L'expression élevée de la GSTP1 est fréquemment observée dans les cancers et est positivement corrélée à la résistance aux chimiothérapies. Cette enzyme de détoxication de phase II peut aussi réguler l'activité de protéines comme JNK et TRAF2 et, par conséquent, peut moduler les voies de prolifération et de mort cellulaire. Ce projet a donc consisté à étudier le rôle de la GSTP1 dans la prolifération des hépatocytes normaux ou transformés. L'étude de la régénération hépatique chez des souris Gstp1/2‐/‐ a permis de démontrer le rôle des protéines GSTP1 et GSTP2 dans le contrôle de la progression des hépatocytes normaux dans le cycle cellulaire. Après hépatectomie partielle chez les souris Gstp1/2‐/‐, une diminution importante du nombre d'hépatocytes dans les phases S, G2 et M est observée comparativement à des foies de souris contrôle. Cette réduction est associée à des retards d'expression de protéines impliquées dans l'initiation de la prolifération, le contrôle du point de restriction dépendant des mitogènes et dans la transition G1/S. Ces modifications sont associées à une réduction de l'expression de TRAF2 et de l'activation de JNK et ERK, alors que les taux de p21 et de p53 sont élevés. Parallèlement, un décalage dans l'expression d'enzymes qui régulent l'homéostasie redox et participent à l'activation des MAPK est observé. L'utilisation de cellules cancéreuses de différentes origines dont le foie, a également permis de corréler l'absence de GSTP1 à une diminution de prolifération cellulaire sans altération de la suivie cellulaire. Cependant dans ces conditions, nous observons une augmentation de l'expression de TRAF2, pJNK, pATF2, ATF3 associée à une induction de p21. Nous avons également montré que les effets de la GSTP1 sur la prolifération cellulaire sont régulés par l'activation de JNK. L'évidence du lien entre l'expression de la GSTP1 et la prolifération hépatocytaire nous a conduit à analyser l'expression d'enzymes de détoxication dans des carcinomes hépatocellulaires (CHC) et nous avons constaté une induction d'expression de GSTP1 dans le tissu péritumoral des CHC par rapport au foie normal. / Increased GSTP1 expression is frequently observed in cancers and is positively correlated with chemotherapy resistance. This phase II detoxifying enzyme can also regulate JNK and TRAF2 activities and, consequently, can modulate proliferation and cell death pathways. This project aimed at studying the role of GSTP1 during proliferation in normal and transformed hepatocytes. Liver regeneration study in Gstp1/2‐/‐ mice showed the involvement of GSTP1 and GSTP2 proteins in the cell cycle progression control of normal hepatocytes. After partial hepatectomy in Gstp1/2‐/‐ mice, the number of cells in S, G2 and M phases was decreased compared to livers of wildtype mice. This reduction is associated with the delay in the expression of proteins involved in proliferation initiation, mitogen restriction point control and G1/S transition. These modifications are associated with the decrease in TRAF2 expression and the activation of JNK and ERK, whereas p21 and p53 levels are high. Furthermore, expression of enzymes involved in redox homeostasis and MAPK activation is delayed. Study of cells derived from various cancers, including HCC, highlighted a correlation between low expression of GSTP1 and decrease in cell proliferation without cell survival alteration. However in these conditions, we observed the increase in TRAF2, pJNK, pATF2 and ATF3 expression together with the induction of p21. We also showed that GSTP1 effects are regulated by JNK activation. These results showed a link between GSTP1 expression and hepatocyte proliferation and led us to investigate the GSTP1 expression in HCC. We noticed an induction of GSTP1 expression in peritumoral tissue compared to normal liver.

L'étude des champignons saprophytes tel que Phanerochaete chrysosporium est fondamentale car ces organismes, capables de dégrader la lignine, ont un fort potentiel en biotechnologie. Il a été démontré que la bactérie Sphingobium sp. SYK-6 possède des enzymes (ligE, ligF et ligG) appartenant à la famille des glutathion transférases (GST) qui successivement réduisent le lien éther (rôle éthérase) entre les unités de la lignine et déglutathionylent le produit dérivé conjugué (rôle lyase). Ce travail expose les relations entre la structure et la fonction des LigE, F et G de Sphingobium sp. SYK-6 et de deux classes de GST du champignon saprophyte Phanerochaete chrysosporium : une potentiellement liée aux éthérases (GSTFuA) et une potentiellement reliée aux lyases (GST Xi). Les structures cristallographiques des GSTFuA1, 2 et 3 de P. chrysosporium ont été résolues. L'analyse des modèles a permis de révéler une nouvelle classe structurale de GST avec des propriétés uniques. Ces caractéristiques ont pu être reliées à la fonction de ligandine et au profil catalytique de cette nouvelle classe de GST. Parallèlement, les études structurales des LigE et F de Sphingobium sp. SYK-6 sont en voie d'achèvement. La structure cristallographique de la GSTX1 de P. chrysosporium présente des caractéristiques structurales spécifiques qui nous ont conduit à la proposer comme leader d'une nouvelle classe structurale nommée Xi. L'enzyme ne présente pas d'activité lyase vis-à-vis des substrats des LigG, mais en revanche possède une fonction hydroquinone réductase (GHR). Parallèlement, la LigG a été étudiée, et s'apparente structuralement et fonctionnellement la classe Oméga des GST / Phanerochaete chrysosporium is a very interesting saprophytic fungus because it decays wood, by degrading lignin while leaving cellulose which is a renewable source of energy. The soil bacterium Sphingobium sp. SYK-6 possesses enzymes (LigE, LigF and LigG) that cleave the beta-aryl ether linkage of lignin model compounds. LigE and LigF are glutathione dependent enzymes that reduce the ether bond (etherase activity) and LigG catalyzes the elimination of glutathione (lyase activity). This study presents the structure-function relationships of Lig enzymes and of two new classes of GST from P. chrysosporium : one potentially related to LigE (GSTFuA) and one potentially connected to LigG (GST Xi). The crystallographic structures of GSTFuA1, 2 and 3 from P. chrysosporium were solved. The analysis of the models reveals a new structural class of GST with unique properties. These characteristics could be connected to the ligandin function and to the catalytic pattern of this new class of GST. In parallel, structural studies of LigE and LigF from Sphingobium sp. SYK-6 are nearly completed. The crystallographic structure of the GSTX1 from P. chrysosporium exhibits specific structural properties which allowed us to define a new structural class (Xi) in the GST superfamily. The enzyme is a S-glutathionyl-(chloro)hydroquinone reductase (GHR) that does not present a lyase activity with LigG substrate. In parallel, high resolution structure of LigG was obtained; this enzyme can be related structurally and functionally to the GST Omega class

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

Outre son role majeur dans la resistance cellulaire au stress oxydant, le tripeptide glutathion (L-ƒÁ glutamyl- cysteinyl-glycine) est essentiel a la survie cellulaire. Un deficit en glutathion, associe a un stress oxydant, est un trait commun a plusieurs maladies chroniques inflammatoires et degeneratives. Dans le cadre de ces differentes pathologies, plusieurs etudes ont montre que la prise orale de N-acetylcysteine (NAC), un precurseur de glutathion, ameliorait l'etat des patients. Le stress oxydant et l'inflammation sont deux caracteristiques principales de l'insuffisance cardiaque et des dystrophies musculaires. Nous avons pose l'hypothese d'un deficit en glutathion dans ces maladies et les benefices possibles d'un traitement par le NAC. Dans le modele du rat developpant une insuffisance cardiaque post-infarctus, nous montrons qu'il existe un deficit en glutathion tissulaire. Un mois de traitement oral par le NAC, donne en curatif post-infarctus, restaure le taux de glutathion cardiaque, reduit le stress oxydant, et interrompt le cycle vicieux inflammation/mort cellulaire, TNF/TNF-R1/NSMase/ caspase-3/apoptose. Un deficit en glutathion systemique et tissulaire caracterise aussi les souris LmnaH222P/H222P de 6-7 mois developpant une cardiomyopathie dilatee, modele de la cardiomyopathie associee a la dystrophie musculaire dfEmery Dreifuss. Un mois de traitement oral par le NAC reduit chez les souris de 7 mois la dilatation ventriculaire gauche et la dysfonction contractile, limite la progression de la fibrose cardiaque et lfinflammation. Ceci est associe a une repletion en glutathion et une normalisation de l'expression des enzymes du metabolisme du glutathion, a une diminution du stress oxydant et de l'expression du TNF. Une premiere etude chez les patients de chirurgie cardiaque (n=91) nous a permis de mettre en evidence que : d'une part, il existait un deficit en glutathion auriculaire chez les patients de la classe NYHA IV compares aux patients de la classe NYHA I. D'autre part, les patients asymptomatiques (classe NYHA I) presentaient un deficit en glutathion sanguin, compares aux individus sains, aggrave chez les patients symptomatiques (classes NYHA II a IV). Le deficit en glutathion sanguin chez les patients asymptomatiques precede lfelevation du taux sanguin de TNFR1, un marqueur standard du degre de severite de l'insuffisance cardiaque. Une seconde etude, chez des patients porteurs dfune mutation de la lamine (n=28) et susceptibles de developper une cardiomyopathie dilatee d'Emery Dreifuss, montre que certains de ces patients presentent un deficit en glutathion sanguin, associe chez un seul de ces patients a un taux eleve de TNFR1. L'analyse comparee des donnees biochimiques et cliniques est en cours. Les souris DMDmdx4cv sont un modele experimental de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), mais ne developpent que tardivement la maladie cardiaque. Nous observons une augmentation du taux du glutathion systemique chez les souris de plus de 10 semaines. Un traitement oral avec un inhibiteur de synthese du glutathion a faible dose, le Lbuthionine sulfoximine (5 mM BSO), ramene le taux de glutathion systemique chez la souris DMDmdx4cv au taux chez la souris sauvage, mais provoque des alterations des cardiomyocytes identifiees par immunohistochimie, des micronecroses, des anomalies de capillaires et des anomalies mitochondriales observees en microscopie electronique. En conclusion, le deficit en glutathion est un evenement precoce et durable au cours de l'insuffisance cardiaque, d'origine ischemique ou genetique. Les perspectives offertes par ces resultats sont: 1) le test du glutathion sanguin pour le depistage de sujets asymptomatiques a risque; 2) l'indication de NAC aux patients cardiaques, en complement du traitement courant / The tripeptide glutathione (L-? -glutamyl-cysteinyl-glycine) does not only play a major in cellular resistance to oxidative stress, but is also essential to cell survival. A deficit in glutathione, associated with oxidative stress, is a common hallmark of several chronic inflammatory and neurodegenerative diseases. In different examples, several studies reported that oral treatment with N-acetylcysteine (NAC), a glutathione precursor, improved patient status. Oxidative stress and inflammation are two main characteristics of heart failure (HF) and muscular dystrophy. We hypothesized that glutathione deficiency occurred in these diseases and that treatment with NAC might be beneficial. In post-myocardial infarction (MI) rats, with established chronic HF, we show that cardiac tissue is depleted in glutathione. Curative 1-month oral NAC treatment replenishes cardiac tissue glutathione, reduces oxidative stress and disrupts the vicious inflammation/cell death, TNF/TNF-R1/N-SMase/ caspase-3/ apoptosis cycle. Deficit in serum and cardiac glutathione also characterize 6- to 7-month old LmnaH222P/H222P mice with dilated cardiomyopathy (DCM), a model of the cardiomyopathy associated with Emery Dreifuss muscular dystrophy (EDMD), One-month oral NAC treatment reduces left ventricular dilation and contractile dysfunction, limits the progression of cardiac fibrosis and inflammation in 7-month old LmnaH222P/H222P mice. This is associated with glutathione repletion and normalization of glutathione metabolism enzymes, and reduction of oxidative stress and TNF expression. In a first study in cardiac surgery patients (n=91) we show that: on the one hand, atrial glutathione is depleted in patients of NYHA class IV compared with asymptomatic patients of NYHA class I. On the other hand, asymptomatic patients of NYHA class display a deficiency in blood glutathione compared with healthy controls that worsens in asymptomatic patients of NYHA class II-IV. Blood glutathione deficiency in asymptomatic patients precedes elevation of blood TNFR1, a standard marker of HF severity. A second study, in patients with lamin mutation (n=28), prone to develop an Emery Dreifuss DCM, shows that a number of patients display blood glutathione deficiency, with one patient having a high blood TNFR1 level. Analysis of clinical data is underway. DMDmdx4cv mice are an experimental model of Duchenne muscular dystrophy. We observe an increase in blood glutathione in 10-week-old mice and older. Oral treatment with a low dose of L-buthionine sulfoximine (5 mM BSO), an inhibitor of glutathione synthesis, resumes blood glutathione in DMDmdx4cv mice to the control value in WT mice, but produces alterations in cardiomyocytes identified by immunohistochemistry and micronecrosis, capillary and mitochondrial abnormalities observed by electronic microscopy. In conclusion, glutathione deficiency is an early and lasting event in ischemic or genetically-linked HF. These results pave the way for two possible applications: 1) blood glutathione test for the screening of asymptomatic individuals at risk for HF; 2) NAC indication to cardiac patients in addition to current treatment

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Le cancer du sein est considéré comme le cancer le plus dangereux jamais diagnostiqué chez les femmes dans le monde. Plusieurs équipes de recherche essaient de délivrer le mystère de ce cancer en étudiant plusieurs facteurs qui y sont impliqués. Dans notre laboratoire on a essayé d'étudier les interactions entre les gènes antioxydants : SOD l , SOD2, GPx 1 et CA T et de comprendre la relation qui peut exister entre ces gènes et le cancer du sein. Ces enzymes, malgré qu'elles accomplissent des fonctions similaires, elles se localisent dans des compartiments cellulaires différents. Pour cette étude on a utilisé des outils bio-informatiques jugés de très intéressants et très efficaces pour répondre à trois questions principales: a) Les quels des différents variants de SOD2 et de GPxI qui sont surexprimés dans les cellules mammaires cancéreuses (ER+)? b)Y'a-t-il des régions similaires entre les différentes régions codantes et non codantes entre ces gènes, si oui, est-ce que ces ressemblances ont des effets sur leurs niveaux d'expressions et est ce que ces ressemblances peuvent expliquer les mécanismes de régulation de nos quatre gènes et déterminer par quel moyen ils communiquent entre eux? c) Est-ce que la régulation de l'expression de nos quatre gènes peut être due à certains facteurs de transcription communs entre eux, si oui les quels? Notre étude a réussi à répondre à ces trois questions pour donner des bonnes perspectives au niveau des études scientifiques sur ce type de cancer, mais des études plus approfondis en laboratoire seront très intéressants pour mieux comprendre la relation entre les gènes antioxydants et le cancer du sein.

Le premier acide aminé incorporé dans une chaîne polypeptidique naissante est toujours la méthionine. On identifie donc toujours ce premier résidu à la méthionine N-terminale. Cependant, les deux tiers des protéines accumulées à l'état stationnaire ne présentent plus leur méthionine initiatrice. Cet enlèvement résulte essentiellement d'une maturation protéolytique affectant chaque protéine. Ainsi, l'Excision de la Méthionine N-terminale (NME) concerne la majorité des protéines et ce dès que les premiers résidus émergent du ribosome. Ce mécanisme est retrouvé dans tous les compartiments cellulaires où une synthèse protéique a lieu : le cytoplasme, les plastes et les mitochondries. Les enzymes responsables du clivage de la méthionine initiatrice sont les METhionine AminoPeptidases (METAPs) ; les METAPs sont conservées dans le Règne vivant. Des études fonctionnelles de délétions géniques ont montré le caractère létal du maintien de la première méthionine dans tous les organismes. Il y a plus de dix ans, les METAPs ont été identifiées comme étant la cible de composés naturels ayant des effets anticellulaires. Aujourd'hui un nombre croissant d'études rapportent que la NME est une cible prometteuse pour le traitement de nombreuses pathologies. Néanmoins, les bases moléculaires qui expliquent le caractère essentiel de la NME restent très peu comprises, en particulier dans le cytoplasme des eucaryotes supérieurs. Grâce à un système inductible permettant de moduler finement la NME cytoplasmique dans la plante modèle Arabidopsis thaliana et différentes approches incluant des analyses protéomiques et métabolomiques, j'ai pu étudier les événements moléculaires précoces associés à l'inhibition de la NME cytoplasmique. J'ai également caractérisé la contribution relative des deux types de METAP cytoplasmiques au processus. Dans ce contexte, j'ai pu démontrer chez A. thaliana que la NME cytoplasmique agit sur deux voies de signalisation fréquemment dérégulées lors de conditions pathologiques : le statut des composés thiolés et la protéolyse. La diminution de la NME cytoplasmique induit une protéolyse accrue principalement via une augmentation du nombre de protéines destinées à une dégradation rapide. Ainsi, l'activité de la NME, en modulant la sensibilité de nombreuses protéines à subir la protéolyse, est un élément fondamental de la régulation de la demi-vie protéique. Finalement, mes résultats simialires obtenus également chez les Archées, levures et les lignées de cellules humaines suggèrent l'existence d'un mécanisme ubiquitaire associé à la NME.

Bei Thiomersal handelt es sich um ein quecksilberhaltiges Konservierungsmittel in Medizinprodukten, welches auch in Impfstoffen Verwendung findet. In dieser Arbeit wurden die Toxizität von Thiomersal und von Glutathionkonjugaten seiner Dissoziationsprodukte sowie zum Vergleich die Toxizität von zwei strukturell mit Thiomersal bzw. seinen Metaboliten verwandten Referenzsubstanzen, p-Chlormercuribenzoesäure und Ethylquecksilberchlorid, in Zellsystemen mit humanen Zellen vom Typ A-549 und Hep-G2 untersucht. Alle fünf Substanzen führten zu einer dosisabhängigen Vitalitätsreduktion bei beiden Zelllinien. Die stärkste Vitalitätsreduktion wurde durch Ethylquecksilberchlorid erzielt, danach folgten in absteigender Reihenfolge Thiomersal, Ethylquecksilber-L-Glutathion und p-Chlormercuribenzoesäure. Den schwächsten vitalitätsreduzierenden Effekt zeigte Thiosalicyl-L-Glutathion-Disulfid. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die Glutathion-Konjugation von Thiomersal zu einer Abschwächung der Toxizität im menschlichen Organismus führt und untermauern die Annahme einer protektiven Wirkung von Glutathion. Die giftende Rolle von Glutathion in Bioaktivierungsprozessen anderer Noxen wird diskutiert. Es wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Beitrag zum besseren Verständnis der Toxizität von Thiomersal im humanen Organismus geleistet und darüber hinaus Bezüge zum potentiellen allergenen Potential von Thiomersal hergestellt.

Bei Thiomersal handelt es sich um ein quecksilberhaltiges Konservierungsmittel in Medizinprodukten, welches auch in Impfstoffen Verwendung findet. In dieser Arbeit wurden die Toxizität von Thiomersal und von Glutathionkonjugaten seiner Dissoziationsprodukte sowie zum Vergleich die Toxizität von zwei strukturell mit Thiomersal bzw. seinen Metaboliten verwandten Referenzsubstanzen, p-Chlormercuribenzoesäure und Ethylquecksilberchlorid, in Zellsystemen mit humanen Zellen vom Typ A-549 und Hep-G2 untersucht. Alle fünf Substanzen führten zu einer dosisabhängigen Vitalitätsreduktion bei beiden Zelllinien. Die stärkste Vitalitätsreduktion wurde durch Ethylquecksilberchlorid erzielt, danach folgten in absteigender Reihenfolge Thiomersal, Ethylquecksilber-L-Glutathion und p-Chlormercuribenzoesäure. Den schwächsten vitalitätsreduzierenden Effekt zeigte Thiosalicyl-L-Glutathion-Disulfid. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die Glutathion-Konjugation von Thiomersal zu einer Abschwächung der Toxizität im menschlichen Organismus führt und untermauern die Annahme einer protektiven Wirkung von Glutathion. Die giftende Rolle von Glutathion in Bioaktivierungsprozessen anderer Noxen wird diskutiert. Es wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Beitrag zum besseren Verständnis der Toxizität von Thiomersal im humanen Organismus geleistet und darüber hinaus Bezüge zum potentiellen allergenen Potential von Thiomersal hergestellt.

Bei Thiomersal handelt es sich um ein quecksilberhaltiges Konservierungsmittel in Medizinprodukten, welches auch in Impfstoffen Verwendung findet. In dieser Arbeit wurden die Toxizität von Thiomersal und von Glutathionkonjugaten seiner Dissoziationsprodukte sowie zum Vergleich die Toxizität von zwei strukturell mit Thiomersal bzw. seinen Metaboliten verwandten Referenzsubstanzen, p-Chlormercuribenzoesäure und Ethylquecksilberchlorid, in Zellsystemen mit humanen Zellen vom Typ A-549 und Hep-G2 untersucht. Alle fünf Substanzen führten zu einer dosisabhängigen Vitalitätsreduktion bei beiden Zelllinien. Die stärkste Vitalitätsreduktion wurde durch Ethylquecksilberchlorid erzielt, danach folgten in absteigender Reihenfolge Thiomersal, Ethylquecksilber-L-Glutathion und p-Chlormercuribenzoesäure. Den schwächsten vitalitätsreduzierenden Effekt zeigte Thiosalicyl-L-Glutathion-Disulfid. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die Glutathion-Konjugation von Thiomersal zu einer Abschwächung der Toxizität im menschlichen Organismus führt und untermauern die Annahme einer protektiven Wirkung von Glutathion. Die giftende Rolle von Glutathion in Bioaktivierungsprozessen anderer Noxen wird diskutiert. Es wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Beitrag zum besseren Verständnis der Toxizität von Thiomersal im humanen Organismus geleistet und darüber hinaus Bezüge zum potentiellen allergenen Potential von Thiomersal hergestellt.