Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences exactes et biologie. Génétique et biologie moléculaire : Reims : 2006. Reproduction de : Thèse doctorat : Sciences exactes et biologie. Génétique et biologie moléculaire : Monastir (Tunisie) : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p.110-155.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Paris 12 : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 197-216.

Thèse de doctorat : Bioinformatique : Evry-Val d'Essonne : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1997. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2002. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

La voie de l’hypoxie cellulaire, contrôlée par le facteur induit par l’hypoxie, est un processus permettant aux cellules de s’adapter à un changement des niveaux d’oxygène ambiant de leurs milieux en stimulant des gènes de la glycolyse qui permettent d’adapter la production d’ATP essentielle à la survie cellulaire. Celle-ci permet de conserver une respiration cellulaire efficace ainsi que de réduire la quantité de substances néfastes pour la cellule. Cette voie a été étudiée dans le contexte du syndrome de Leigh type Canadien-Français, maladie rare causée par une mutation du gène leucine-rich pentatricopeptide repeat containing (LRPPRC) qui entraîne une diminution de l’activité de l’enzyme cytochrome c oxydase et cause un déficit dans la production d’énergie. Bien que l’implication de cette voie ait été rejetée dans le contexte de cette maladie au niveau génétique, cette étude a permis d’identifier l’enzyme NADH déshydrogénase (ubiquinone) 1 alpha subcomplex, 4-like 2 (NDUFA4L2), qui est responsable de l’inhibition du complexe I en situation d’hypoxie. Cette protéine pourrait être un mécanisme de compensation dans le syndrome de Leigh type Canadien-Français. La suite logique de cette étude devrait avoir comme objectif d’évaluer les différences entre le profil protéique (niveau des protéines de la voie de l’hypoxie) selon le degré d’atteinte (sévérité clinique) des patients atteints du syndrome de Leigh type Canadien-Français.

La molécule d'adhésion intercellulaire-1 (ICAM-1, CD54) est une glycoprotéine membre de la superfamille des immunoglobulines exprimée à la surface d'une grande variété de types cellulaires. Sa fonction première est de lier les β2-intégrines LFA-1 et MAC-1 exprimées à la surface des lymphocytes et des macrophages, respectivement. Cette interaction permet à ces derniers d'atteindre le site de l'inflammation en procédant à leur liaison à l'endothélium vasculaire et à leur extravasation. L'expression de ICAM-1 fût par contre également associée à diverses pathologies telles que l'asthme, l'arthrite rhumatoïde, le diabète, le développement des plaques athérosclérotiques et le développement des métastases. Bien que l'expression constitutive de ICAM-1 soit relativement faible, elle peut être augmentée par de nombreux médiateurs de l'inflammation tels que le TNF-α et l'IFNγ. Ces signaux amplifient l'expression de ICAM-1 au niveau transcriptionnel par diverses voies de signalisation menant à l'activation de facteurs de transcription tels que NF-KB et Stati. Ces facteurs de transcription agissent en se liant aux multiples éléments de réponse présents sur le promoteur de ICAM-1. La capacité de ces facteurs de transcription à activer la transcription de ICAM-1 dépend de nombreuses interactions physiques et fonctionnelles dont la nature n'est pas toujours bien connue. Par ailleurs, les voies de signalisation menant à l'inactivation de la transcription de ICAM-1 demeurent également incertaines. Étant donné le rôle capital de ICAM-1 au sein du système immunitaire, il est essentiel d'approfondir nos connaissances sur les différentes étapes menant à l'activation tout comme l'inactivation de la transcription de ce gène. Nous avons donc étudié la relation entre deux familles de facteurs de transcription impliquées dans la régulation transcriptionnelle de ICAM-1, soit la famille STAT et la famille Ets. Nous avons non seulement découvert qu'il existe une coopération fonctionnelle entre ces deux familles, mais également que le facteur de transcription Stati interagit physiquement avec le facteur de transcription Etsl dans les cellules vivantes. Ensuite, nous avons étudié les effets du bpV(pic), un inhibiteur de tyrosine phosphatase, sur l'activation de la transcription de ICAM-1. Nous avons découvert que ce composé de peroxovanadium inactive les phosphatases responsables de l'inactivation de la voie JAK/STAT suite au traitement à l'IFNγ. Finalement, nous avons testé un nouveau protocole d'électroporation à double impulsion permettant une grande efficacité de transfection transitoire des cellules endothéliales à faible coût.

INTRODUCTION : Comme dans le cancer, l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est caractérisée par un phénotype pro-prolifératif et résistant à l’apoptose lié à une altération du métabolisme (effet Warburg) des cellules. Dans le cas de l’HTAP les cellules affectées sont les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires (CMLAP). L’obstruction vasculaire des petites artères pulmonaires qui en résulte est responsable de l’augmentation des résistances pulmonaires menant à l’insuffisance cardiaque droite et à la mort prématurée des patients. La protéine FoxO3 est un facteur de transcription dont l’activité et la localisation cellulaire sont modulables, entre autres, par phosphorylation. Dans les cellules cancéreuses, la localisation nucléaire de FoxO3 quand elle n’est pas exclue par phosphorylation a été largement étudiée comme une protéine cruciale pour son rôle suppresseur de tumeur via la régulation de gènes impliqués dans l’apoptose et l’arrêt du cycle cellulaire comme les protéines BIM et P27. En plus de ces fonctions de facteur de transcription, FoxO3 joue un rôle dans le maintien du métabolisme cellulaire, connu pour être reprogrammé en HTAP, notamment en stimulant la synthèse de SOD2, une enzyme responsable de la détoxification mitochondriale. Ainsi FoxO3 est un candidat sérieux pour contrôler le phénotype de type cancer des CMLAP-HTAP. Fait intéressant, AKT et AMPK connus pour être impliqué en HTAP exercent des effets antagonistes sur FoxO3; AKT promeut son exclusion nucléaire tandis que AMPK favorise son accumulation nucléaire et mitochondriale. HYPOTHÈSE : Nous avons ainsi émis l'hypothèse que l'exclusion nucléaire de FoxO3 (secondaire au déséquilibre AKT / AMPK) favorise la reprogrammation métabolique vers la glycolyse conduisant au phénotype pro-prolifératif / résistant à l'apoptose des CMLAP-HTAP et au remodelage vasculaire. MÉTHODES ET RÉSULTATS : Par Western blot (WB) et immunofluorescence sur des CMLAP isolées à la fois de patients HTAP et de patients témoins, nos résultats suggèrent que l'exclusion nucléaire (et mitochondriale) de FoxO3 en raison de sa phosphorylation est une caractéristique des CMLAP-HTAP. In vitro, nous avons démontré que l'activation pharmacologique (localisation nucléaire) de FoxO3 à l'aide d'un adénovirus exprimant une forme constitutivement active et non phosphorylable de FoxO3 ou de la trifluopérazine (TFP) entraînait une réduction de la prolifération des CMLAP-HTAP (marquage Ki67) et de la résistance à l'apoptose (dosage de l'Annexine V). Ces effets sont accompagnés d'une expression potentiellement augmentée de P27 et de SOD2 ainsi qu’une expression diminuée de Survivin. In vivo, nous avons montré que l'activation de FoxO3 à l'aide de la TPF améliore l’HTAP induite chez le rat monocrotaline (diminution de la Pression systolique du ventricule droit (RVSP) et des résistances pulmonaires totales (TPR) et augmentation du volume d’éjection (Sv) et du débit cardiaque (CO)). CONCLUSION : Nos résultats suggèrent que FoxO3 est impliquée dans le remodelage vasculaire pulmonaire. L'activation pharmacologique de FoxO3 peut représenter une nouvelle cible thérapeutique pour améliorer l'HTAP. / INTRODUCTION: Like cancer, pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by exaggerated proliferation and resistance to apoptosis related to metabolic alterations (Warburg effect) of pulmonary smooth muscle cells (PASMCs). These anomalies result in a progressive narrowing of the pulmonary arteries, increasing pulmonary resistance and leading to right heart failure and premature death. FoxO3 is a transcription factor whose its activity and localization can be mediated by post translational modifications as phosphorylation. In cancer cells,unphosphorylated and nuclear FoxO3 has been extensively studied as a crucial protein that functions as a tumor suppressor by regulating expression of genes involved in apoptosis and cell cycle arrest. These functions combined with other FoxO3 attributes, including its key role in communicating mitochondrial-nuclear signals, make the FoxO3 a suitable candidate for controlling the cancer-like phenotype of PAH-PASMCs. Interestingly, AKT and AMPK, known to be implicated in PAH, exert antagonistic effects on FoxO3; AKT promotes its nuclear exclusion while AMPK favors its nuclear and mitochondrial accumulation. HYPOTHESIS: We thus made the hypothesis that FoxO3’s nuclear exclusion (secondary to AKT/AMPK imbalance) promotes metabolic reprogramming towards glycolysis leading to enhanced proliferation/resistance to apoptosis of PAH-PASMCs and vascular remodeling. METHODS and RESULTS: Using Western blot (WB) and immunofluorescence in isolated PASMCs from both PAH and control patients, our preliminary data suggest that nuclear (and mitochondrial) exclusion of FoxO3 due to its phosphorylation is a feature of PAH-PASMCs. In vitro, we demonstrated the pharmacological activation (nuclear localization) of FoxO3 using an adenovirus expressing a constitutively active, non-phosphorylable form of FoxO3 or trifluoperazine (TFP) resulted in reduced PAH-PASMC proliferation (Ki67 labeling) and resistance to apoptosis (Annexin V assay). These effects were accompanied with potential effect of P27 and SOD2 and diminished expression of Survivin. In vivo, we showed that FoxO3 activation using TPF improved established PAH in rat model : the monocrotaline rat (reduced RVSP and increased Sv and CO, by right catheterization) without any sign of toxicity. CONCLUSION: We showed that FoxO3 is implicated in pulmonary vascular remodeling. Pharmacological activation of FoxO3 may represent a novel avenue to improve PAH.

Le facteur de transcription HIF-1 ±hypoxia-inducible factor-1¿ est responsable de la réponse cellulaire à l'hypoxie. Cependant, il y a également des activateurs non-hypoxiques de HIF-1 incluant des hormones et des facteurs de croissance. L'angiotensine II (Ang II), l'hormone effectrice dans le système rénine-angiotensine, est un activateur non-hypoxique de HIF-1 puissant dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs). Cette activation par Ang II implique des mécanismes de transcription, de traduction et de stabilisation protéiques. De plus, les espèces réactives d'oxygène (ERO) sont impliquées dans l'augmentation de la stabilisation de HIF-1 pendant un traitement à l'Ang II. Ce travail a pour but d'élucider le rôle des générateurs d'ERO dans l'induction de HIF-1 par l'Ang II dans les CMLVs. Ni un ARN interférence contre la sous-unité p22 de la NADPH oxydase ni le traitement avec un inhibiteur spécifique de la NADPH oxydase n'ont permi de diminuer l'accumulation de HIF-1 par l'Ang II. Néanmoins, l'inhibition pharmacologique du complexe III de la mitochondrie, l'épuisement cellulaire de la protéine mitochondriale Rieske Fe-S et le traitement des cellules avec un antioxydant mitochondrial diminuent de façon importante l'accumulation de HEF-1. En outre, l'inhibition des ERO mitochondriales (mtERO) supprime la stabilisation de HIF-1 et la transcription de gènes dépendante de HIF-1 par l'Ang II. De nombreuses études impliquent les ERO générées par la NADPH oxydase dans les voies de signalisation suivant la stimulation des CMLVs par l'Ang IL Toutefois, nos travaux identifient les mtERO et non les ERO dérivées de la NADPH oxydase comme étant des intermédiaires essentiels dans l'accumulation et la stabilisation de HIF-1.

Lors de maladies cardiovasculaires avancées, telle que l’athérosclérose, les patients doivent subir une chirurgie, plus précisément un pontage artériel, afin de rétablir le flux sanguin. Cette opération consiste à remplacer l’artère malade, obstruée par des dépôts, par un substitut. Cependant, des complications post-implantation telles que la thrombose et l’hyperplasie intimale, subsistent et entrainent l’échec de la greffe vasculaire Pour palier à ce problème, l’approche proposée serait d’avoir une endothélialisation rapide du substitut vasculaire. Pour ce faire, la méthode proposée dans cette thèse est d’enrichir les substituts vasculaires avec une molécule pro-endothélialisation et de valider par la suite leurs propriétés biologiques. La pléiotrophine (PTN), une cytokine de croissance / différenciation, a été spécifiquement choisie dans ce travail, car elle est décrite comme un puissant facteur pro-angiogénique. Cependant, ses effets réels sur l'endothélialisation ne sont pas encore complètement connus. Aussi, afin d’avoir un effet efficace et à long terme, il apparait crucial de rechercher le meilleur moyen d’obtenir un substitut chargé en PTN, tout en conservant et maximisant son activité biologique. Les systèmes d'administration de médicaments à base de polymères naturels représentent une option intéressante pour une telle application. De plus, les gels de collagène de type 1 sont couramment utilisés comme échafaudages pour l'ingénierie des tissus vasculaires et pour le développement de systèmes à libération contrôlée grâce à leurs propriétés biologiques favorables. Pour mieux contrôler la libération de PTN, des interactions spécifiques non covalentes peuvent être utilisées pour stabiliser et immobiliser des médicaments dans l’échafaudage de collagène, grâce à l’utilisation d’agents de liaison. L'héparine apparait comme molécule de liaison idéale, déjà largement utilisée dans la formulation de systèmes d'administration de médicaments, en raison de sa capacité à séquestrer, à stabiliser et à protéger les facteurs de croissance et les cytokines. En se basant sur les travaux précédents du Laboratoire des Biomatériaux et de la Bioingénierie de l'Université Laval, l'objectif de ce travail était donc de développer un système de libération contrôlée de PTN à base de gels de collagène de type I modifiés par l'héparine. Dans un premier temps, les effets de la PTN sur la viabilité et la capacité de migration des cellules endothéliales ont été étudiés, et seront comparés aux effets de ceux du facteur 1, dérivé du stroma (SDF-1), facteur d’endothélialisation couramment utilisé lors de greffes vasculaires. Ensuite, un gel de collagène de type I a été utilisé comme échafaudage pour le développement d’un système à libération contrôlée pour la PTN. Pour augmenter son interaction avec le gel et prolonger sa libération dans le temps, de l'héparine en solution a été ajoutée à la formulation de gel standard. Des évaluations mécaniques et structurelles ont été ensuite réalisées afin d’évaluer les effets de l'addition d'héparine sur les propriétés du gel de collagène. La PTN libérée à partir des gels de collagène modifiés par l'héparine a été d’abord quantifiée puis son effet sur la viabilité des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses a été évalué. Enfin, des tests d'hémocompatibilité ont été effectués pour analyser les effets combinés de l'héparine et PTN sur les propriétés thrombogènes des gels de collagène. / Arterial bypass graft is the primary therapy for patients with advanced vascular occlusion diseases such as atherosclerosis. Post-implantation vascular graft failure is mainly caused by in-graft thrombosis and intimal hyperplasia. A fast endothelialization has the benefit of reducing these adverse events. Grafts enrichment with pro-endothelialization molecule has been proposed as an effective solution. Pleiotrophin (PTN) is a growth/differentiation cytokine that has been described as a potent pro-angiogenic factor. However, its proendothelialization effects have not been fully explored, and efficient ways to deliver PTN for graft enrichments have to be studied. Natural polymer-based drug delivery systems represent an interesting option for such an application. Type 1 collagen gels are commonly used as scaffolds for vascular tissue engineering and for the development of controlled release systems thanks to their favorable biological properties. To better control the release of PTN, specific non-covalent interactions can be used to stabilize and immobilize drugs within the collagen scaffold, through the use of binding agents. Heparin has been widely used in the formulation of drug delivery systems due to its ability to sequester, stabilize and protect growth factors and cytokines. Based on previous work of the Laboratory for Biomaterials and Bioengineering at Laval University, the objective of this work was to develop a controlled release system for PTN based on a heparin-modified Type I collagen gels. At first, the effects of PTN on the viability and migration ability of endothelial cells have been studied by comparing them with the effects exerted by stromal derived factor 1 (SDF1), a known pro-endothelialization factor already used for vascular graft enrichment. Following, a type I collagen gel was used as scaffold for the development of a controlled release system for PTN. To increase its binding to the gel and to prolong its release over time, heparin have been freely added to the standard gel formulation. Mechanical and structural assessments were performed to evaluate the effects of the addition of heparin. Quantification of the released PTN from the heparin-modified collagen gels was studied along with the effects of the released PTN on the viability of endothelial and smooth muscle cells. Finally, hemocompatibility tests have been performed to analyze the effects of the addition of both heparin and PTN on the thrombogenic properties of the collagen gels.