modifiées et de 58% et 41% en triglycérides (TG) pour les LDL1 et LDL2 modifiées. Il y a eu également un enrichissement en cholestérol total (CT) et cholestérol libre (CL) pour chacune des 3 sous-classes de LDL modifiées. Les résultats ont également démontré que, par rapport à leurs formes natives respectives, les LDL1 modifiées sont plus denses, plus petites et sont chargées plus négativement, les LDL3 modifiées sont moins denses, plus grosses et plus chargées négativement, alors que les LDL2 modifiées sont moins chargées négativement et ne démontrent pas de différence de taille et de densité. Toutes les sous-classes de LDL modifiées semblent être plus sensibles à l'oxydation, ce qui à première vue semble néfaste. Les résultats de transfert des EC des HDL3 vers les sous-classes de LDL ne démontrent aucune différence significative entre les différentes sous-classes natives et modifiées mais il y a 11% moins de transfert des EC aux LDL3 natives qu'aux LDL1 natives et une tendance à la diminution pour les LDL3 natives par rapport aux LDL2 natives. L'étude in vitro avec des cellules HepG2 a démontré qu'il y a une augmentation de 90% de la captation sélective pour les LDL1 modifiées alors qu'il y a une diminution de 46% pour les LDL2 modifiées, par rapport à leurs formes natives. Aussi, une augmentation de 56% d'affinité de liaison envers le rLDL est observée pour les LDL1 et LDL2 modifiées, par rapport à leurs formes natives. Ainsi, la captation sélective des EC dans la circulation sanguine par le SR-BI favoriserait la dégradation des LDL1 et LDL2, in vivo, ce qui est bénéfique pour l'organisme et permettrait donc la réduction des risques cardiovasculaires. D'autres études sont nécessaires afin de tester les LDL3 sur les cellules HepG2. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : captation sélective, SR-BI, rLDL, sous-classes de LDL.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

De nombreuses études épidémiologiques associent le cholestérol avec l’incidence et le développement du cancer de la prostate. Parmi les acteurs impliqués dans le métabolisme du cholestérol, les récepteurs nucléaires LXRα et LXRβ sont identifiés comme d’importants régulateurs intra-cellulaires capables d’ajuster les niveaux d’accumulation de cette molécule. En parallèle, ces récepteurs peuvent exercer des effets anti-prolifératif et pro-apoptotique sur des cellules tumorales prostatiques. L’ensemble de ces données suggère un rôle protecteur des LXRs dans le cadre du cancer de la prostate. Les objectifs de ces travaux ont été d’étudier les mécanismes moléculaires reliant les LXRs au cycle cellulaire et de comprendre le rôle de ces récepteurs nucléaires dans le processus de la carcinogenèse prostatique. Nous avons ainsi montré que les LXRs exerçaient leur effet anti-prolifératif sur des cellules murines épithéliales prostatiques (MPECs) notamment via des modulations des voies de transduction PI3K/AKT et MAPK. Ces résultats font de ces cellules un modèle d’étude des mécanismes moléculaires impliqués dans cet effet. Les souris Lxrαβ-/- nourries avec un régime riche en cholestérol présentent un phénotype de néoplasie prostatique associé à un profil tanscriptomique proche de celui de souris modèles de cancer de la prostate démontrant l’effet protecteur des LXRs dans une condition d’hypercholestérolémie. Enfin, l’expression et l’activité des LXRs et leur gènes cibles ont été étudiées dans un modèle murin de carcinogenèse prostatique, les souris Pten-/-, dont l’invalidation du gène suppresseur de tumeur Pten est spécifique de l’épithélium prostatique. De manière intéressante, nous montrons que les LXRs sont activés au cours de la carcinogenèse prostatique et que la perte des LXRs dans les souris Pten-/- entraîne une accélération de la progression tumorale. Au final, ces résultats mettent en lumière que les LXRs peuvent exercer un rôle de barrière limitant la progression tumorale, notamment par l’intermédiaire de leurs gènes cibles codant les cassettes d’efflux de cholestérol, Abca1 et Abcg1. / Several epidemiological studies associate cholesterol to prostate cancer incidence and development. Among the actors involved in cholesterol metabolism, the nuclear receptors LXRα and β have been identified as important intracellular regulators, able to adjust cholesterol accumulation. In parallel, these receptors exert anti-proliferative and proapoptotic effects on prostate tumor cells. Altogether, these data suggest a protective role of LXRs against prostate cancer. This work aimed at understanding the molecular mecanisms linking LXRs to cell cycle regulation and prostate carcinogenesis. We showed that LXRs are able to exert their anti-proliferative effect on murine prostate epithelial cells (MPECs) via modulation of PI3K/AKT and MAPK pathways. These results demonstrate the value of these cells to study the molecular mecanisms involved in this LXR effect. Lxrαβ-/- mice fed a high cholesterol diet, display prostate neoplasia and a transcriptomic profil close to the one of a mouse model of prostate cancer demonstrating the protective effect of LXRs in hypercholesterolemia condition. Expression and activity of LXRs and their target genes have been studied in a mouse model of prostate cancer, the Pten-/- mice with a knock-out of the tumour supressor Pten specifically in the prostate epithelium. Interestingly, we showed that LXRs are activated during prostate carcinogenesis and that the loss of LXRs in Pten-/- mice leads to an acceleration of tumor progression. In summary, these results highlight the role of LXRs as a barrier to constrain tumor progression in particular through their target genes Abca1 and Abcg1.

L'athérosclérose est un processus physiopathologique chronique impliqué dans la majorité des maladies cardio-vasculaires. Le développement des lésions d'athérosclérose est caractérisé par l'accumulation de lipides extra et intracellulaires dans la paroi artérielle à l'origine d'une forte réponse inflammatoire impliquant notamment les macrophages. Les macrophages sont considérés comme des acteurs clés dans le développement des plaques d'athérosclérose. En effet, de par leur capacité à métaboliser le cholestérol (captation, stockage, efflux), à réguler l'inflammation et à phagocyter les cellules apoptotiques, ils exercent des fonctions pro et/ou anti-athèrogènes qui peuvent être modulées à des fins thérapeutiques. Dans cette perspective, nous avons évalué le pouvoir thérapeutique des " macrophages protégés de l'apoptose " sur la progression des lésions d'athérosclérose constituées. Nous avons démontré que l'augmentation de la survie des macrophages permet de ralentir la progression des lésions, de stabiliser les lésions et de diminuer la cholestérolémie. Ces effets athéro-protecteurs sont attribués à l'augmentation des cellules de Kupffer et des monocytes Ly-6Clow en partie par leur capacité à produire de l'apolipoprotéine E. Nous montrons également que les cellules de Kupffer participent à la clairance des lipoprotéines pro-athérogènes. L'augmentation du pool d'apoE ainsi que l'augmentation des cellules de Kupffer permettent de diminuer la cholestérolémie et ainsi de diminuer la progression des lésions. / Atherosclerosis represents a chronic pathophysiological process implicated in the majority of cardiovascular diseases. The development of atherosclerotic lesions is characterized by an accumulation of extra and intracellular lipids in the arterial wall at the origin of a strong inflammatory response involving macrophages.Macrophages are considered key actors in the development of atherosclerotic plaques. Indeed, because of their ability to metabolize cholesterol (capture, storage, efflux), to regulate inflammation and to phagocyte apoptotic cells, they exert pro and/or anti-atherogenic functions that may be modulated therapeutically. In this context, we evaluated the therapeutic potential of macrophages protected against apoptosis, on the progression of established atherosclerotic lesions.We have demonstrated that increased macrophage survival can slow down the progression of established lesions, stabilize lesion and reduce cholesterol levels. These athero-protective effects are attributed to the increase in Kupffer cells and Ly-6Clow monocytes partly due to their ability to produce apolipoprotein E. We also show that Kupffer cells are involved in the clearance of pro-atherogenic lipoproteins. The increase in ApoE pool and in Kupffer cells reduces cholesterol levels and thus lesion progression.

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

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

Ce mémoire de maîtrise se focalise sur l'influence du cholestérol sur l'interaction de la protéine S100A10 avec les membranes cellulaires, dans le contexte de la macropinocytose. Ce processus, essentiel à la survie cellulaire, permet l'ingestion de liquides extracellulaires et joue un rôle clé dans la régulation de fonctions cellulaires critiques telles que l'immunité, la migration cellulaire et la signalisation. Il est caractérisé par sa capacité à permettre aux cellules de s'adapter rapidement aux changements environnementaux en ingérant des nutriments et en répondant à des stimuli variés. Ce mémoire s'est concentré à décortiquer le rôle spécifique du cholestérol sur la liaison membranaire de la protéine S100A10. L'accent a, dans un premier temps, été mis sur l'optimisation de la surexpression et la purification de cette protéine, par le biais d'approches méthodologiques rigoureuses. Ces efforts ont permis de sonder en profondeur les interactions entre cette protéine et différents constituants des membranes cellulaires. La technique de la tensiométrie de surface a été particulièrement révélatrice, dévoilant l'influence significative de la présence et de la concentration du cholestérol sur la liaison de la S100A10 avec divers phospholipides membranaires. En complément, les isothermes de compression ont permis de dévoiler comment le cholestérol modifie la compressibilité et la stabilité des monocouches lipidiques. Ces données ont mis en évidence l'importance de l'architecture membranaire dans les mécanismes cellulaires impliquant la protéine S100A10. En somme, ce mémoire révèle que la modulation des interactions entre la S100A10 et les phospholipides par le cholestérol est un processus complexe, pouvant avoir des répercussions directes sur la macropinocytose. Les résultats de cette étude apportent une contribution significative à la compréhension des mécanismes régissant le comportement des membranes biologiques. / This master's thesis is centered on the influence of cholesterol on the interaction of the S100A10 protein with cellular membranes, in the context of macropinocytosis. This process, essential for cellular survival, allows the ingestion of extracellular fluids and plays a key role in regulating critical cellular functions such as immunity, cell migration, and signaling. It is characterized by its ability to allow cells to quickly adapt to environmental changes by ingesting nutrients and responding to various stimuli. This master's thesis focused on dissecting the specific role of the cholesterol in the membrane binding of the S100A10 protein. Initially, the priority was placed on optimizing the overexpression and purification of this protein, using rigorous methodological approaches. These efforts enabled an in-depth probing of the interactions between this protein and different constituents of cellular membranes. The technique of surface tensiometry was particularly revealing, uncovering the significant influence of the presence and concentration of cholesterol on the binding of S100A10 to various membrane phospholipids. Additionally, compression isotherms revealed how cholesterol modifies the compressibility and stability of lipid monolayers. These findings highlighted the importance of membrane architecture in cellular mechanisms involving the S100A10 protein. In summary, this thesis reveals that the modulation of interactions between S100A10 and phospholipids by cholesterol is a complex process, which can have direct repercussions on macropinocytosis. The results of this study make a significant contribution to understanding the mechanisms governing the behavior of biological membranes.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Notre groupe de recherche a récemment démontré que des apports très élevés en acides gras trans naturels (AGTn) et industriels (AGTi) avaient des effets comparables sur les lipides et lipoprotéines plasmatiques. L'impact des différents AGT sur les processus impliqués dans l'homéostasie du cholestérol demeure toutefois inconnu et il nous est apparu important d'investiguer dans cette voie. Ce mémoire présente les résultats d'une étude dont l'objectif était de comparer l'impact des AGTi et des AGTn sur les marqueurs de la synthèse endogène et de l'absorption intestinale du cholestérol. Les résultats démontrent que le niveau d'absorption du cholestérol est modifié de façon plus importante suite à la consommation d'AGTn que d'AGTi, mais cette différence ne se reflète pas dans les concentrations de LDL-C entre les deux sources d'AGT. Il semble également que la consommation d'AGT n'affecte pas la synthèse endogène de cholestérol, peu importe leur origine.

Les oestrogènes sont des hormones bien connues pour leur implication dans le développement sexué et la reproduction chez la femme. La distribution ubiquitaire des récepteurs des oestrogènes [alpha] et [béta] favorise l'implication importante des oestrogènes dans plusieurs voies métaboliques dont celle des lipides, la balance énergétique, la masse osseuse et la cognition. Les oestrogènes sont malheureusement fortement associés à l'augmentation du risque de cancer du sein et de l'utérus. Le développement d'anti-oestrogènes pour traiter et prévenir les cancers oestrogénosensibles a mené à la découverte de modulateurs sélectifs des récepteurs des oestrogènes (SERM) ayant une action antagoniste au niveau de la glande mammaire et de l'endomètre, mais qui conservent des actions agonistes au niveau de la masse osseuse et du métabolisme des lipides. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que le SERM EM-652.HCl (EM), un puissant antagoniste dans la glande mammaire et l'utérus, possède des propriétés agonistes importantes au niveau du métabolisme des lipides. Nous avons observé que le EM diminue la prise alimentaire, ce qui résulte en une importante diminution de la masse adipeuse chez la rate intacte ou ovariectomisée et chez la souris. Dans ce dernier modèle, nous avons établi que les effets métaboliques bénéfiques du EM étaient entièrement dus à son interaction avec le récepteur des oestrogènes [alpha]. De plus, le traitement avec le EM induit une très forte diminution de la cholestérolémie. Le EM a augmenté la quantité de deux récepteurs hépatiques importants, le LDLr et le SR-B1, ce qui suggère fortement que l'effet hypocholestérolémiant du EM résulte d'une augmentation de la captation hépatique de cholestérol provenant des lipoprotéines circulantes. Enfin, le EM s'est avéré capable de diminuer fortement la cholestérolémie même chez des rats présentant une hypercholestérolémie induite par la diète. Ces données suggèrent donc un potentiel positif agoniste du EM-652.HCl sur le métabolisme des lipides et permettent de penser à une nouvelle thérapie chez la femme pour contrer les effets métaboliques négatifs de la ménopause, tout en la protégeant contre les cancers oestrogénosensibles.

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