Le cancer de l’ovaire est le plus mortel des cancers gynécologiques. CA125 est le marqueur de progression utilisé pour effectuer le suivi des patientes atteintes de ce dernier. La protéine CA125 est surexprimée au niveau des tissus ovariens tumoraux, mais elle est non détectable avec les moyens d'aujourd'hui au niveau des tissus ovariens normaux. CA125 est une protéine dont les fonctions demeurent inconnues sinon hypothétiques. Dans notre laboratoire, la recherche est axée sur la détermination des fonctions de l’antigène tumoral CA125. Pour cela un projet de maîtrise précédent au miens a permis la mise au point d’un outil nommé anticorps monovalent modifié (ScFv) dans une lignée de cellules tumorales de l’ovaire. Cet outil permet la liaison de la protéine cible, dans notre cas CA125, et empêche sa localisation physiologique à la membrane, éliminant ainsi sa fonction dans la cellule ciblée. Grâce à cet outil, quelques rôles potentiels ont pu être proposés. CA125 aurait des implications dans la prolifération, l’adhésion cellule-cellule, la résistance à l’apoptose et la migration des cellules tumorales de l’ovaire. Pour étudier cette protéine d’un point de vue moléculaire, mon projet principal consistait à effectuer un criblage double-hybride nucléaire chez la levure pour découvrir des interactions protéiques à une échelle cellulaire. En parallèle, l’utilisation de la méthode d’immunoprécipitation avec des cellules tumorales de l’ovaire en tant que projet secondaire avait pour but de vérifier des voies de signalisation spécifiques. Grâce aux résultats précédents obtenus par des expériences antérieures dans le laboratoire ainsi qu'à ceux obtenus pour d’autres mucines, certaines voies de signalisation démontraient un potentiel intéressant pour l’implication de la protéine CA125. Par des expériences d'immunoprécipitation, nous avons découvert que des complexes protéiques contenant la protéine E-cadhérine et la protéine β-caténine contiennent aussi CA125. Ces protéines sont impliquées dans la prolifération et l’adhésion cellulaire. Certaines fonctions hypothétiques de CA125 sont reliées à ces processus cellulaires, c’est-à-dire l’adhésion cellule-cellule et la prolifération cellulaire. Ces interactions protéiques permettront de mieux comprendre l’implication de CA125 dans ces processus cellulaires. Mon projet principal était la mise au point d’un double-hybride nucléaire chez la levure. Pour y parvenir, nous avons dû modifier les protocoles proposés normalement pour ce type de double-hybride. Nous avions choisi d’effectuer notre criblage avec le domaine cytoplasmique de CA125. Par contre, étant donné que ce domaine est très court seulement 31 a.a., le domaine transmembranaire de CA125 a été ajouté au premier domaine mentionné pour favoriser une conformation protéique adéquate. Le domaine cytoplasmique de CA125 a été choisi pour tenter de mieux comprendre d’un point de vue moléculaire les voies de signalisation dans lesquelles cet antigène tumoral est impliqué. Lors du premier essai pilote de double-hybride effectué, nous avons repêché une protéine qui interagit probablement de manière non spécifique avec CA125 selon des statistiques recueillies lors de criblages pour d’autres protéines transmembranaires. Pour remédier à ce problème majeur, nous avons recherché la source de ce problème. Nous avons alors réalisé que les levures utilisées n’étaient pas les Saccharomyces cerevisiae PJ69-4A que nous avions choisies pour effectuer notre double-hybride. Par la suite, les levures ont été maintenues sur des milieux sélectifs pour les PJ69-4A, c’est-à-dire en absence de lysine (Lys -). Pour parvenir à obtenir des colonies positives lors de la transformation de l’ADN de la librairie avec notre construction, il nous a fallu amplifier les transformants en milieu liquide toute la nuit en sélectionnant pour les vecteurs et la levure. Une fois les transformants amplifiés, nous avons obtenu des candidats potentiels qui ont franchi les différentes étapes de sélection du double-hybride. D’autres techniques ont dû être adaptées à nos besoins pour parvenir à mettre au point notre double-hybride nucléaire chez la levure pour notre protéine transmembranaire. Grâce à ces efforts, certains candidats ont été séquencés et la première protéine découverte par ce criblage est RNF5 (ring finger protein 5). Cette dernière est impliquée dans la régulation de la motilité cellulaire. CA125 semble être aussi impliqué dans ce processus. Il est alors possible de relier CA125 à RNF5. Ce premier résultat nous suggère que nous avons réussi à mettre au point un double-hybride nucléaire chez la levure pour l’antigène tumoral CA125.

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

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le transport des molécules à travers les membranes est un processus cellulaire fondamental. Les transporteurs ABC (pour ATP-binding cassette) sont des protéines transmembranaires médiant le transport actif de substrats variés (peptides, ions, acides aminés, antibiotiques, etc). Le gène ATMI de Saccharomyces cerevisiae code pour un transporteur ABC de 690 acides aminés localisé dans la membrane interne de la mitochondrie. La protéine Atml est une proche homologue de la P-glycoprotéine impliquée dans la résistance aux agents anticancéreux. Il a été démontré qu'Atml est essentielle pour la croissance des cellules, procurant ainsi un phénotype idéal pour l'analyse fonctionnelle de ce transporteur. Nous utilisons une technique, appelée plasmid shuffling', basée sur l'échange de plasmides par contre-sélection d'un plasmide portant le marqueur de sélection URA3 en présence d'acide 5-fluoroorotique (5-F0A) pour étudier Atml. Nous avons construit une souche haploïde de S. cerevisiae dans laquelle la copie chromosomique du gène ATMI est excisée mais qui est viable grâce à la présence d'un plasmide URA3 portant une copie fonctionnelle du gène ATMI. Cette souche a été transformée avec une banque d'allèles mutés d'ATM1 portés par un plasmide LEU2 et criblée pour des mutants thermosensibles (ts) d'Atml après contre-sélection du plasmide URA3 sur 5-F0A. Trois mutants ts d'Atml ont été isolés et les mutations causant le phénotype ts ont été identifiées par séquençage de l'ADN. Des courbes de croissance de ces mutants ont été tracées, démontrant une croissance normale à température permissive mais un arrêt de croissance après quelques divisions à température restrictive. Nous avons produit des anticorps polyclonaux anti-Atml qui nous ont permis d'étudier la protéine de type sauvage et celle des trois mutants ts. Ces études ont révélé l'absence d'Atml seulement dans les mitochondries des mutants ts à température restrictive. D'autre part, des expériences de coimmunoprécipitation ont démontré qu'Atml forme des homodimères et que cette interaction est médiée par la partie C-terminale d'Atml, qui contient le domaine de liaison à l'ATP. Nos expériences ont donc permis d'identifier des acides aminés importants pour la fonction d'Atml ainsi qu'un domaine impliqué dans la structure quaternaire de ce transporteur.

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

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

La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) est un processus incontournable dans de nombreux contextes normaux et pathologiques, tels que gastrulation, organogenèse, fibroses et cancers. Cette transformation de cellule épithéliale en cellule mésenchymateuse est indissociable de l'acquisition de propriétés migratoires et est généralement associée à un changement de destin cellulaire. Différentes voies moléculaires sont impliquées selon le contexte de l'EMT concernée. Récemment, notre laboratoire a mis en évidence que la voie Notch cytoplasmique contrôle l'EMT des cellules de la lèvre dorso-médiale du somite (DML). Les crêtes neurales exprimant DLL1 activent « en passant » le récepteur NOTCH, liberant ainsi le domaine intra-cytoplasmique de NOTCH (NICD). Dans le cytoplasme, NICD inhibe la kinase GSK3ß, conduisant à la stabilisation de SNAIL, un gène maître de la transition épithélio-mésenchymateuse. Il en résulte une libération de la βcaténine des jonctions adhérentes qui, après translocation dans le noyau, active la transcription des gènes de la myogénèse (Myf5). Ainsi, l'activation de la voie Notch cytoplasmique permet une induction concomitante de l'EMT et de la myogénèse. La fonction cytoplasmique de Notch reste controversée et le mécanisme par lequel NICD inhibe GSK3ß reste obscur. Au cours de ma thèse j'ai cherché à élucider le mécanisme par lequel NICD inhibe l'activité kinase de GSK3ß. J'ai confirmé l'interaction de GSK3ß et de NICD en démontrant leur interaction via CoIP. Après avoir démontré l'implication de la sérine-thréonie kinase AKT dans la myogenèse des cellules de la DML, j'ai mis en évidence, via CoIP et électroporation, que l'inhibition GSK3ß par NICD est très certainement médiée par AKT, connue pour être impliquée dans l'EMT et inhiber GSK3ß par phosphorylation. En comparant le NICD1 de poulet et les 4 NICD de souris, j'ai montré que l'expression exogène de ces 5 molécules induit l'EMT et la différenciation myogénique de manière similaire. J'ai aussi montré que parmi des différents domaines de NICD, le domaine RAM, connu pour se lier à l'ADN (via RBPJ), est nécessaire et suffisant à l'inhibition de GSK3ß. Un second axe de ma thèse a été de tester l'implication de la voie Notch cytoplasmique dans d'autres contextes d'EMT. Pour ce faire, j'ai mis en évidence que cette voie est impliquée dans les autres lèvres du dermomyotome mais aussi dans les crêtes neurales qui délaminent du toit du tube neural. J'ai en particulier mis en évidence une co-activation des voies Wnt et Notch, une inhibition de la kinase GSK3ß par NICD cytoplasmique ainsi qu'une inhibition de la différenciation en présence d'une ß-caténine mutée, retenue à la membrane, ou en présence d'une molécule SNAIL2 dominant-négative. Le dernier axe de ma thèse a consisté à élucider le mécanisme de régulation de l'induction de l'EMT et de la myogenèse via l'activation de NICD. Il a été mis en évidence que toutes les cellules de la DML peuvent être activées via DLL1 et que la surexpression massive de NICD dans la DML provoque une différenciation massive et une déplétion du groupe de cellules progénitrices. Afin de déterminer si la régulation de cette initiation se fait avant ou après induction de NICD, j'ai créé un plasmide permettant de répondre à cette question et afin de visualiser son expression in vivo, j'ai initié une collaboration avec une équipe de l'ILM afin de créer un microscope vertical SPIM biphoton permettant l'observation d'embryon de poulets vivants [etc...] / The epithelio-mesenchymal transition (EMT) is a well-known mechanism by which epithelial cells lose their adherent connections and gain migratory properties, associated with a gain of a mesenchymal phenotype. This EMT is required in numerous processes as gastrulation, organogenesis, fibrosis and cancers. Various molecular pathways orchestrate the EMT depending on the EMT biological context. Recently, our laboratory highlighted the implication of the cytoplasmic Notch pathway in the dorso-medial lip (DML) EMT. In the DML tissue, theEMT is synchronized with differentiation pathways, to generate cells forming the primary myotome. Our laboratory showed that neural crests cells expressing DLL1 activate NOTCH receptor of the DML cells, via a “kiss and run” model. This leads to NOTCH cleavage, releasing an activated intra-cytoplasmic NOTCH domain (NICD). In the cytoplasm, NICD inhibits the GSK3ß kinase, leading to the stabilization of SNAIL and the free cytoplasmic ßcatenin. These molecules translocate into the nucleus and lead to the activation of MRF as Myf5 (ß-catenin) and to the repression of adherent genes (SNAIL). Therefore, Notch cytoplasmic pathway allows a synergized induction of both, the EMT and myogenic programs. This pathway remains controversial and the precise mechanism how NICD inhibits GSK3ß needs to be elucidated. Therefore, the aim of my thesis project was to clarify how NICD inhibits GSK3ß activity. First, I confirmed that NICD and GSK3ß physically interact by CoIP. Moreover, I demonstrated that the serin-threonin kinase AKT, known to inhibit GSK3ß by phosphorylation and also to mediate EMT in cancer, can physically interact with NICD in the cytoplasm. I have also shown that AKT mediates the induction of the myogenic program through the inhibitory phosphorylation of GSK3ß and that SNAIL is downstream of AKT. Together, these experiments indicate that AKT mediates, through phosphorylation, the cytoplasmic NICD inhibition of GSK3ß leading to myogenesis. A comparison of the chicken NICD1 and the 4 isoforms of mouse NICD highlighted that these 5 proteins induce EMT and myogenesis similarly. The dissection of the different conserved domains in the 5 different NICD proteins demonstrated that the RAM domain, known to activate transcription by binding to RBPJ, is necessary and sufficient for GSK3ß inhibition. A second axis of the thesis has been to test the involvment of the cytoplasmic Notch pathway in other EMT contexts. First, I highlighted that this pathway induces myogenesis, showing that NICD inhibits GSK3ß activity in the ventro-lateral lip. I further demonstrated that the cytoplasmic Notch pathway is implicated in the EMT and differentiation of the neural crests cells delaminating from the dorsal neural tube. Particularly, I have shown a co-activation of the Wnt and Notch pathway in premigratory and migratory neural crests. Moreover, I demonstrated a cytoplasmic inhibition of the kinase activity of GSK3ß by NICD, as well as the induction of the differentiation by cytoplasmic ß-catenin or SNAIL2. In a third axis of my thesis, I tried to clarify the regulatory mechanism involved in Notch activation. Previously it has been demonstrated that in all the DML cells Notch can be activated by an overexpression of DLL1 and that an ectopic expression of NICD in the DML cells induce a massive differentiation and depletion of the progenitor pool. To determine if the regulation of this initiation of the myogenic program occurs before or after Notch activation, I designed a plasmid to visualize Notch activation in vivo. In order to be able to follow the DLM cells and Notch activation in vivo, I initiated a collaboration with an ILM team to create a vertical SPIM biphoton microscope. In the future, this microscope will allow us to follow cells in living chicken embryos [etc...]

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