München, Techn. Univ., Diss., 2002.

Les conditions d'extraction et de culture de cellules endothéliales cornéennes de porc adultes (CECP) ont été optimisées avec succès. La découverte la plus importante était que la co-culture des CECP avec des cellules murines irradiées 3T3, tout en offrant aux CECP une grosseur et une morphologie plus près de celles retrouvées in situ et permettant leur culture à partir d'un petit nombre de cellules extraites d'une cornée, diminuait en môme temps de moitié leur taux de prolifération. Les autres optimisations à être apportées comprennent (a) la méthode utilisée pour isoler les cellules de cornées fraîchement excisées, (b) le pourcentage de confluence avant trypsination, (c) la surface de culture recouverte par des CECP, (d) la densité initiale des cellules, (e) le milieu de culture de base, (f) le pourcentage de sérum dans le milieu de culture et (g) l'effet sur les CECP de différentes concentrations d'additifs variés. / The isolation and culture conditions of adult porcine corneal endothelial cells (PCEC) have been successfully optimized. The most important discovery was that the culture of PCEC in the presence of a feeder layer of irradiated murine 3T3 cells, while offering the PCEC a smaller cell size and a morphology closer to the one found in situ, as well as allowing their culture from a smaller initial cellular seeding density, decreased by half the number of actively proliferating cells in a given culture. Other optimizations included (a) the method used for the isolation of endothelial cells from freshly excised cornea, (b) the percentage of confluence before trypsinization, (c) the culture surface covered by the PCEC, (d) the initial cellular seeding density, (e) the basic cell culture medium, (f) the concentration of serum present in the culture medium and (g) the effect on PCEC of different concentrations of various additives.

Titre de l'écran-titre (visionné le 30 octobre 2023) / Le processus complexe de division des cellules eucaryotes repose en grande partie sur l'organisation et la régulation méticuleuses de divers composants cellulaires, tels que les microtubules et le cortex d'actine. La coordination entre ces deux structures est essentielle au cours de la division cellulaire car un défaut de cette dernière peut conduire à une aneuploïdie. Le rôle des microtubules est central dans la division cellulaire, en particulier lors de la mitose. Lorsque les cellules entrent en mitose, elles subissent un processus de remodelage rapide et dynamique, au cours duquel les microtubules de l'interphase se désassemblent et se réassemblent, à partir des centrosomes, en microtubules plus courts et plus dynamiques. Lorsque la rupture de l'enveloppe nucléaire (NEBD) se produit, ces microtubules s'étendent et atteignent les chromosomes, formant un fuseau bipolaire au centre duquel les chromosomes seront alignés. Une fois les chromosomes alignés correctement, le point de contrôle d'assemblage du fuseau est satisfait et les cellules entrent en anaphase, au cours de laquelle les chromosomes se séparent. L'importance du cytosquelette d'actine au cours de la mitose est largement reconnue. Lors de l'entrée en mitose, les cellules perdent leurs adhésions focales, leurs extrémités se rétractent, elles s'arrondissent et le fuseau mitotique se forme. La mise en place de cette réorganisation cellulaire nécessite l'activation du complexe Cyclin B/CDK1 puis sa relocalisation vers le noyau. La géométrie de l'adhésion cellulaire peut influencer la position du fuseau mitotique et la mémoire des événements cellulaires entre générations, soulignant l'importance du cytosquelette d'actine dans le processus d'entrée en mitose. Alors que les changements dans la dynamique des microtubules et du cytosquelette d'actine lors de l'entrée en mitose semblent indépendant l'un de l'autre, des observations récentes suggèrent qu'il y aurait des interactions entre le fuseau mitotique et le cortex d'actine par l'intermédiaire des GTPases (Matthews et al., 2012). Les GTPAses de la famille RHO sont activées par les facteurs d'échange nucléotidiques (GEFs) en réponse à une pléthore de stimuli extracellulaires, régulant plusieurs réponses cellulaires telles que la prolifération, la différentiation et le mouvement. De nombreux événements de signalisation cellulaire sont contrôlés par les GTPAses de la famille RHO, notamment les changements dans la morphologie cellulaire, l'adhésion, la motilité, la progression du cycle cellulaire, la survie, l'apoptose et la cytokinèse. ARHGEF17, aussi appelé TEM4 (tumor endothelial marker 4), une protéineGEF de la famille RHO, qui est spécifique de RHOA/B/C, est impliquée dans la régulation du cytosquelette interphasique. Il a été démontré que TEM4 se lie directement à l'actine et aux filaments d'actine dynamiques nouvellement assemblés via son extrémité N-terminale, indépendamment de son activité RHOGEF. Dans les cellules en interphase, il est suspecté que TEM4 et RHOC suppriment la contractilité de la myosine et contrôlent le désassemblage des adhésions focales. TEM4 a aussi été identifiée comme une protéine essentielle à la mitose requise pour la localisation du fuseau monopolaire 1 (MPS1) au kinétochore. L'objectif de cette thèse est d'identifier les fonctions de TEM4 au cours du cycle cellulaire. Cette étude met en évidence le manque de spécificité de l'anticorps commercial le plus communément utilisé pour marquer TEM4 et démontre que cette protéine joue un rôle crucial dans l'entrée en mitose, l'alignement des chromosomes et la formation du fuseau mitotique. L'inhibition de l'expression de TEM4 empêche les cellules de s'arrondir et altère l'actine corticale dans les cellules mitotiques, entrainant une augmentation de RHOA actif, comme le montre la quantification de la RHOA-GTP au niveau du cortex mitotique, ce qui confirme sa fonction de régulateur de la contractilité cellulaire. Les phénotypes mitotiques observés en absence de TEM4 sont dus en partie à de faible niveaux de Cyclin B, expliquant le délai mitotique observé. L'expression exogène de Cyclin B rétablit la progression du cycle cellulaire, augmente l'index mitotique et résout l'excès de chromosomes retardés observé en absence de TEM4. Dans l'ensemble, cette étude apporte un nouvel éclairage sur l'importance de TEM4 dans le cycle cellulaire et contribue aux connaissances de son rôle dans les mécanismes cellulaires. / The intricate process of eukaryotic cell division relies heavily on the meticulous organization and regulation of various cellular components, such as the microtubules and the actin-based cortex. Proper coordination between these two structures is essential during cell division, as failure to do so can result in aneuploidy. The role of microtubules is central to cell division, particularly during mitosis. When cells enter mitosis, they undergo a rapid and dynamic remodeling process, during which the interphase microtubules disassemble and give rise to shorter, more dynamic microtubules emanating from centrosomes. Once Nuclear Envelope Breakdown (NEBD) occurs, these microtubules extend and reach the chromosomes, forming a bipolar spindle in the midzone of which captured chromosomes will align. Upon achieving proper orientation and satisfying the spindle assembly checkpoint, cells enter anaphase, during which the chromosomes separate. The importance of the actin cytoskeleton during the process of mitosis is widely recognized. Mitotic entry is characterized by the retraction of the cell margin, followed by the rounding up of the cell and the formation of the mitotic spindle. CDK1-Cyclin B activation and subsequent translocation into the nucleus are required for this process to occur. Upon activation of the complex and its translocation to the nucleus, there is a loss of cellular adhesion, followed by cell rounding up, culminating in mitotic entry. The geometry of cell adhesion can also impact the position of the mitotic spindle and the memory of cellular events between cell generations, highlighting the significance of the actin cytoskeleton to the mitotic entry process. While changes in the dynamics of the microtubule and actin cytoskeletons at the onset of mitosis appear to occur independently, recent evidence suggests that there may be crosstalk between the mitotic spindle and the actin cortex through GTPases (Matthews et al., 2012). RHO family GTPases are activated by guanine nucleotide-exchange factors (GEFs) in response to a plethora of extracellular stimuli, regulating several cellular responses, such as proliferation, differentiation, and movement. Among the numerous signaling events driven by RHO family GTPases are changes in cell morphology, adhesion, motility, cell cycle progression, survival, apoptosis, and cytokinesis. ARHGEF17, also called TEM4 (tumor endothelial marker 4), a RHO family GEF specific for RHOA/B/C, has been shown to regulate the interphase cytoskeleton. TEM4 has been shown to directly bind actin, specifically dynamic newly assembled actin filaments, via its N-terminus independently of its RHOGEF activity. In interphase cells, TEM4 and RHOC are proposed to suppress myosin contractility and to control focal adhesion disassembly. TEM4 has also been identified as an essential mitotic protein required for the localization of Monopolar Spindle 1 (MPS1) at the kinetochore. This thesis aims to understand the functions of TEM4 during the cell cycle. This study highlights the lack of specificity of the most commonly used commercial antibody against TEM4 and provides evidence that TEM4 plays a crucial role in mitotic entry, chromosome alignment, and spindle formation. The downregulation of TEM4 prevents cells from rounding up and alters cortical actin in mitotic cells, leading to an increased activation of RHOA, as shown by quantification of RHOA-GTP at the mitotic cortex, confirming its function as a regulator of cellular contractility. The mitotic phenotypes observed in the absence of TEM4 are found to be partially due to low levels of Cyclin B, explaining the observed mitotic delay. The expression of exogenous Cyclin B restores cell cycle progression, increases the mitotic index, and rescues the excessively lagging chromosomes observed in the absence of TEM4. Overall, despite the limited literature available on TEM4, this study sheds new light on the importance of TEM4 in the cell cycle and contributes to our understanding of this protein's role in cellular processes.

L'altération des fonctions des cellules épithéliales dans l'asthme a été démontrée par plusieurs études. Afin de mieux comprendre l'implication des cellules épithéliales dans la cascade asthmatique, des cellules épithéliales bronchiques ont été isolées de rats Brown Norway (un modèle murin d'asthme) naïfs (NBE), sensibilisés (SBE) et sensibilisés/challenges avec l'allergène (ABE). Différentes fonctions des cellules épithéliales ont ensuite été analysées pour les différentes lignées. L'expression des protéines des jonctions cellulaires a été mesurée par immunobuvardage, la sécrétion de cytokines par ELISA et l'expression d'une molécule de surface immunomodulatrice, CD200, par cytométrie en flux. Les cellules épithéliales NBE, SBE et ABE présentent des phénotypes distincts et ces phénotypes sont maintenus en culture sur une longue période. De plus, les ABE ont un phénotype semblable à ce qui a été observé chez les sujets asthmatiques. Il semble donc que ce modèle d'étude soit un bon outil afin de mieux comprendre le rôle des cellules épithéliales dans l'asthme.

La flore buccale abrite plusieurs microorganismes qui vivent en équilibre homéostatique avec l'hôte. Cette flore n'est pas pathogène, mais elle peut le devenir en cas de rupture de cet équilibre, c'est le cas des candidoses buccales. Dans une telle situation, le recours aux médicaments devient nécessaire. Cependant, les drogues dirigées contre le pathogène peuvent avoir des effets secondaires très significatifs, en plus de la résistance que peuvent développer les microorganismes contre les agents antifongiques. Dans un tel contexte, le développement de nouvelles molécules pour contrôler l'invasion de Candida albicans (C. albicans) est nécessaire. Nous avons porté notre intérêt sur deux bactériocines utilisées dans l'industrie alimentaire pour leur pouvoir antibactérien : la nisine Z (lantibiotique) et la pédiocine PA-1 (non-lantibiotique) produites par des bactéries lactiques ou lacto-bactéries. L'objectif est d'étudier l'innocuité de ces deux bactériocines sur les cellules humaines et leur effet sur C. albicans. Pour ce faire, nous avons analysé les effets de ces deux bactériocines sur l'adhésion et la croissance des cellules épithéliales et des fibroblastes gingivaux. Puis nous avons analysé l'effet ±synergique¿ entre les bactériocines et les cellules humaines sur l'adhésion, la prolifération et la transformation de C. albicans. Nos travaux sur l'innocuité montrent que la nisine Z, à fortes concentrations, réduit l'adhésion et la prolifération des fibroblastes mais les cellules épithéliales semblent moins sensibles. En effet, le DL50 de la nisine sur les fibroblastes est d'environ 57 u.g/ml et de HOjug/ml pour les cellules épithéliales, après 72 heures. Contrairement à la nisine Z, nous avons observé pour les deux types cellulaires, une moins grande sensibilité à l'effet de la pédiocine PA-1, avec près de 80% de survie à 200 fig/ml. Pour ce qui est du potentiel antifongique, nos travaux suggèrent un effet ±synergique¿ ou plutôt additif entre les bactériocines et les cellules gingivales sur l'inhibition de l'adhésion de C. albicans et sur sa transformation, sans toutefois montrer un net effet fongicide.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Il y a maintenant une quinzaine d'années ± Hypoxia-inducible factor-1 ¿ (HIF-1) fut une découverte clé dans la régulation de la réponse homéostasique suite aux variations dans la disponibilité de l'oxygène. HIF-1 est un facteur hétérodimère composé d'une sous-unité constitutive, HIF-1 (3, et d'une sous-unité régulée par les niveaux d'oxygène, HIF-la. HIFl a est hydroxylée par les prolyl-hydroxylases (PHD), modification post-traductionnelle qui permet le recrutement de pVHL (product of the von Hippel-Lindau tumor suppressor gene) et du complexe E3 ligase et qui mène à l'ubiquitinylation et à la dégradation par le protéasome de HIF-la. En hypoxie, Thydroxylation est bloquée résultant en l'accumulation du complexe HIF-1 et l'activation des gènes cibles. Les études de quelques groupes, dont notre laboratoire, ont montré que HIF-la peut aussi être régulée par des stimuli non hypoxiques. Les travaux de cette thèse visent à démontrer les mécanismes par lesquels un stimulateur non hypoxique tel Ang II régule l'induction de la protéine HIF-la dans un modèle de cellules vasculaires musculaires lisses (VSMC). D'abord, la stimulation du récepteur ATi mène à l'activation de la transcription du gène de HIF-la via l'activation de la protéine kinase C (PKC) sensible aux diacylglycérols (DAG). Ang II augmente également la traduction de la protéine HIF-la via l'activation de la production de dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) et l'activation subséquente de la voie phosphatidylinositol-3- kinase (PI3K) et de sa composante en aval, la p70S6 kinase. La p70S6K participe activement à la traduction d'ARNm contenant les séquences 5'TOP qui contiennent de 4 à 14 pyrimidines incluses dans le segment 5' non-codant notamment de l'ARNm de HIF-la. Ensuite, Ang II, via son récepteur ATI, transactive des récepteurs tyrosine kinase membranaires tels que le récepteur du ± epidermal-growth factor ¿ (EGFR) et le récepteur du ± insulin-like growth factor receptor ¿ (IGF-1R) qui ont un effet sur l'activation du complexe HIF-1 et sur l'induction protéique de HIF-la, respectivement. Enfin, la signalisation induite par Ang II mène à la stabilisation de la protéine HIF-la afin de maximiser l'induction de cette protéine hautement instable. L'état pro-oxydant induit par Ang II dans les VSMC favorise la diminution des niveaux intracellulaires d'ascorbate, cofacteur important des PHD, diminuant ainsi l'hydroxylation de HIF-la, augmentant donc sa stabilité. En somme, Ang II est un puissant activateur de HIF-1, lequel joue un rôle important dans la biologie des VSMC régulée par Ang II.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / L’hypertension artérielle pulmonaire (PAH) est une vasculopathie obstructive caractérisée par une oblitération du lumen des artères pulmonaires distales et une augmentation des résistances vasculaires menant à une augmentation des pressions pulmonaires (PAP) et une hypertrophie ventriculaire droite (RVH) compensatrice. Aucun médicament n’est capable à ce jour de stopper le processus, et lorsque l’hypertrophie compensatrice devient insuffisante, le ventricule droit (RV) se dilate et défaille. A l’origine de ce processus se trouve une hyper-prolifération, une résistance à l’apoptose et une augmentation de la motilité des cellules musculaires lisses vasculaires de l’artère pulmonaire (PASMCs), les rendant « pseudo-malignes ». Le laboratoire a précédemment démontré que le facteur de transcription NFAT (Nuclear factor of activated T-cells) est en partie impliqué dans ces désordres cellulaires en provoquant une augmentation des concentrations calciques intracellulaires et stimulant la prolifération ; et une hyperpolarisation du potentiel de membrane mitochondriale (ΔΨm) inhibant ainsi l’apoptose dépendante des mitochondries. Dans le chapitre 2 nous avons démontré pour la première fois dans le réseau vasculaire pulmonaire que le facteur de transcription STAT3 (Signal transducer and activator of transcription 3) est activé et impliqué de façon directe dans la régulation de l’expression de NFAT et de façon indirecte dans son activation via l’oncoprotéine serine/thréonine kinase Pim1 (Provirus integration site for Murine Moloney leukemia virus). L’inhibition de Pim1 in vitro et in vivo (modèle de rat injecté à la monocrotaline) est associée à une diminution de l’activité de NFATc2 et à un retour à un phénotype normal. De plus, les souris déficientes pour le gène Pim1 sont résistantes à une induction de la PAH par hypoxie ou monocrotaline. De plus nous avons démontré que l’expression de Pim1 corrèle avec la sévérité de la maladie dans le modèle expérimental et le modèle humain. Nous avons donc souligné l’intérêt de Pim1 comme cible thérapeutique et outil de diagnostic. Dans le chapitre 3, nous avons mis en évidence l’implication de la plateforme signalétique c-Src (sarcoma Schmidt-Ruppin A-2 viral oncogene homolog)/FAK (Focal adhesion kinase) dans la régulation du phénotype « pseudo malin » en partie par activation de STAT3. L’inhibition de FAK in vitro diminue la prolifération des cellules pathologiques, augmente leur sensibilité a l’apoptose et réduit leur motilité. In vivo, l’inhibition de FAK réduit les pressions pulmonaires et le remodelage vasculaire faisant de FAK une cible thérapeutique intéressante. Dans le chapitre 4 nous proposons finalement une autre option thérapeutique par l’utilisation de la dehydroepiandrosterone. Cette hormone naturelle a précédemment été remarquée comme bénéfique dans le traitement de l’hypertension artérielle pulmonaire de par ses propriétés vasodilatatrices. Nous avons montré ici qu’en inhibant STAT3 la DHEA possède également des propriétés antiprolifératives et que son utilisation clinique est prometteuse. Durant mes travaux de doctorat, j’ai pu donc mettre en évidence l’implication majeure de l’axe Src/FAK/STAT3/Pim1 dans la pathogénèse de l’hypertension artérielle pulmonaire. J’ai pu proposer diverses solutions thérapeutiques qui pourraient apporter de nouvelles issues cliniques plus ou moins rapidement. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is an obstructive vasculopathy characterized by distal pulmonary arteries lumen obliteration and increased vascular resistances, leading to a rise in pulmonary arterial pressure (PAP) and a compensatory right ventricular hypertrophy. Currently available therapies do not permit to reverse the established process and when the hypertrophy become insufficient, the right ventricle dilates and fails. This phenomenon is due to enhanced proliferation, survival and motility of pulmonary artery smooth muscle cells (PASMCs), which acquire a pseudo malignant phenotype. Our group previously described that the transcription factor NFAT (Nuclear factor of activated T-cells) is involved in these cellular disorders by increasing intracellular calcium level and enhancing proliferation; and by hyperpolarizing the mitochondrial membrane potential and decreasing mitochondrial-dependant apoptosis. In the Chapter 2, we demonstrated for the first time in the pulmonary vasculature, that STAT3 (Signal transducer and activator of transcription 3) regulates directly NFATc2 expression and indirectly NFATc2 activity via the oncoprotein serine/threonine kinase Pim1 (Provirus integration site for Murine Moloney leukemia virus). In vitro and in vivo Pim1 inhibition (in the monocrotaline rat model) is associated with decreased NFATc2 activity and reversion of the malignant phenotype. Moreover, Pim1 deficient mice are resistant to monocrotaline or hypoxia-induced PAH. Finally, we demonstrated that Pim1 expression correlates with disease progression both in animal and human model. Thus, we underlined Pim1 as a potent therapeutic target and an interesting diagnosis tool. In the chapter 3, we showed that the signaling hub c-Src (sarcoma Schmidt-Ruppin A-2 viral oncogene homolog)/FAK (Focal adhesion kinase) is implicated in the regulation of the PASMCs pseudo malignant phenotype, in part by activating STAT3. FAK inhibition in vitro decreases PASMCs proliferation, survival and motility. In vivo, FAK inhibition is associated with decreased PAP and decreased vascular remodeling, making FAK as an interesting therapeutic target. In the chapter 4, we suggest dehydroepiandrosterone (DHEA) as another therapeutical option. This natural hormone is known to be beneficial in PAH through their vasodilating properties. We showed here that by inhibiting STAT3 activation, DHEA also has anti-proliferating properties. Therefore, clinical use of DHEA for PAH can be promising. During my PhD studies, I showed the critical implication of the Src/FAK/STAT3/Pim1 in PAH pathogenesis. I contributed to increase the knowledge on PAH pathogenesis and suggested some therapeutical solutions that can be useful to improve patient outcome.

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