La répression génétique complète de l’enzyme de conversion de l’endothéline-1 (ECE) chez la souris ne réduit que de 45% les taux tissulaires du puissant facteur vasoactif suggérant que d’autres enzymes protéolytiques sont impliquées dans la production dudit peptide. Nous avons récemment rapporté (Houde et al., 2013) que la protéase mastocytaire de type 4 (mMCP-4) synthétise l’ET-1 chez la souris anesthésiée in vivo et dans des extraits tissulaires in vitro. La source cellulaire principale de cette activité ECE-indépendante demeure toutefois inexplorée à ce jour. Le but de cette étude est d’évaluer la capacité de la protéase mastocytaire de type 4 (mMCP-4) recombinante, extraite des mastocytes ou in vivo chez la souris consciente, dans la conversion de la big-ET-1 en ET-1 (1-31). Notre hypothèse principale est que la mMCP-4 représente une voie de synthèse significative d’ET-1 tant in vitro que chez la souris consciente. La mMCP-4 recombinante ou extraite de mastocytes péritonéaux de souris de type sauvage, mais non pas de souris mMCP-4 KO, possède une activité de type chymotrypsine sensible à un inhibiteur spécifique des chymases, le TY-51469. De plus, par HPLC et par spectrométrie de masse (Triple-TOF), une production TY-51469 sensible d’ET-1 (1-31) à partir de son précurseur la big-ET-1 est démontrée. D’autre part, la cinétique enzymatique de la mMCP-4 contre les substrats Ang I et big-ET-1 a été déterminée (K[indice inférieur M] : 19.31 ± 3.16 et 23.43 ± 5.314 μM respectivement). Cette enzyme a une activité similaire pour ces deux substrats (k[indice inférieur cat]/K[indice inférieur M] Ang I : 7.70 X 10[indice supérieur -3] μM[indice supérieur -1] X sec[indice supérieur -1] et big-ET-1 : 2.189 X 10[indice supérieur -3] μM[indice supérieur -1] X sec[indice supérieur -1]). L’administration systémique de big-ET-1 chez des souris conscientes, instrumentées en radio-télémétrie, montre une réduction d’environ 50 à 80% de la réponse pressive du précurseur chez des souris mMCP-4 KO lorsque comparées aux souris de type sauvage. Les souris conscientes montrent une hypersensibilité très significative par rapport à la souris anesthésiée en réponse à l’ET-1 exogène (déplacement vers la gauche de la courbe dose-réponse de plus de 6 à 7 unités logarithmiques). En contraste, l’affinité apparente (ID[indice inférieur 50]) d’un antagoniste ET[indice inférieur A], l’atrasentan contre l’ET-1, est similaire chez la souris consciente ou anesthésiée (0.8236 et 0.2101 mg/kg respectivement). Cette série de résultats illustrent que la souris consciente répond beaucoup plus efficacement aux agents presseurs et ce, sans altération de l’affinité des récepteurs pour leurs ligands endogènes respectifs. Tous nos résultats nous permettent donc de conclure que la chymase recombinante, dans les mastocytes ou chez la souris consciente convertit dynamiquement la big-ET-1 en ET-1 (1-31).

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

Depuis l'apparition du terme "biosensor" à travers un article de Lyons et Clark en 1962, les biocapteurs ont connu un véritable essor tant au niveau académique qu'industriel. Le principal objectif de ce travail de thèse était de créer une surface permettant l'immobilisation spécifique par liaison covalente de simple ou double brin d'ADN puis d'étudier les interactions pouvant exister entre une protéine donnée et l'ADN. Pour préparer la surface à cette immobilisation, nous avons opéré une réduction électrochimique de sel d'aryldiazoniums. Ce type de modification nous a permis de fixer de manière covalente sur la surface conductrice des fonctions de type Ar-SO2Cl. Par l'utilisation de la QCM et de l'AFM, nous avons pu par la suite détailler les mécanismes de fonctionnement de protéines (HsRad51 et Transposase) en interaction avec l'ADN simple ou double brin fixé, que ce soit d'un point de vue cinétique ou bien structural. / Since the emergence of the term "biosensor" through an article of Clark and Lyons in 1962, such devices have experienced a tremendous activity both in the academic and industries. The main objective of this thesis work was to create a surface allowing the specific immobilization of single or double DNA strand by covalent bonding and then study the interactions that may exist between a given protein and DNA. To functionalize the surface, we firstly investigated the electrochemical reduction of aryldiazoniums salt. This kind of methodology has allowed us to covalently graft Ar-SO2Cl functions over the conductive surface which can further react with DNA to immobilize it. By using the QCM and AFM methodologies, we are able to kinetically or structurally detail the intimate mechanisms of interactions between two proteins (HsRad51 and Transposase) and single or double strand DNAs.

La transglutaminase tissulaire est une enzyme dépendante du calcium qui catalyse la formation de liens isopeptidiques, entre les chaînes latérales de résidus glutamine et lysine, permettant, par le fait même, la réticulation des protéines dans les systèmes biologiques. Elle joue un rôle, entre autres, dans l’endocytose, la régulation du développement des cellules, et même dans l’apoptose. Néanmoins, une dérégulation de l’activité biologique de cette enzyme peut entrainer différentes pathologies, comme la formation de cataractes, de plaques amyloïdes dans la maladie d’Alzheimer, ou encore peut mener au développement de la maladie céliaque. C’est pourquoi une meilleure connaissance du mécanisme d’action de cette enzyme et la possibilité de réguler son action à l’aide de substrats ou d’inhibiteurs sont nécessaires. Dans cette optique, une méthode d’expression et de purification de la transglutaminase humaine a été développée, permettant de travailler directement avec la cible pharmacologique désirée. De plus, une étude du mode d’inhibition et de liaison d’une classe d’inhibiteurs réversibles précédemment découverte dans le groupe, soit la famille des trans-cinnamoyles, a permis d’identifier que la puissance de ces molécules est influencée par la présence du calcium et qu’une inhibition dépendante du temps est observée, en lien avec un potentiel équilibre conformationnel lent de la transglutaminase. D’un autre côté, la susceptibilité à une attaque nucléophile par des thiols de cette classe de molécule rend leur potentiel pharmacologique grandement diminué, et c’est pourquoi une nouvelle famille de molécules a été identifiée, basée sur un squelette ynone, avec une valeur d’IC50 très prometteuse de 2,6 μM, en faisant un des meilleurs inhibiteurs réversibles de la transglutaminase développés à ce jour. Finalement, une stratégie de photomarquage jumelée à une analyse de spectrométrie de masse en tandem a été développée pour la découverte du site de liaison du substrat dérivé de la lysine, dans le but de mieux comprendre le mécanisme complexe de cette enzyme. / Tissue transglutaminase is a calcium-dependent enzyme that catalyzes the formation of isopeptide bonds between the side chains of glutamine and lysine residues, thereby resulting in the crosslinking of proteins in biological systems. It plays a role, among others, in endocytosis, the regulation of cell growth, and even in apoptosis. However, a deregulation of the biological activity of this enzyme can result in various pathologies, such as cataract formation, amyloid plaque formation in Alzheimer’s disease, or the development of celiac disease. Therefore, a better understanding of the mechanism of action of this enzyme and the ability to regulate its action using inhibitors or substrates is necessary. In this context, a method of expression and purification of human transglutaminase has been developed, allowing one to work directly with the desired pharmacological target. In addition, a study of the mode of inhibition and binding mode of a reversible inhibitor class previously discovered in the group, the family of trans-cinnamoyl derivatives, revealed that the potency of these molecules is influenced by the presence of calcium and a time-dependent inhibition is observed, related to a putative slow conformational equilibrium of transglutaminase. On the other hand, the susceptibility of this class of molecules to nucleophilic attack by thiols greatly diminishes their pharmacological potential, and that is why a new family of molecules has been identified, based on a ynone skeleton, with a very promising IC50 value of 2.6 μM, making this molecule one of the best transglutaminase reversible inhibitors developed to date. Finally, a photolabelling strategy combined with a tandem mass spectrometry analysis has been developed for the discovery of the binding site of the lysine derivative substrate, in order to better understand the complex mechanism of this enzyme.

Depuis l'apparition du terme "biosensor" à travers un article de Lyons et Clark en 1962, les biocapteurs ont connu un véritable essor tant au niveau académique qu'industriel. Le principal objectif de ce travail de thèse était de créer une surface permettant l'immobilisation spécifique par liaison covalente de simple ou double brin d'ADN puis d'étudier les interactions pouvant exister entre une protéine donnée et l'ADN. Pour préparer la surface à cette immobilisation, nous avons opéré une réduction électrochimique de sel d'aryldiazoniums. Ce type de modification nous a permis de fixer de manière covalente sur la surface conductrice des fonctions de type Ar-SO2Cl. Par l'utilisation de la QCM et de l'AFM, nous avons pu par la suite détailler les mécanismes de fonctionnement de protéines (HsRad51 et Transposase) en interaction avec l'ADN simple ou double brin fixé, que ce soit d'un point de vue cinétique ou bien structural.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / Le réchauffement climatique est un problème de plus en plus préoccupant pour la communauté scientifique. La plupart des experts affirment qu'une solution temporaire à ce problème consiste à réduire les émissions de CO2. Un moyen efficace permettant de réduire les émissions de CO2 tout en continuant à exploiter les ressources mondiales de pétrole et de charbon est la capture du CO2. La dernière décennie a vue naître une technologie des plus novatrices dans le domaine de la capture du CO2 soit l'utilisation de l'anhydrase carbonique, une enzyme catalysant la réaction d'hydratation du CO2 de façon très efficace (kh » ÎOV1 ). Ce projet de maîtrise présente une étude cinétique de l'hydratation du CO2 en présence de l'anhydrase carbonique humaine de type II (l'hCA II) immobilisée, réalisée à l'aide d'un microréacteur enzymatique. Présentement, l'utilisation de cette enzyme à des fins industrielles est très limitée. Le travail présenté ici est innovateur; à notre connaissance, aucune étude similaire impliquant l'enzyme immobilisée n'est disponible dans la littérature ouverte. Cette étude cinétique contribuera ultérieurement au design d'un réacteur monolithique enzymatique destiné à la capture du CO2. La réalisation de cette étude cinétique a nécessité plusieurs étapes préliminaires : la production de l'enzyme, l'immobilisation de l'enzyme et la caractérisation de l'immobilisation. Les résultats expérimentaux ont démontré que la contribution du biocatalyseur sur la réaction globale d'hydratation du CO2 augmente avec l'augmentation du débit volumétrique et l'augmentation de la concentration initiale en molécules de tampon non protonées, ainsi qu'avec la diminution de la concentration initiale en CO2. Un modèle cinétique de l'hydratation catalytique du CO2 par l'hCA II immobilisée basé sur un mécanisme Quad Quad Iso Ping-pong aléatoire a aussi été développé grâce aux résultats expérimentaux.

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

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) sont la seconde cause d'invalidité à long terme et de mortalité dans le monde entier qui résulte d'une perte de sang au cerveau. Il y a actuellement peu de médicaments pour traiter les accidents vasculaires cérébraux. Pourtant, il y a un intérêt pour trouver un traitement, ciblant spécifiquement la cascade post-inflammatoire. Il y a une attention particulière pour inhiber les protéines peroxyrédoxines humaines (hPrx) qui sont des initiateurs clés de l'inflammation. Les protéines hPrx sont des enzymes qui dégradent les peroxydes et aussi protègent les cellules du stress oxydatif. Cette thèse est centrée sur l'étude de ligands potentiels des hPrx, dérivés du catéchol, susceptibles de devenir des agents thérapeutiques potentiels pour traiter les AVC. Premièrement, différents ligands potentiels ont été criblés par RMN et modélisation moléculaire pour savoir s'ils pouvaient se lier à différents isoformes des peroxirédoxines. Ces études ont révélé que ces dérivés du catéchol pouvaient se lier à plusieurs hPrx. Deuxièmement, la capacité des dérivés du catéchol à inhiber l'activité des hPrx a été examinée au travers de tests enzymatiques in vitro. Il a été montré que tous les dérivés du catéchol étudiés étaient capables de les inhiber. En utilisant des simulations de dynamique moléculaire, nous avons pu expliquer le mécanisme d'action moléculaire d'inhibition. En général, cette recherche fournit un aperçu des ligands qui pourrait être développés pour devenir un médicament pour aider dans le processus de rétablissement de patients atteints d'attaque cérébrale / Strokes are the second leading cause of long-term disability and death worldwide that result from a sudden loss of blood to the brain. Currently, there are limited drugs to treat patients when having a stroke. However, there is now interest focused on treatment after a stroke, specifically the post-inflammation cascade. In particular, there is attention to inhibit human peroxiredoxin proteins, which are key initiators of inflammation. Human peroxiredoxins are enzymes that degrade peroxides and also, protect the cells against oxidative stress. This thesis focuses on studying ligands, catechol derivatives, to bind and inhibit human peroxiredoxin proteins to become potential therapeutic agents for strokes. First, the ligands were screened to identify if they could bind to various human peroxiredoxin isoforms with NMR and computational modeling techniques. This study revealed the catechol derivatives could indeed bind to several human peroxiredoxins. Second, the ability for the catechol derivatives to inhibit human peroxiredoxin peroxidase activity was examined through an in vitro enzymatic assay. All the catechol derivatives were determined to inhibit several human peroxiredoxins. In utilizing molecular dynamic simulations, it assisted in explaining the in vitro inhibition molecular mechanism of action. Overall, this research provides insight of molecules that could be further developed to become possibly a drug to aid in stroke patients recovery process

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

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