Le stade pre-B représente un point de contrôle crucial du développement des lymphocytes B dans la moelle osseuse. A ce stade, il y aura formation d'un récepteur intermédiaire nommé pre-BCR. Le pre-BCR est constitué de deux chaines lourdes Igµ et de deux pseudo-chaines légères (SLCs). Chaque SLC est constituée des protéines λ5 et VpreB, qui possèdent des régions « uniques » à leur extrémité N et C-terminale, respectivement. Ces régions uniques sont cruciales pour les fonctions du récepteur. La première partie de mes travaux sur l'étude du domaine λ5-UR nous a permis de proposer un modèle original d'assemblage du pre-BCR et d'apporter les bases structurales du rôle de chaperonne intramoléculaire de λ5-UR. L'activation du récepteur est permis par la formation d'une synapse immunologique. Des interactions entre la galectine-1 et λ5-UR vont permettre la formation d'un treillis d'interactions. L'étude structurale du complexe GAL1/λ5-UR, réalisée dans la seconde partie de ma thèse, a permis de déterminer la structure du complexe. L'interaction GAL1/λ5-UR engendre une modification d'affinité de GAL1 pour le lactose. Ce résultat suggère que l'interaction entre le pre-BCR et la galectine-1 peut influencer l'équilibre des interactions au niveau de la lattice en modulant l'affinité de la galectine-1 pour certains glycans. Dans la troisième partie de mon travail de thèse, des approches de glycomique fonctionnelle et structurale nous a permis l'élaboration d'un mécanisme de formation-dissolution de la synapse pre-B basés sur une modification d'affinité de GAL1 pour certains carbohydrates en présence de λ5-UR. / The pre-B stage represents a critical checkpoint in the development of B cells in the bone marrow. At this stage , there will be formation of a receptor intermediate called pre-BCR . The pre -BCR is composed of two heavy chains Igμ and two surrogate light chains ( SLCs ) . Each SLC consists of two proteins: λ5 and VpreB , which have "unique region" to their N-terminus and C -terminus, respectively. These unique regions are crucial for the functions of the receptor. The first part of my work on the domain λ5-UR has allowed us to propose an original model for assembling the pre -BCR and provide the structural basis of the role of intramolecular chaperone of λ5-UR. Receptor activation is allowed by the formation of an immunological synapse. Interactions between galectin-1 and λ5-UR will allow the formation of a lattice interactions. The structural study of complex GAL1/λ5-UR , conducted in the second part of my thesis, has allowed to determine the structure of the complex. These interactions GAL1/λ5-UR generate a modification of affinity of GAL1 for lactose. This result suggests that the interaction between the pre-BCR and galectin-1 may affect the balance of interactions at the lattice by modulating the affinity for galectin-1 for some glycans. In the third part of my thesis, approaches to structural and functional glycomics has allowed us to develop a mechanism of formation-dissolution of the synapse pre-B based on a modified affinity of GAL1 for certain carbohydrates in presence of λ5-UR.

Contexte : l'aldostérone (Aldo) est impliquée dans la rigidité artérielle et l'insuffisance cardiaque (IC), mais les mécanismes sous-jacents restent méconnus. La galectine-3 (Gal-3), une lectine se liant aux bêta-galactoside, joue un rôle important dans la fibrose et l'IC. Dans cette étude, nous avons recherché si la Gal-3 était impliquée dans la fibrose vasculaire induite par l'Aldo. Méthodes et résultats : Des cellules musculaires lisses vasculaires de rat (CMLVs) ont été stimulées avec de l'Aldo en combinaison avec des antagonistes du récepteur minéralocorticoïde (MR) ou des inhibiteurs de la Gal-3. L'Aldo régule l'expression de la Gal-3 via le MR dans les CMLVs. De plus, la surexpression de la Gal-3 augmente spécifiquement la synthèse de collagène de type I. Les inhibiteurs de la Gal-3 ou sa sous-expression (siRNA) bloquent la synthèse de collagène de type I induite par l'Aldo. Des rats ont été traités avec de l'Aldo + sel combiné avec du spironolactone ou de la pectine de citron modifiée (MCP) pendant 3 semaines. Les rats hypertensifs traités à l'Aldo ont présenté une hypertrophie vasculaire, une fibrose et une augmentation de l'expression aortique de Gal-3. Les traitements avec le spironolactone ou le MCP préviennent tous ces effets. Des souris sauvages (WT) et mutées pour la Gal-3 (KO) ont été traitées avec de l'Aldo pendant 6 heures. Le bolus d'Aldo augmente l'expression de la Gal-3 et du collagène de type I dans l'aorte des souris WT alors qu'aucun changement ne se produit dans les souris KO pour la Gal-3. Conclusions : Nos donnés indiquent que la Gal-3 est indispensable à la réponse fibrotique de l'Aldo dans les CMLVs in vitro et in vivo, suggérant un rôle clef pour la Gal-3 dans la fibrose vasculaire / Background. Aldosterone (Aldo) is involved in arterial stiffness and heart failure (HF), but the mechanisms have remained unclear. Galectin-3 (Gal-3), a beta-galactoside-binding lectin, plays an important role in fibrosis and HF. We here investigated whether Gal-3 is involved in Aldo-induced vascular fibrosis. Methods and Results. Rat vascular smooth muscle cells (VSMCs) were stimulated with Aldo combined with mineralocorticoid receptor (MR) antagonists and Gal-3 inhibitors. Aldo upregulated Gal-3 expression via MR in VSMCs. Moreover, Gal-3 over-expression specifically enhanced collagen type I synthesis. Gal-3 inhibitors or Gal-3 silencing (siRNA) blocked Aldo-induced collagen type I synthesis. Rats were treated with Aldo-salt combined with spironolactone or modified citrus pectin (MCP) for 3 weeks. Hypertensive Aldo-treated rats presented vascular hypertrophy, fibrosis and increased aortic Gal-3 expression. Spironolactone or MCP treatment reversed all the above effects. Wild type (WT) and Gal-3 knock-out (KO) mice were treated with Aldo for 6 hours. Aldo bolus increased aortic Gal-3 and collagen type I expression in WT mice whereas no changes occurred in Gal-3 KO mice. Conclusions. Our data indicate that Gal-3 is required for the fibrotic response to Aldo in VSMCs in vitro and in vivo, suggesting a key role for Gal-3 in vascular fibrosis

La galectine-9 est une lectine animale principalement exprimée dans un contexte inflammatoire et possédant des propriétés à la fois pro-inflammatoires et immunosuppressives. Elle induit la production de cytokines inflammatoires par les cellules du système immunitaire inné tandis qu'elle induit l'apoptose des lymphocytes Th1 CD4+ et favorise l'expansion des lymphocytes Treg. Les propriétés immunomodulatrices de la galectine-9 dépendent en grande partie de son interaction avec le récepteur TIM-3. Cependant, ces deux molécules interagissent chacune avec d'autres protéines et dans plusieurs contextes la responsabilité de l'interaction galectine-9/TIM-3 n'a pas été formellement démontrée. Le développement d'un anticorps neutralisant les effets de la galectine-9 permettrait de préciser son rôle exact dans ces contextes. Par ailleurs, le blocage des voies de signalisations inhibitrices du système immunitaire est aujourd'hui un enjeu majeur en oncologie, comme le démontre le succès récent de la neutralisation du récepteur inhibiteur CTLA-4 pour le traitement des mélanomes. Nous avons produit de nouveaux anticorps monoclonaux dirigés contre la galectine 9 par immunisation de souris avec la partie C-terminale de la protéine. Parmi ces anticorps, 1G3 permet la détection de la galectine-9 sur coupes de tissus humains d'une manière très sensible et spécifique en immunohistochimie. Son utilisation nous a permis de confirmer l'expression constante et intense de la galectine-9 dans les cellules malignes de carcinome nasopharyngé et la forte expression de la galectine-9 dans les cellules de Kupffer présentes dans les tissus hépatiques infectés par le virus de l'hépatite C. Pour la première fois, nous avons mis en évidence une expression de la galectine-9 dans les leukocytes infiltrant les tissus hépatiques infectés par le virus de l'hépatite B. De plus, nous observons une expression de la galectine-9 dans les hépatocytes infectés par ces deux virus, ce qui n'avait pas été démontré jusqu'à présent. Nous avons également caractérisé les capacités fonctionnelles de nos anticorps lors de tests in vitro. L'anticorps 2E12 bloque la fixation de la galectine-9 au récepteur TIM-3 dans un test acellulaire, neutralise l'apoptose induite par la galectine-9 sur cellules de lymphomes T humaines et réduit considérablement l'augmentation de calcium cytosolique induite par la galectine-9 dans les cellules Jurkat. Ces effets de la galectine-9 sont indépendants de TIM-3 dans ce modèle cellulaire. L'anticorps 2E12 constitue un outil puissant pour étudier les fonctions de la galectine-9 à la fois dépendantes et indépendantes de TIM-3.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Comme nous l’indiquions dans le But du Travail, le mélanome figure parmi les cancers associés aux pronostics les plus sombres, et ce en raison de son taux de réponse très faible à la radiothérapie et à la chimiothérapie. Cette résistance à la radiothérapie et à la chimiothérapie provient essentiellement du fait que les cellules de mélanomes sont résistantes à l’apoptose, et que la radiothérapie ainsi que bon nombre d’agents chimiothérapiques induisent la mort des cellules cancéreuses en y induisant l’apoptose. Nous avons voulu investiguer les rôles de la gastrine et de la galectine 1 sur le comportement biologique des cellules de mélanomes afin de voir s’il était possible de proposer la gastrine et/ou la galectine 1 comme nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dans le cas du mélanome. <p>Notre stratégie de recherche est basée sur le principe (démontré sur le plan expérimental par de nombreuses études) selon lequel les cellules cancéreuses migrantes résistent à l’apoptose, et sont dès lors protégées contre les effets pro-apoptotiques de la chimiothérapie et de la radiothérapie qui représentent la quasi totalité de l’arsenal thérapeutique dont disposent les oncologues pour combattre les cancers. Diverses études expérimentales ont démontré que le fait de réduire le taux de migration de cellules cancéreuses résistantes à l’apoptose conférait à celles-ci une sensibilité accrue aux agents pro-apoptotiques. Nos résultats démontrent que la gastrine modifie de manière très significative les propriétés migratoires des cellules de mélanomes, sans toutefois modifier leur sensibilité à des agents pro-apoptotiques. Au contraire, la gastrine protègerait les cellules de mélanomes contre l’apoptose. Nous démontrons également dans notre travail, in vivo, un rôle pro-angiogénique pour la gastrine au sein de xénogreffes de mélanomes humains. Signalons que notre travail est le premier à démontrer un rôle potentiel de la gastrine au niveau de la biologie des mélanomes, tout au moins sur le plan expérimental. <p>Tout comme nous l’avons observé pour la gastrine, la galectine 1 semble également conférer aux cellules de mélanomes un certain degré de résistance aux agressions chimiothérapiques. Cette fois, le fait de diminuer le taux d’expression de la galectine 1 au sein de cellules du mélanome murin expérimental B16F10 (qui exprime des quantités importantes de galectine 1) renforce l’effet thérapeutique du témozolomide qui est une molécule cytotoxique. Cet effet semble survenir, tout au moins partiellement, suite à une diminution du taux d’expression de la protéine Hsp70 (suite à la diminution du taux d’expression de la galectine 1), avec pour conséquence une augmentation de la mort cellulaire par perméabilisation de la membrane des lysosomes.<p>Nous proposons une nouvelle approche thérapeutique pour combattre les mélanomes en faisant appel à la technique des petits ARN interférants (siRNA), dirigés dans le cas présent contre la galectine 1.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Comme décrit dans la partie But du Travail, les tumeurs gliales sont particulièrement agressives d’un point de vue clinique. Le glioblastome, qui correspond au grade de malignité le plus élevé des gliomes, est associé à un pronostic très sombre car aucun patient atteint de ce cancer n’a pu être guéri à ce jour. Ces tumeurs envahissent de manière diffuse (par essaimage de cellules tumorales isolées) le parenchyme cérébral, ce qui empêche une résection chirurgicale complète de la tumeur. De plus, les cellules tumorales gliales d’origine astrocytaire sont souvent résistantes à l’apoptose et donc aux thérapies adjuvantes telles que la chimiothérapie et la radiothérapie. La galectine-1 est une petite protéine intervenant directement dans les processus migratoires des cellules gliales tumorales. Nous avons donc poursuivi la caractérisation des rôles biologiques que pourrait exercer la galectine-1 au sein des gliomes.<p>Nous avons tout d’abord montré que la galectine-1 est impliquée dans la chimiorésistance des gliomes. En effet, nous avons démontré que la diminution du taux d’expression de la galectine-1, au moyen d’un siRNA au sein d’un modèle de gliome expérimental, permet d’augmenter le bénéfice thérapeutique du témozolomide in vivo sans toutefois induire d’apoptose, d’autophagie ou de perméabilisation de la membrane des lysosomes. Nous avons également montré que la diminution du taux d’expression de la galectine-1 au sein de ce modèle de gliome expérimental affecte les processus d’angiogenèse in vivo et de « vasculogenic mimicry » in vitro. Nous avons identifié la protéine ORP150 comme l’une des principales cibles de l’effet pro-angiogénique de la galectine-1, sachant que la protéine ORP150 contrôle la maturation du facteur VEGF. Nous avons ensuite montré que le rôle de la galectine-1 dans la chimiorésistance des gliomes et dans l’angiogenèse est directement lié à l’implication de la galectine-1 dans le processus de réponse au stress du réticulum endoplasmique. Via ce processus, la galectine-1 modulerait l’expression d’un certain nombre de gènes tels que ATF3, DUSP5 et HERP, qui sont impliqués dans la chimiorésistance et des gènes tels que ORP150 et MDG1 qui sont impliqués dans l’angiogenèse. <p>Enfin, nous avons également montré que la galectine-1 régule l’expression du gène BEX2 et que celui-ci joue un rôle important dans la biologie des gliomes, notamment dans les processus d’angiogenèse et de migration cellulaire. <p>En conclusion, notre travail suggère que l’étiquette « biomarqueur » pourrait être attribuée à la galectine-1 pour qualifier l’agressivité biologique des gliomes malins et que la galectine-1 pourrait représenter une nouvelle cible thérapeutique dans le combat contre les gliomes malins en général, et le glioblastome en particulier.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les voies d’endocytose qui régissent l’internalisation d’éléments extracellulaires peuvent être classées selon que la protéine de manteau, la clathrine, est impliquée ou non dans le processus. Les voies indépendantes de la clathrine sont utilisées par de nombreuses toxines, des virus et des protéines endogènes. Les mécanismes permettant d’induire le recrutement des protéines cargoes et la déformation de la membrane plasmique dans le contexte de l'endocytose clathrine-indépendant restent encore mal compris. Cette étude montre que la galectine 3, une protéine humaine qui se lie aux glucides, induit la formation d’invaginations de la membrane plasmique de manière indépendante de la clathrine. Les glycosphingolipides (molécules jouant un rôle majeur dans la physiologie de la cellule) sont essentielles pour permettre à la galectine 3 d’induire ces invaginations et d’être internalisée dans la cellule. Les structures tubulaires induites par la galectine 3 présentent une morphologie étonnamment similaire à celle de compartiments intermédiaires de transport décrits dans la littérature pour l’endocytose indépendante de la clathrine. Des cargos utilisant la voie indépendante de la clathrine, tels que CD44 et les intégrines α5 et β1, sont retrouvés dans les tubules induits par la galectine 3. De plus, cette dernière est nécessaire à l’internalisation de CD44. Cela indique donc que la galectine 3 pourrait relier des protéines cargos glycosylés à des glycosphyngolipides de la membrane plasmique et ainsi induire une déformation de la membrane et leur internalisation dans les cellules. Ce mécanisme diffère de celui utilisé par la toxine pentamérique de Shiga et par la toxine cholérique, qui sont leur protéines cargos propores et interagissant directement avec le glycosphyngolipide leur servant de récepteur. Les tubules induits par la galectine 3 sont distincts de ceux induit par les autres lectines. Celles-ci présentent des spécificités différentes de liaison aux glucides, montrant ainsi la l'importance des interactions entre les lectines et les sucres dans ce processus. De plus, nous avons constaté que la galectine 3 module l’équilibre à l’état basal de l’intégrine β1 à la surface de la cellule. Cette protéine étant capitale pour les phénomènes d’adhésion et de migration cellulaires, nous avons donc exploré le rôle conjoint de la galectine 3 et des glycosphingolipides dans la migration cellulaire. La galectine 3 inhibe la migration des cellules humaines de carcinomes mammaires alors qu’elle stimule au contraire celle de cellules de tumeurs mammaires murines. Or, nous avons montré que la régulation par la galactine 3 de la migration de différentes lignées cellulaires est dépendante des glycosphingolipides. Il ressort donc de cette étude que la galectine 3 et les glycosphingolipides contribuent de manière synergique au processus d’induction de déformation de la membrane, à l’endocytose de protéines cargos et à la migration cellulaire. / Endocytic processes which govern the uptake of extracellular material into the cell can be classified based on their dependence on the coat protein, clathrin. Clathrin-independent mechanisms are used by many toxins, viruses and endogenous proteins. How cargo is recruited and membranes are bent is not well understood in these cases. Here, we discovered that galectin 3, a human carbohydrate binding protein induced the clathrin-independent formation of endocytic plasma membrane invaginations. Glycosphingolipids, which have established functions in key physiological processes, were found to be essential for the formation of galectin 3-induced invaginations and for the efficient uptake of the protein into the cell. Galectin 3-induced tubular structures were found to have a strikingly similar morphology to that of the clathrin-independent carriers described in literature. Clathrin-independent endocytic cargoes such as CD44, α5 and β1 integrin were present in galectin 3-induced tubules, and galectin activity and glycosphingolipids were required for the uptake of CD44. This indicated that galectin 3 could link glycosylated cargoes with glycosphingolipids for cargo recruitment and membrane bending. In contrast, the pentameric Shiga and cholera toxins are their own cargoes and drive membrane deformations by directly binding to their respective glycosphingolipid receptors. Galectin 3-induced tubules were distinct from those induced by lectins with different carbohydrate binding specificities, which revealed the importance of lectin-glycan interaction in this process. Further, we observed that galectin 3 modulated the steady state surface dynamics of β1 integrin, a protein which like CD44 is critical for cell adhesion and migration. Subsequently, we explored the interplay of galectins and glycosphingolipids in cell migration. Galectin 3 inhibited cell migration in human breast carcinoma cells, and stimulated migration in a mouse mammary tumor cell line. However, the regulation of migration by galectin 3 was in both cases found to be dependent on glycosphingolipids. In conclusion, galectin 3 and glycosphingolipids synergistically contribute to the clathrin-independent curvature generation process, cargo endocytosis and cell migration.

Chez l’adulte les premières étapes du développement hématopoïétique se déroulent dans la moelle osseuse (MO). La contribution de cellules d’origine mésenchymateuse, appelées niches stromales, a été démontrée dans le cas de la maintenance des cellules souches hématopoïétiques (CSH) et du développement des lymphocytes B (LB). Ainsi la maintenance des CSH dépend de niches périvasculaires sécrétant CXCL12 et SCF. Par ailleurs les LB les plus précoces (preproB) sont en contact de cellules stromales CXCL12+, puis migrent vers des cellules stromales exprimant l’interleukine-7 lors de leur différentiation en cellules proB. L’expression du préBCR, marque ensuite l’entrée dans le stade préB. À ce stade, les cellules sont au contact de cellules stromales galectine-1+.Malgré les progrès obtenus dans la compréhension du rôle des niches stromales, leur hétérogénéité et les mécanismes contrôlant la migration et l’adhésion des cellules hématopoïétiques en différenciation restent à mieux définir. Dans cet objectif, nous avons caractérisé phénotypiquement les cellules stromales de la MO mais aussi démontré l’existence d’une niche multi-spécifique, associée aux sinusoïdes et capable de soutenir les CSH et les LB.La contribution des niches dans le développement et la résistance aux traitements des Leucémies Aigues Lymphoblastiques de type B (LAL-B), équivalents pathologiques des LB en développement, a aussi été démontrée. Au cours de mon travail de thèse nous avons révélé l'influence d'un facteur exprimé par des cellules stromales de la MO sur la prolifération des LAL-B. À terme, ces travaux permettront de développer des traitements ciblant les fonctions protectrices des niches tumorales. / In adults, the early stages of hematopoietic development take place in the bone marrow (BM). The contribution of specialized cells of mesenchymal origin, called stromal niches, has been demonstrated in the case of hematopoietic stem cell (HSC) maintenance and B lymphocyte development. Indeed, the maintenance of HSC depends on perivascular niches secreting CXCL12 and SCF. Furthermore progenitor B cells (preproB) are in contact with CXCL12+ stromal cells and migrate towards interleukin 7 expressing stromal cells during their differentiation into proB cells. PreBCR expression then marks the entrance into the preB cell stage. At this point, the cells are in contact with galectin-1+ stromal cells.Although progress have been made in understanding the role of stromal cell niches, their heterogeneity and the mechanisms controlling migration and adhesion of differentiating hematopoietic cells are controversial and remain to be defined. With this objective, we characterized phenotypically BM stromal cells but also demonstrated the existence of a multi-specific niche, associated to sinusoids and able to support both HSC and early B cells.The contribution of BM niches in the development and resistance to treatment of B cell Acute Lymphoblastic Leukemia (B-ALL), pathological equivalent of developing B cells has also been demonstrated. During my PhD, our work revealed the influence of a factor expressed by BM stromal cells on the proliferation of B-ALL. Ultimately, this work will allow the development of treatments targeting the protective functions of tumor niches.

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