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

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

La scoliose idiopathique est une pathologie d'origine multifactorielle entraînant une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale. Elle apparaît dans la plupart des cas chez les préadolescents en cours de croissance. L'identification précoce des patients présentant un risque réel d'aggravation est nécessaire pour une prise en charge thérapeutique efficace. Cependant elle est difficile avec les moyens d'analyse actuels. L'objectif de cette thèse est de mettre en oeuvre des outils récemment développés en recherche (analyse de la posture et des mobilités, reconstruction géométrique 3D, modélisation en éléments finis) afin de quantifier leur pertinence pour l'évaluation du risque d'aggravation de ces scolioses. Dans le cadre d'une étude clinique prospective multicentrique, l'observation de 72 patients scoliotiques et leur comparaison à des populations de référence (normales, scolioses sévères) a permis une classification par similitude basée sur 6 paramètres descripteurs de la géométrie tridimensionnelle. Les analyses mécaniques complémentaires réalisées à l'aide d'un modèle en éléments finis ont permis, dans certains cas, d'objectiver un risque d'aggravation. Ces outils apportent aux cliniciens de nouveaux moyens d'identification des scolioses évolutives ce qui leur permet d'engager très précocement un traitement adapté à la situation biomécanique de chaque patient.

Les myopathies inflammatoires sont un groupe de myopathies acquises caractérisées par une atteinte musculaire auto-immune. Une sous population lymphocytaire T, appelée les lymphocytes T régulateurs (Treg), joue un rôle déterminant dans la tolérance périphérique aux antigènes du soi. Dans ce travail, nous avons voulu étudier les Treg au cours des myosites afin de tenter d‟en éclaircir la physiopathologie et de dévélopper de nouvelles approches thérapeutiques. Dans un premier temps, nous avons mis au point un modèle murin de myopathie inflammatoire auto-immune. Dans ce modèle nous avons pu observer que la déplétion des Treg aggravait la myosite et qu‟à l‟inverse le transfert de Treg en diminuait la sévérité. D'autre nous avons pu observer l‟effet bénéfique de la rapamycine sur la sévérité de la myosite en permettant en particulier d‟augmenter le pourcentage de Treg. Dans un second temps nous avons étudié les Treg aux cours d‟une myosite dépourvue de traitement la myosite à inclusions (MI). Nous avons pu observer qu‟il existait un déficit en Treg dans le compartiment sanguin alors même qu‟il existait une activation Th1 du système immunitaire. L‟ensemble de ces observations nous a conduit à envisager l‟utilisation de la rapamycine au cours de la myosite à inclusions.Dans cette optique, nous avons cherché à definir quel pouvait être le meilleur marqueur de suivi de la maladie afin d‟évaluer l‟efficacité du traitement. L‟étude que nous avons menée a permis de montrer que la mesure de la force maximale isométrique des extenseurs du genou était un bon marqueur évolutif de la maladie. Ainsi, ensemble ces données permet d‟envisager la mise au point d‟un essai thérapeutique avec la rapamycine au cours de la MI.

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Les microARN sont des petits ARN non codants d’une vingtaine de nucléotides qui ont pour fonction de réguler l’expression des gènes en se fixant sur l’extrémité 3’UTR d’ARNm cibles, permettant ainsi leur dégradation ou l’arrêt de leur traduction en protéines. A ce jour, de nombreuses études ont montré l’implication des microARN dans divers processus physiologiques ou pathologiques ; leur rôle dans la réponse de l’organisme aux substances toxiques environnementales commence à être évoqué.La FPI appartient au groupe des pneumopthies interstitielles diffuses idiopathique dont elle est la forme la plus fréquente. Elle se caractérise par la présence de foyers de prolifération de fibroblastes/myofibroblastes responsables d’une production excessive de matrice extracellulaire, une destruction progressive et irréversible de l’architecture pulmonaire entrainant la perte de la fonction respiratoire. L’agression répétée de l’épithélium respiratoire par des composés chimiques environnementaux (ou xénobiotiques) est fortement suspectée dans le déclenchement de la FPI.Le premier objectif de mes travaux de recherche a été d’identifier des microARN susceptibles d’intervenir dans la pathogenèse de la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) et de préciser la (les) fonction(s) de ces microARN d’intérêt. Pour atteindre cet objectif, nous avons étudié deux microARN, le miR-199a-5p et le miR-214-3p qui présentaient la particularité d’être significativement surexprimés dans les poumons de souris souffrant de fibrose pulmonaire. L’analyse systématique des profils d’expression des gènes de fibroblastes surexprimant le miR-199a-5p et le miR-214-3p nous a permis d’identifier un grand nombre de gènes qui étaient significativement modulés par ces deux microARN. Nous avons pu établir l’implication respective du miR-199a-5p et du miR-214-3p dans la régulation de la voie profibrotique TGFβ et dans l’apoptose des fibroblastes pulmonaires médiée par le Fas-ligand. L’ensemble de nos résultats nous permet de suggérer l’utilisation de molécules ciblées contre ces 2 microARN dans le traitement de la FPI.Le second objectif de mes travaux de recherche a été d’identifier le modèle cellulaire in vitro le plus proche du tissu pulmonaire afin d’étudier l’impact des composés toxiques environnementaux sur la pathogenèse des maladies respiratoires et, en particulier, de la FPI. Pour cela, nous avons comparé les profils d’expression génique de l’ensemble des protéines impliquées dans le métabolisme et l’éliminations des xénobiotiques, de 10 lignées cellulaires et de 4 cultures primaires de cellules épithéliales bronchiques humaines, à ceux précédemment observés par notre équipe dans les tissus broncho-pulmonaires humains. L’exposition du modèle cellulaire le plus pertinent à des polluants atmosphériques permettra d’identifier les microARN associés à la toxicité pulmonaire de ces composés chimiques et de vérifier si ces microARN régulent des voies de signalisations communes à celles impliquées dans la pathogenèse de la FPI. / MicroRNAs are small non-coding RNAs with about 20 nucleotides that regulate gene expression by binding to the 3' UTR end of target mRNAs, thus allowing their degradation or stopping their translation into proteins. To date, many studies have shown the involvement of microRNAs in various physiological or pathological processes; their role in the body's response to environmental toxic substances is beginning to be mentioned. It is characterized by the presence of fibroblast/myofibroblast proliferation foci responsible for excessive extracellular matrix production, progressive and irreversible destruction of lung architecture leading to loss of respiratory function. The repeated aggression of the respiratory epithelium by environmental (or xenobiotic) chemicals is strongly suspected in the initiation of IVF. The first objective of my research was to identify microRNAs that may be involved in the pathogenesis of idiopathic pulmonary fibrosis (IVF) and to specify the function(s) of these microRNAs of interest. To achieve this objective, we studied two microRNAs, miR-199a-5p and miR-214-3p, which had the particularity of being significantly overexpressed in the lungs of mice with pulmonary fibrosis. Systematic analysis of the expression profiles of fibroblast genes overexpressing miR-199a-5p and miR-214-3p allowed us to identify a large number of genes that were significantly modulated by these two microRNAs. We were able to establish the respective involvement of miR-199a-5p and miR-214-3p in the regulation of the profibrotic pathway TGFβ and in Fas-ligand mediated apoptosis of pulmonary fibroblasts. The second objective of my research was to identify the in vitro cellular model closest to lung tissue in order to study the impact of environmental toxic compounds on the pathogenesis of respiratory diseases and, in particular, of IVF. To do this, we compared the gene expression profiles of all proteins involved in the metabolism and elimination of xenobiotics, 10 cell lines and 4 primary cultures of human bronchial epithelial cells, with those previously observed by our team in human bronchopulmonary tissues. Exposure of the most relevant cellular model to air pollutants will identify the microRNAs associated with the pulmonary toxicity of these chemical compounds and verify whether these microRNAs regulate signaling pathways common to those involved in the pathogenesis of IVF.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le but de cette étude est d'évaluer les caractéristiques associées à la mobilité de la colonne vertébrale chez les patients ayant une scoliose idiopathique. Selon les études antérieures, une augmentation de la flexibilité et de la mobilité de la colonne vertébrale serait reliée à une courbure scoliotique. Une meilleure compréhension de ce phénomène serait utile à révolution et au traitement de cette maladie. De plus, la caractérisation des mouvements normaux pourrait servir d'indicateur complémentaire au pronostique. Cette étude porte sur l'évaluation de la mobilité de la colonne vertébrale chez les patients scoliotiques. Les résultats ont été comparés à ceux de sujets témoins normaux afin d'établir s'il existe une relation entre la mobilité de la colonne vertébrale et certaines variables biodémographiques. Soixante-cinq adolescents ayant une scoliose idiopathique ont constitué le groupe patient alors que des sujets (13 garçons et 7 filles) d'âge comparable formaient le groupe témoin. Les patients avaient un âge moyen de 14 ans et n avaient pas été opères' à la colonne vertébrale bien qu' une scoliose était présente. Tous les sujets ont été mesurés et évalués à la clinique de scoliose de l' hôpital Sainte-Justine. L'âge, la hauteur et le poids ont été mesurés. Les mesures de la mobilité ont été effectuées dans les trois plans à l'aide d'un inclinomètre. Un test-t de Student et une analyse de régression multiple ont été utilisées pour déterminer la présence de différences significatives entre les deux groupes et l'importance relative des variables biodémographiques sur la mobilité de la colonne vertébrale. Une valeur de p < 0.001 pour le test-t et de p < 0.05 pour les corrélations et les régressions multiples ont été arbitrairement choisies. La mobilité de la colonne vertébrale du groupe sujets était significativement différente de celle du groupe témoin. Elle était plus petite chez les 'atients dans les plans sagittal et transverse, un résultat qui n'appuie pas l'hypothèse d'une flexibilité excessive chez les patients scoliotiques. Très peu de corrélation a été trouvée entre les différentes variables biodémographiques et plus particulièrement avec l'angle de Cobb qui indique la sévérité des courbures. L'implication clinique de ce travail porte sur l'importance possible de maintenir une amplitude normale de mouvement dans les régions thoraco-lombaire. / The primary purpose of this study was to evaluate the characteristics of spinal mobility in adolescent idiopathic scoliosis. Earlier studies have indicated that an increase in flexibility and spinal mobility may be of importance in producing deviation of spine. Knowledge of the effect of adolescent idiopathic scoliosis on spinal mobility could be useful in the evaluation and treatment of the disease. Furthermore, characterization of the abnormal motion may be of prognostic value. This study focused on the assessment of spinal mobility in adolescent idiopathic scoliosis as compared to that of normal subjects and tried to establish a relationship between the likely spinal mobility differences and some biodemographic variables. Sixty five girls with progressive adolescent idiopathic scoliosis formed the patient group while 20 age-matched controls (13 boys and 7 girls) with normal spine comprised the able-bodied group. The scoliofcic patients were girls with a mean age of 14 years, and all had combined thoracic and lumbar nonoperated curves. All subjects were measured and evaluated in the scoliosis clinic of Sainte-Justine Hospital. Age, height, and weight were determined. Measurements of the mobility were done in three planes with an inclinometer. Student t-test technique and multivariate regression analysis were used to determine the significant differences between the two groups and the relative importance of the biodemographic variables on spinal mobility with a p value of 0.001 for t-test and 0.05 for correlation and mutivariate regression. Spinal mobility of the patient group was found to be significantly different from those of normals. Spinal mobility was more restricted among scoliotic patients in the sagittal and transverse planes, a finding which does not support the hypothesis of excessive flexibility of the spine in idiopathic scoliosis. Very little correlation could be detected between biodemographic variables, and specially the Cobb angle which measured severity of curves even though the spinal mobility was reduced in scoliotic patients. The clinical implication of this work may be that preservation of a normal range of motion in the thoracolumbar spine should be one of the aims of treatment.

La Fibrose Pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie fibroproliférative pour laquelle il n'existe aucun traitement efficace. Les mécanismes à l'origine de cette pathologie sont méconnus et impliquent plusieurs types cellulaires et facteurs de croissance, comme le TGF-β responsable de la différenciation de fibroblastes en myofibroblastes. Pour mieux comprendre ces mécanismes physiopathologiques, nous nous sommes intéressés à l'implication des miARN dans ce processus. Une analyse par puces à ADN de l'ensemble des miARN modulés dans des échantillons pulmonaires de souris, résistantes ou sensibles à la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine, nous a permis d'identifier miR-199a-5p comme le meilleur candidat associé à la fibrose pulmonaire mais aussi fibrose rénale et hépatique. J'ai ensuite démontré que l'expression de miR-199a-5p était induite par le TGF-β in vitro, et que sa surexpression ectopique induisait la différenciation des fibroblastes. Une combinaison d'approche in silico et expérimentale, m'a permis d'identifier la Cavéoline-1 (CAV-1) comme cible de ce miARN. La CAV-1 est impliquée dans la dégradation du récepteur TGF-β. Ainsi, l'inhibition de CAV-1 par miR-199a-5p constitue une boucle de rétrocontrôle positif exacerbant la voie TGF-β. De manière intéressante, l'inhibition de miR-199a-5p in vitro régule la différenciation, la prolifération et la migration des fibroblastes pulmonaires par le TGF-β. Par ailleurs, nos résultats précliniques indiquent que l'inhibition de ce miARN diminue les marqueurs de fibrose, permettant d'envisager le développement de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement de la FPI et d'autres maladies fibroprolifératives.

La Fibrose Pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie fibroproliférative pour laquelle il n’existe aucun traitement efficace. Les mécanismes à l’origine de cette pathologie sont méconnus et impliquent plusieurs types cellulaires et facteurs de croissance, comme le TGF-β responsable de la différenciation de fibroblastes en myofibroblastes. Pour mieux comprendre ces mécanismes physiopathologiques, nous nous sommes intéressés à l’implication des miARN dans ce processus. Une analyse par puces à ADN de l’ensemble des miARN modulés dans des échantillons pulmonaires de souris, résistantes ou sensibles à la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine, nous a permis d’identifier miR-199a-5p comme le meilleur candidat associé à la fibrose pulmonaire mais aussi fibrose rénale et hépatique. J’ai ensuite démontré que l’expression de miR-199a-5p était induite par le TGF-β in vitro, et que sa surexpression ectopique induisait la différenciation des fibroblastes. Une combinaison d’approche in silico et expérimentale, m’a permis d’identifier la Cavéoline-1 (CAV-1) comme cible de ce miARN. La CAV-1 est impliquée dans la dégradation du récepteur TGF-β. Ainsi, l’inhibition de CAV-1 par miR-199a-5p constitue une boucle de rétrocontrôle positif exacerbant la voie TGF-β. De manière intéressante, l’inhibition de miR-199a-5p in vitro régule la différenciation, la prolifération et la migration des fibroblastes pulmonaires par le TGF-β. Par ailleurs, nos résultats précliniques indiquent que l’inhibition de ce miARN diminue les marqueurs de fibrose, permettant d’envisager le développement de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement de la FPI et d’autres maladies fibroprolifératives. / Idiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF) is a fibroproliferative disease with poor prognosis and for which no effective treatment exists. The mechanisms of this disease remain poorly understood and involve numerous cell types and growth factors such as TGF-β, which leads to the activation of lung fibroblasts into myofibroblasts; the key cell type driving the fibrogenic process. In this context, we focused the involvement of miRNAs in fibrosis process. To identify miRNAs with potential roles in lung fibrogenesis, we performed a genome-wide assessment of miRNA expression in lungs from two different mouse strains known for their distinct susceptibility to lung fibrosis after bleomycin exposure. We identified miR- 199a-5p as the best candidate associated with lung fibrosis but also kidney and liver fibrosis. I observed that miR-199a-5p expression was induced upon TGF-β exposure, and that its ectopic expression was sufficient to promote the pathogenic activation of pulmonary fibroblasts. Using combination of targets miRNA prediction tools and a transcriptomic approach we identified the Caveolin-1 (CAV-1), a critical mediator of pulmonary fibrosis, as a specific target of miR-199a-5p. Thus, we shown that miR-199a-5p is a key effector of TGF-β signaling in lung fibroblasts by regulating CAV1. Interestingly, inhibition of miR-199a-5p in vitro prevents the differentiation, proliferation and migration of fibroblasts after TGF-β stimulation. Finally, our preclinical results indicate that inhibition of this miRNA decreases fibrosis markers. Thus, miR-199a-5p behaves as a major regulator of tissue fibrosis with therapeutic potency for the treatment of IPF and fibroproliferative diseases.