Les Polluants Organiques Persistants (POPs) sont des contaminants environnementaux composés des produits chimiques, mobiles, persistants, bioaccumulables, et toxiques. Les avancées dans la recherche au cours de ces dernières décennies ont montré que ces polluants présentent un grand risque de potentiel de toxicité, notamment chez les ours polaires où ils sont responsables d’une faible densité osseuse minérale du bacculum, chez les poissons des malformations de la colonne vertébrale, et un amincissement de la coquille d’oeuf chez les oiseaux. Le rapport entre les os et la coquille de l’oeuf est qu’ils ont le calcium comme composé principal, et sa concentration dans l’organisme est régulée par deux hormones endocriniennes telles que la parathormone et la calcitonine pouvant subir des perturbations endocriniennes. La densité minérale (calcium) de l’os ou la quantité du calcium dans l’oeuf détermine leurs résistances. En vue de comprendre, l’impact des POPs sur développement foetal du système squelettique chez les mammifères, cette étude a été conduite en émettant l’hypothèse qu’une exposition in utero à une mixture de POPs mimant les contaminants retrouvés dans la chaîne alimentaire en Arctique, induirait des malformations osseuses chez les foetus de rat, lesquelles seraient transmises aux générations suivantes via les pères. Une supplémentation en acide folique (AF) a également été investiguée pour contrecarrer les effets potentiels des POPs, car l’AF était supplémentée chez les femmes enceinte pour remédier à la malformation du tube neural. À cet effet, quatre groupes de rates Sprague-Dawley (F0) ont été gavées avec un mélange de POPs ou d’huile de maïs (contrôle). Elles ont été soumises à un régime alimentaire contenant soit une dose physiologique d’AF ou une dose supplémentée en AF. Les femelles ont été accouplées à des mâles non traités pour créer la génération F1. Les mâles F1 ont à leur tour été accouplés avec des femelles non traitées pour produire la génération F2 et ainsi de suite jusqu’à la génération F4. À chaque génération, les femelles ont été sacrifiées à 19,5 jours de gestation. Les foetus ont été prélevés et leurs squelettes ont été colorés pour observer le degré d’ossification et la longueur des os longs. Les résultats ont montré que dans les générations F1 et F2, ces POPs ont provoqué des retards d’ossification et une diminution de la longueur des os longs (p ≤ 0,05). Cet effet était absent dans la génération F3, mais la longueur des os était augmentée en F4 dans les lignées exposées à des POPs (p ≤ 0,05). Cependant, la supplémentation en AF utilisée n’a pas pallié les effets suivant une exposition à des POPs. Toutefois, l’impact de l’AF pour contrecarrer l’effet potentiel de ces polluants chez le foetus devrait être investigué davantage puisqu’elle n’a pas porté ses fruits chez le modèle de rat. En conclusion, une exposition des mâles in utero aux POPs a impacté l’ossification de la F1 jusqu’à la F4. / Persistent Organic Pollutants (POPs) are environmental contaminants composed of chemicals that are mobile, persistent, bioaccumulative, and toxic. Advances in research in recent decades have shown that these pollutants present a high risk of toxic potential, particularly in polar bears where they are responsible for low bacculum mineral bone density, in fish for spinal deformities, and eggshell thinning in birds. The relationship between bones and eggshells is that they have calcium as the main compound, and its concentration in the body is regulated by two endocrine hormones such as parathormone and calcitonin which can undergo endocrine disruption. The mineral density (calcium) of the bone or the amount of calcium in the egg determines their resistance. In order to understand the impact of POPs on fetal development of the skeletal system in mammals,this study was conducted under the hypothesis that in utero exposure to a mixture of POPs mimicking contaminants found in the Arctic food chain would induce bone malformations in rat fetuses, which would be transmitted to subsequent generations via the fathers. Folic acid (FA) supplementation has also been investigated to counteract the potential effects of POPs, as FA was supplemented in pregnant women to correct neural tube defects. For this purpose, four groups of Sprague-Dawley (F0) rats were gavaged with a mixture of POPs or corn oil (control). They were fed a diet containing either a physiological dose of AF or a dose supplemented with AF. Females were mated to untreated males to create the F1 generation. The F1 males were in turn mated with untreated females to produce the F2 generation and so on until the F4 generation. In each generation, females were sacrificed at 19.5 days gestation. Fetuses were collected and their skeletons were stained to observe the degree of ossification and the length of long bones. Results showed that in the F1 and F2 generations, these POPs caused delayed ossification and a decrease in long bone length (p ≤ 0.05). This effect was absent in generation F3, but bone length was increased in F4 in lines exposed to POPs (p ≤ 0.05). However, the AF supplementation used did not alleviate the effects following exposure to POPs. However, the impact of FA to counteract the potential effect of these pollutants in the fetus should be further investigated since it was not successful in the rat model. In conclusion, exposure of males in utero to POPs impacted ossification from F1 to F4.

L'utérus est un tissu complexe fonctionnant sous le contrôle d'hormones stéroïdiennes et hypophysaires, et faisant intervenir de nombreux facteurs. Les hormones stéroïdiennes ovariennes jouent un rôle particulièrement important au niveau des changements morphologiques et de la différenciation vasculaire de l'utérus. Bien que l'utérus tienne une place fondamentale dans le domaine de la fertilité et de la santé des femmes, les mécanismes hormonaux, cellulaires, et moléculaires qui contrôlent le fonctionnement de l'utérus ne sont pas entièrement définis. Ainsi, nos travaux visaient l'identification des gènes modulés par l'oestradiol (E2) et la dihydrotestostérone (DHT) dans l'utérus de souris ovariectomisées. Plus précisément, l'analyse de ces gènes avait pour but de caractériser ou de raffiner la compréhension des sentiers métaboliques et/ou signalétiques impliqués dans la régulation du fonctionnement de l'utérus, et ultimement, de déterminer des gènes pouvant potentiellement servir de cibles thérapeutiques. Mettant à profit les récentes avancées technologiques pour l'acquisition et l'analyse de données génomiques, nous avons entrepris l'étude détaillée du profil de l'expression génique induit par l'E2 ou la DHT dans l'utérus de souris. Ces investigations ont confirmé l'activation par E2 d'une série d'événements transcriptionnels, potentiellement impliqués dans le contrôle de l'effet utérotrophique de l'oestradiol. Il ressort également de nos analyses que la DHT module la transcription de gènes liés au contrôle du cycle cellulaire, et que cette hormone pourrait éventuellement participer aux modifications périodiques de la couche endométriale de l'utérus. Cette étude n'a toutefois pas encore permis la caractérisation de nouveaux sentiers métaboliques ou signalétiques. En résumé, les résultats présentés dans ce mémoire ont non seulement permis de préciser les profils d'expression génique induits par l'E2 ou la DHT dans l'utérus de souris, mais également de mettre en évidence les sentiers IGF1 (pour E2) et ATM/Gadd45g (pour DHT), et d'émettre ainsi de nouvelles hypothèses à tester par des approches de biologie moléculaire classique.

La sous-famille Uridine diphosphoglucuronosyltransférases 2B (UGT2B) par son activité enzymatique de glucuronoconjugaison participe à l'élimination des stéroïdes. Les études in vitro faites sur les différentes UGT2B humains, notamment UGT2B15, et le génotypage de cette dernière sur différentes populations humaines ont permis de démontrer que cette enzyme pourrait jouer un rôle dans le cancer de la prostate. Représentant une cible thérapeutique potentielle, une compréhension plus exacte de son rôle physiologique ainsi que des études in vivo s'imposent. Actuellement aucun modèle animal n'existe pour faire l'étude in vivo de UGT2B 15. La souris, grâce au génie génétique, représente la meilleure avenue. Jusqu'à maintenant, aucune caractérisation enzymatique du métabolisme des hormones androgènes à partir des Ugt2b murin n'a été faite. Les présents travaux exposent la caractérisation enzymatique de cinq enzymes Ugt2b murins et tentent d'établir un parallèle entre elles et l'enzyme humain UGT2B 15, notamment entre leurs expressions tissulaires et leurs activités de conjugaisons des hormones androgènes. La perspective globale de ces travaux est de déterminer un orthologue sur lequel sera basé la création de souris déficientes.

Les microglies sont les cellules immunitaires du cerveau qui exercent des rôles physiologiques cruciaux tout au long de la vie. Pour évaluer si leurs fonctions sont altérées dans la physiopathologie de la maladie de Parkinson (PD), le trouble moteur neurodégénératif le plus commun, nous avons caractérisé leurs changements de densité, de morphologie, d’ultrastructure et d’activité de dégradation dans le putamen sensorimoteur de singes cynomolgus lésés au 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP). Un sous-groupe de singes MPTP a également été traité oralement à la lévodopa (L-DOPA). Ces singes ont développé des dyskinésies induites par la L-DOPA (LID) similaire à celles qu’éprouvent les patients atteints de la PD après seulement cinq à dix ans de traitement. En utilisant la microscopie optique, confocale et électronique, nos résultats ont montré des altérations de densité, de morphologie et de fonction des microglies chez les singes MPTP. Ceux-ci étaient partiellement normalisés avec le traitement à la L-DOPA. La densité microgliale, l’aire des corps cellulaires et des arborisations étaient augmentées chez les singes parkinsoniens, tandis que les animaux traités par la L-DOPA présentaient un phénotype similaire aux témoins. Au niveau de l’ultrastructure, les microglies semblaient saines, sans dilatation de l'appareil de Golgi et du réticulum endoplasmique, parmi d’autres marqueurs de stress cellulaire, chez les singes MPTP. Néanmoins, les microglies avaient moins d'inclusions phagocytaires chez le groupe MPTP, suggérant une activité de dégradation altérée. De plus, une réduction de l’expression de la glycoprotéine CD68 -associée aux lysosomes- a été mesurée dans les microglies d’animaux MPTP traités à la L-DOPA. La localisation subcellulaire du CD68 dans les lysosomes secondaires et les corps résiduels tertiaires des microglies a également été confirmée par microscopie électronique. Dans l’ensemble, ces résultats ont révélé des modifications microgliales phénotypiques au cours de la physiopathologie de la PD qui ont partiellement été renversées par la L-DOPA. / Microglia are the brain immune cells which exert crucial physiological roles across the lifespan. To assess whether their functions are impaired in the pathophysiology of Parkinson disease (PD), the most common neurodegenerative motor disorder, we characterized their changes in density, morphology, ultrastructure, and degradation activity among the sensorimotor functional territory of the putamen, in 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) cynomolgus monkeys. A subset of MPTP monkeys was also treated with oral levodopa (L-DOPA). These monkeys developed L-DOPA-induced dyskinesia (LID) similar to what PD patients experience after only five to ten years of treatment. Using light, confocal and electron microscopy, our results showed alterations of microglial density, morphology and function following MPTP intoxication that were partially normalized with L-DOPA treatment. Microglial density, cell body and arborization areas were increased in the PD monkeys, with these cells showing a more hyper-ramified morphology, whereas L-DOPA- treated animals presented a microglial phenotype similar to control animals. At the ultrastructural level, microglia appeared healthy, without dilation of the Golgi apparatus and endoplasmic reticulum, among other cellular stress markers,in MPTP monkeys. Nevertheless, microglia displayed a reduced number of phagocytic inclusions in the MPTP group, suggesting impaired degradation activity. Moreover, a decreased immunoreactivity for CD68 –a lysosome-associated glycoprotein– was measured in microglia from MPTP animals treated with L-DOPA. The subcellular localization of CD68 among secondary lysosomes and tertiary residual bodies was also confirmed in microglia by electron microscopy. Taken together, these findings revealed significant microglial phenotypic changes during PD pathophysiology that were partially rescued by L-DOPA treatment.

Chez les mammifères, il est connu que l'oviducte est un organe responsable du transport et de l'entreposage des gamètes. Parallèlement, il fournit un milieu propice à la maturation, la fécondation et au développement précoce de l'embryon. La prostaglandine E2 (PGE2) joue plusieurs rôles au niveau de la reproduction femelle tant au niveau de l'ovulation, de la lutéinisation, de la fécondation et de la parturition. Toutefois ses actions demeurent méconnues au niveau de l'oviducte. Les enzymes impliquées dans la production de PGE2 à partir de l'acide arachidonique sont les cyclooxygénases (COX) et les prostaglandines E synthétases (PGES). Deux COX et trois PGES ont été identifiées chez la vache. Nous avons donc étudié les enzymes de biosynthèse de PGE2 le long de l'oviducte bovin pendant son cycle oestral. Nos résultats montrent un patron d'expression spécifique des différentes enzymes impliquées dans la production de PGE2.

La séparation maternelle néonatale (SMN) est une forme de stress qui dérègle le fonctionnement normal de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HHS) résultant en une élévation chronique du niveau de corticostérone (CORT) plasmatique du rat adulte. Cette élévation est spécifique au sexe et elle est exprimée uniquement chez le rat mâle. La SMN mène à d'autres conditions physiologiques comme l'augmentation du chemoréflexe à l'hypoxie par des mécanismes qui demeurent, à ce jour, inconnus. Ce mémoire vise à tester l'hypothèse selon laquelle, chez des rats normaux, l'augmentation chronique des niveaux de CORT plasmatique augmente la réponse ventilatoire à une hypoxic modérée (12% O2). Nos résultats indiquent qu'une élévation chronique de CORT augmente significativement la réponse ventilatoire du rat adulte. Tout en appuyant notre hypothèse, ces résultats suggèrent que l'augmentation chronique de CORT contribue au phénotype respiratoire observé auprès des rats SMN. / Early life exposure to a stressor such as neonatal maternal separation (NMS) disrupts the normal functioning of the hypothalamo-pituitary-adrenal axis (HPA) and results in chronic elevation of plasma corticosterone (CORT) levels in the adult rat. This elevation is sex-specific and occurs in males only. NMS alone has several functional outcomes including an increase in the hypoxic ventilatory response through mechanisms that remain unknown. In the study presented in this thesis, we hypothesized that chronic increase of CORT alone can amplify the ventilatory response to moderate hypoxia (12% O2) in normal adult rats. Results indicate that a chronic elevation of CORT does increase the ventilatory response to hypoxia. Hence, this suggests that chronic CORT elevation can contribute to the respiratory phenotype observed in NMS rats.

Des études cliniques concluent que les oestrogènes induisent des effets modulateurs dans le cerveau et des études expérimentales faites par notre laboratoire démontrent que le 17β-oestradiol a des effets bénéfiques dans des modèles animaux du Parkinson. La recherche est en cours pour trouver des nouveaux composés oestrogéniques comme agents neuroprotecteurs au cerveau pour prévenir ou combattre la maladie de Parkinson. Une perte de la dopamine (DA) striatale observée suite a une lésion avec la neurotoxine l-méthyl-4-phényl-l, 2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) chez la souris, le 17β-oestradiol prévient cette perte et cet effet neuroprotecteur peut impliquer les récepteurs oestrogéniques alpha et beta (ERα et ERβ). Les mécanismes impliqués devraient être davantage étudiés et font l'objet de cette thèse. Les résultats de cette recherche montrent que l'absence des ERs induit des changements dans les niveaux des stéroïdes sanguins, des transporteurs dopaminergiques et par conséquence la susceptibilité des neurones au MPTP. La réponse au traitement avec le 17β-oestradiol, montre une spécificité dans diverses régions du cerveau. Les souris invalidées pour le ERα (ERKOα) avaient des niveaux élevés d'androgènes et le MPTP cause une diminution de la tyrosine hydroxylase chez les deux groupes ERKOs, les souris ERKOα sont plus sensibles au MPTP que les souris invalidées pour le ERβ (ERKOβ) comparativement aux souris sauvages. Donc, un rôle important des ERα et plus modéré des ERβ est observé au cerveau des souris mâles suite à une lésion au MPTP. Ceci se manifeste sur les concentrations de la DA et aussi sur les transporteurs (DAT et VMAT2) comme marqueurs de l'intégrité des terminaisons dopaminergiques nigro-striatales pré-synaptiques. De plus, les ERs induisent des effets neuroprotecteurs dans le cortex, le striatum et l'hippocampe en modulant les niveaux des récepteurs glutamatergiques NMDA NR1/NR2B et les récepteurs dopaminergiques DI et D2. Par conséquent, une répercussion se manifeste au niveau post-synaptique dans les voies de signalisation PDK/Akt et MAPK/ERK où seulement les souris ERKOβ avaient une augmentation de la signalisation Akt/GSK3β, ERK1/ERK2 avec la lésion au MPTP. Ces résultats démontrent que ces deux récepteurs oestrogéniques sont impliqués dans l'effet neuroprotecteur des oestrogènes.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la forme de démence la plus commune. Cette maladie neurodegenerative reliée à l'âge est caractérisée par des pertes de mémoire ainsi qu'une diminution des facultés de planification et de pensée. À ce jour, aucun traitement efficace n'est disponible pour ralentir ou arrêter l'évolution de la maladie. Selon la théorie de la cascade amyloïde, cette maladie, d'apparition héréditaire ou spontanée, serait causée par une accumulation de protéines bêta-amyloïde (Aβ) dans le cerveau des patients. La présence d'oligomères Aβ solubles serait hautement associée à l'accumulation d'enchevêtrements neurofîbrillaires ainsi qu'à une réaction inflammatoire importante. Les microglies sont reconnues comme les cellules immunitaires du cerveau. Pendant la MA, ces cellules sont reconnues pour produire des cytokines pro-inflammatoires et des molécules nocives pour les neurones. Ces cellules seraient cependant très importantes pour l'élimination de l'Aβ par phagocytose et pourrait alors être bénéfiques en empêchant l'évolution de la MA. Une meilleure compréhension des molécules impliquées dans l'activation des cellules microgliales contre les protéines Ap pourrait permettre le développement de nouveaux traitements contre la MA. Nous avons donc démontré que les cellules microgliales exprimaient le Toll-like receptor 2 (TLR2) en réponse à l'Aβ. De plus, plusieurs évidences démontrent aussi que ces récepteurs seraient très importants pour l'élimination de l'Aβ. Nous avons ici utilisé un modèle murin de MA pour démontrer l'importance du récepteur TLR2 ainsi que de la voie de signalisation intracellulaire dépendante de la protéine adaptatrice MyD88 dans l'évolution de la MA. L'importance de l'expression de ces protéines dans les cellules microgliales infiltrant le cerveau chez l'adulte a aussi été démontrée par la production de souris chimériques et par les techniques de thérapie génique, c'est-à-dire par la transduction de cellules de la moelle osseuse par un vecteur lentiviral. Ces résultats ont été obtenus dans le but de connaître davantage l'activation microgliale et l'élimination de l'Aβ du cerveau. Dans un avenir rapproché, ces connaissances nous permettront de moduler le système immunitaire des patients atteints de cette maladie dans le but d'arrêter ou du moins de ralentir sa progression.

La métastase est la cause principale de décès chez les individus atteints de tumeurs solides. Lors d'un criblage pan-génomique d’ARN interférence, 22 gènes candidats suppresseurs de métastase ont été identifiés (Gobeil et al., 2008). Parmi ceux-ci, le gène de la cathepsine O (Ctso) et celui de l’actine alpha des muscles lisses (Acta2), ont été choisis pour être caractérisés. Les résultats obtenus en faisant des études de perte de fonction par ARN interférence et de gain de fonction via une expression ectopique, suggèrent que Ctso et Acta2 sont impliqués dans l’adhésion et la migration et potentiellement dans la survie/croissance cellulaire ainsi que dans l’invasion des cellules tumorales. De plus, mes résultats démontrent que la protéine Ctso est secrétée par des cellules de mélanome murin, suggérant une fonction extracellulaire. Bien que ces résultats tendent à démonter l’implication de Ctso et Acta2 dans la métastase, d’autres études doivent être accomplies pour approfondir leur rôle.

Les gènes Hox codent pour des facteurs de transcription essentiels durant l’embryogénèse. Les études antérieures menées chez les femelles Hoxa5-/- ont démontré une désorganisation de la morphologie de leurs glandes mammaires se reflétant par une incapacité à allaiter leur progéniture. Ce travail consistait à déterminer le rôle du gène Hoxa5 dans la composition du stroma mammaire de femelles à quatre et dix mois et au 12.5ème jour de gestation. Pour cela cinq gènes ont été analysés, soient le collagène, la fibronectine, la décorine, le lumican et UCP-1 (Uncoupling protein 1). Les transcrits et protéines de ces gènes étaient modulés dans les glandes mammaires Hoxa5-/-. Il a été démontré que la fonction du gène Hoxa5 est nécessaire à quatre et à dix mois au cours du cycle œstral pour l’établissement et le maintien de l’intégrité du stroma mammaire, et au 12.5ème jour de gestation pour la différenciation terminale des structures épithéliales. / Hox genes encode transcriptional factors essential for embryogenesis. Previous studies on Hoxa5 mutant female mice have demonstrated a disorganization of the mammary gland morphology causing incapacity to feed the pups. This study consists to determine the implication of Hoxa5 gene in mammary stroma composition by using four and ten month old female mice as well as 12.5 days pregnant mice. Our investigation consists in analyzing the expression of five proteins: collagen, fibronectin, decorin, lumican, and UCP-1 (Uncoupling protein-1). Both transcript and protein genes’ levels were modulated in mammary gland of Hoxa5-/- mice. I have shown that Hoxa5 gene expression in mammary gland is necessary to establish and maintain stroma integrity during oestrus cycle in four and ten month old mice and for the terminal differentiation of mammary gland epithelial structures at 12.5 days of gestation.