Yes / The aryl hydrocarbon receptor (AHR) mediates the toxic effects of dioxin (2, 3, 7, 8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin; TCDD), which includes thymic atrophy, steatohepatitis, and a lethal wasting syndrome in laboratory rodents. Although the mechanisms of dioxin toxicity remain unknown, AHR signaling in hepatocytes is necessary for dioxin-induced liver toxicity. We previously reported that loss of TCDD-inducible poly(adenosine diphosphate [ADP]-ribose) polymerase (TIPARP/PARP7/ARTD14), an AHR target gene and mono-ADP-ribosyltransferase, increases the sensitivity of mice to dioxin-induced toxicities. To test the hypothesis that TIPARP is a negative regulator of AHR signaling in hepatocytes, we generated Tiparpfl/fl mice in which exon 3 of Tiparp is flanked by loxP sites, followed by Cre-lox technology to create hepatocyte-specific (Tiparpfl/flCreAlb) and whole-body (Tiparpfl/flCreCMV; TiparpEx3−/−) Tiparp null mice. Tiparpfl/flCreAlb and TiparpEx3−/− mice given a single injection of 10 μg/kg dioxin did not survive beyond days 7 and 9, respectively, while all Tiparp+/+ mice survived the 30-day treatment. Dioxin-exposed Tiparpfl/flCreAlb and TiparpEx3−/− mice had increased steatohepatitis and hepatotoxicity as indicated by greater staining of neutral lipids and serum alanine aminotransferase activity than similarly treated wild-type mice. Tiparpfl/flCreAlb and TiparpEx3−/− mice exhibited augmented AHR signaling, denoted by increased dioxin-induced gene expression. Metabolomic studies revealed alterations in lipid and amino acid metabolism in liver extracts from Tiparpfl/flCreAlb mice compared with wild-type mice. Taken together, these data illustrate that TIPARP is an important negative regulator of AHR activity, and that its specific loss in hepatocytes is sufficient to increase sensitivity to dioxin-induced steatohepatitis and lethality. / This work was supported by Canadian Institutes of Health Research (CIHR) operating grants (MOP-494265 and MOP-125919), CIHR New Investigator Award, an Early Researcher Award from the Ontario Ministry of Innovation (ER10-07-028), an unrestricted research grant from the DOW Chemical Company, the Johan Throne Holst Foundation, Novo Nordic Foundation and the Norwegian Cancer Society to J.M.

Le traumatisme crânien (TC) représente un des problèmes majeurs de santé publique, pour lequel à l’heure actuelle il n’existe aucun traitement. Le TC induit une neuro-inflammation délétère qui pourrait contribuer à l’apparition des lésions de la substance blanche (SB). Ces dernières sont à l’origine de lourdes conséquences neurologiques chez les patients victimes de TC. Néanmoins, très peu d’études se sont intéressées à ces lésions bien que plus sévères que les lésions de la substance grise. Ainsi une meilleure connaissance de leur évolution et des causes devient indispensable. L’hyperactivation de la poly(ADP ribose)polymérase (PARP) joue un rôle délétère dans les conséquences post-traumatiques, notamment sur la neuro-inflammation. Ainsi son inhibition pourrait être bénéfique le développement des lésions de la SB. Dans ce contexte, l’objectif de notre travail a été d’évaluer le rôle de la PARP dans les lésions de la SB dans un modèle expérimental de TC induit par impact cortical contrôlé chez la souris. Dans une première partie, nous avons étudié l’évolution de la démyélinisation dans le corps calleux, une structure riche en SB, entre 6 heures et 3 mois post-TC. Parallèlement, les évolutions de la lésion cérébrale, des déficits sensorimoteurs, de la neuro-inflammation et de l’œdème cérébral ont été étudiées. Le TC induit (1) une démyélinisation dès 7 jours et au moins jusqu’à 3 mois post-TC, précédée par (2) une lésion cérébrale entre 24 et 72 heures suivie par une cicatrisation, (3) une neuro-inflammation entre 6 heures et 7 jours et (4) un œdème cérébral entre 6 et 72 heures post-TC. De plus, le TC induit des déficits sensorimoteurs à 6 heures et 3 mois. Ces résultats montrent que ce modèle est adapté pour étudier les lésions de la SB post-TC, et que la neuro-inflammation et l’œdème cérébral pourrait être impliqués dans la démyélinisation. Dans une deuxième partie, nous avons étudié le rôle de la PARP dans les lésions de la SB suite à TC à l’aide de souris knockout (KO) et wild-type (WT) pour le gène de la PARP. Nous avons mis en évidence que les souris KO ne présentent pas de démyélinisation bilatérale du corps calleux après un TC par rapport aux souris WT à 7 jours post-TC, démontrant pour la première fois l’implication de cette enzyme dans les lésions de la SB consécutives à un TC. De plus, nous avons constaté que les souris KO non traumatisées présentent une diminution de myélinisation comparativement aux souris WT non traumatisées, suggérant un rôle de la PARP dans le processus physiologique de la myélinisation.En conclusion, l’ensemble de ce travail expérimental a permis (1) une meilleure caractérisation de la démyélinisation post-TC et des mécanismes potentiellement impliqués dans cette dernière, et (2) de démontrer pour la première fois le rôle délétère de la PARP dans la démyélinisation induite par un TC. Nos travaux suggèrent le potentiel de l’inhibition de la PARP comme stratégie thérapeutique pour la prévention des lésions de la SB post-traumatiques. / Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of death and disability for which there is no neuroprotective treatment up to date. It results in neuroinflammation that may participate in lasting motor and cognitive impairments accompanied by changes in white matter (WM) tracts. WM lesions, evidenced by demyelination, are associated with neurological disorders and in clinical studies are common consequences in patients with chronic TBI. Several studies suggest a contribution of an overactivation of the poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) to the neuroinflammatory response which may lead to demyelination. The first part of this study was dedicated to a detailed in vivo assessment of the evolution over time of neurological disorders, cerebral lesion and edema, neuroinflammation and white matter injury induced by controlled cortical impact (CCI) between 6 hours and 12 weeks post-TBI. Notably in the corpus callosum, a significant demyelination starting at 7 days appeared to be a major consequence to post-traumatic neuroinflammation associated with motor dysfunctions. The second part of this study was dedicated to the evaluation of PARP’s role in WM lesions post-TBI, using PARP knockout (KO) mice. Our main findings reveal a diminished demyelination in the corpus callosum of TBI PARP KO as opposed to TBI PARP wildtype specimens. Hence, these data suggest for the first time PARP’s deleterious role in post-traumatic demyelination. In conclusion, taken together these data give an overall view of motor/sensorimotor deficits, neuroinflammation and demyelination in a CCI model of TBI that could help to validate pharmacological strategy for preventing post-traumatic WM injury. Notably, PARP’s inhibition seems to be a valid candidate as this enzyme participates in the establishment of a demyelinating process.

Introdução: A sepse é causada por uma resposta desregulada a uma infecção cujo tratamento é de suporte, inexistindo alternativas imunomoduladoras. Linfócitos T reguladores são responsáveis por limitar a inflamação, mas podem causar imunossupressão e os Th17 são pró-inflamatórios e responsáveis pela imunidade de mucosas; ambos apresentam-se elevados nos pacientes com sepse. A PARP é uma enzima sensor de dano ao DNA que é continuamente ativada na sepse, sendo importante também na diferenciação¸ dos linfócitos T reguladores e como coativador de NF-kB. Neste estudo, avaliamos se o tratamento com inibidor de PARP é capaz de manter os linfócitos Th17 e T reguladores próximos aos valores basais, impedindo que ocorra a resposta exacerbada causada por estas células e servindo, portanto, como opção de tratamento imunomodulador. Métodos: Camundongos machos da linhagem C57Bl/6 com 7 semanas de idade e pesando entre 20-25 gramas foram submetidos à ligadura e punção cecal e receberam tratamento com olaparibe (10mg/Kg) após 30 minutos e após 8 horas da cirurgia. Baço, timo e sangue foram coletados e utilizados para análise das populações de linfócitos T reguladores e Th17, citocinas e miRNAs. Resultados: O modelo de ligadura e punção cecal foi capaz de mimetizar a linfopenia encontrada em pacientes e o aumento de linfócitos T reguladores e Th17. O tratamento com olaparibe reduziu os linfócitos T reguladores no baço tanto em porcentagem quanto em quantidade de células. Tanto o nível de IL-10 quanto a expressão do miRNA 146a-5p caíram em ambos os grupos CLP, sugerindo menor atividade supressora destes linfócitos. No sangue houve aumento dos linfócitos T reguladores, mas apenas o grupo não tratado apresentou alta de IL-10, sugerindo que o tratamento conteve o perfil supressor. No timo o tratamento parece agir por uma forma diferente; embora ocorra aumento dos linfócitos T reguladores, o grupo tratado teve aumento da expressão do miRNA 17a-5p, que reduz a atividade supressora desses linfócitos, mostrando que as células produzidas tem sua atividade supressora alterada, o que é corroborado pelo não aumento de IL-10 nesse grupo. Os linfócitos Th17, que são pró-inflamatórios, foram controlados com o tratamento no baço e no sangue. Isso possivelmente ocorreu pela ação da PARP que impediu o aumento de citocinas como IL-1beta, IL-6, TNF-alfa, IL-17A, INF-y, que estavam elevadas apenas no grupo não tratado. Além disso, a relação entre linfócitos Th17 e T reguladores foi controlada, sugerindo melhora no desfecho clínico. Conclusões: O tratamento com olaparibe se mostrou eficiente em reduzir as respostas inflamatória (causada pelo Th17) e supressora (causada pelo Treg) neste modelo, talvez pela alteração de citocinas e da expressão dos miRNA 17a-5p e 146a-5p / Introduction: Sepsis is caused by a dysregulated response to an infection whose treatment is supportive, and there are no immunomodulatory alternatives. Regulatory T lymphocytes are responsible for limiting inflammation but may cause immunosuppression and Th17 are proinflammatory and responsible for mucosal immunity; both are elevated in patients with sepsis. PARP is a DNAdamaging enzyme that is continuously activated in sepsis, also important in the di_erentiation of regulatory T lymphocytes and as a cofactor of NF-kB. In this study, we evaluated whether treatment with PARP inhibitor is able to keep the T regulatory and Th17 lymphocytes close to the baseline values, preventing the exacerbated response caused by these cells and therefore serving as an option for immunomodulatory treatment. Methods: C57Bl male mice at 7 weeks of age weighing between 20-25 grams were submited at cecal binding and puncture and received treatment with olaparib (10mg/kg) after 30 minutes and after 8 hours of the surgery. Spleen, thymus and blood cells have been used for analysis of T regulatory and Th17 lymphocytes populations, cytokines and miRNA. Results: The cecal ligation and puncture model was able to mimic the lymphopenia found in patients and the increase of T regulatory and Th17 lymphocytes. Treatment with olaparib reduced the T regulatory lymphocytes in the spleen in both percentage and number of cells. Both the IL-10 level and the 146a-5p miRNA expression fell in both CLP groups, suggesting lower suppressor activity of these lymphocytes. In the blood there was an increase in the T regulatory lymphocytes, but only the untreated group showed high IL-10, suggesting that the treatment contained the suppressor profile. In the thymus the treatment seems to act in a di_erent way; although there is an increase in the T regulatory lymphocytes, the treated group had increased expression of 17a-5p miRNA, which reduces the suppressive activity of these lymphocytes, showing that the cells produced have their supressor activity altered, which is corroborated by the non-increase of IL- 10 in this group. Th17 lymphocytes, which are proinflammatory, were controlled with treatment in the spleen and blood. This was possibly due to the action of PARP which prevented the increase of cytokines such as IL-1beta, IL-6, TNF-alpha, IL-17A, INF-y which were raised only in the group not treated. In addition, the ratio between Th17 and T regulatory lymphocytes was controlled, suggesting improvement in clinical outcome. Conclusions: The treatment with olaparib was e_cient in reducing inflammatory responses (caused by Th17) and suppressor (caused by Treg) in this model, perhaps due to the alteration of cytokines and the expression of miRNAs 17a-5p and 146a-5p

Le traumatisme crânien (TC) représente un des problèmes majeurs de santé publique, pour lequel à l’heure actuelle il n’existe aucun traitement. Le TC induit une neuro-inflammation délétère qui pourrait contribuer à l’apparition des lésions de la substance blanche (SB). Ces dernières sont à l’origine de lourdes conséquences neurologiques chez les patients victimes de TC. Néanmoins, très peu d’études se sont intéressées à ces lésions bien que plus sévères que les lésions de la substance grise. Ainsi une meilleure connaissance de leur évolution et des causes devient indispensable. L’hyperactivation de la poly(ADP ribose)polymérase (PARP) joue un rôle délétère dans les conséquences post-traumatiques, notamment sur la neuro-inflammation. Ainsi son inhibition pourrait être bénéfique le développement des lésions de la SB. Dans ce contexte, l’objectif de notre travail a été d’évaluer le rôle de la PARP dans les lésions de la SB dans un modèle expérimental de TC induit par impact cortical contrôlé chez la souris. Dans une première partie, nous avons étudié l’évolution de la démyélinisation dans le corps calleux, une structure riche en SB, entre 6 heures et 3 mois post-TC. Parallèlement, les évolutions de la lésion cérébrale, des déficits sensorimoteurs, de la neuro-inflammation et de l’œdème cérébral ont été étudiées. Le TC induit (1) une démyélinisation dès 7 jours et au moins jusqu’à 3 mois post-TC, précédée par (2) une lésion cérébrale entre 24 et 72 heures suivie par une cicatrisation, (3) une neuro-inflammation entre 6 heures et 7 jours et (4) un œdème cérébral entre 6 et 72 heures post-TC. De plus, le TC induit des déficits sensorimoteurs à 6 heures et 3 mois. Ces résultats montrent que ce modèle est adapté pour étudier les lésions de la SB post-TC, et que la neuro-inflammation et l’œdème cérébral pourrait être impliqués dans la démyélinisation. Dans une deuxième partie, nous avons étudié le rôle de la PARP dans les lésions de la SB suite à TC à l’aide de souris knockout (KO) et wild-type (WT) pour le gène de la PARP. Nous avons mis en évidence que les souris KO ne présentent pas de démyélinisation bilatérale du corps calleux après un TC par rapport aux souris WT à 7 jours post-TC, démontrant pour la première fois l’implication de cette enzyme dans les lésions de la SB consécutives à un TC. De plus, nous avons constaté que les souris KO non traumatisées présentent une diminution de myélinisation comparativement aux souris WT non traumatisées, suggérant un rôle de la PARP dans le processus physiologique de la myélinisation.En conclusion, l’ensemble de ce travail expérimental a permis (1) une meilleure caractérisation de la démyélinisation post-TC et des mécanismes potentiellement impliqués dans cette dernière, et (2) de démontrer pour la première fois le rôle délétère de la PARP dans la démyélinisation induite par un TC. Nos travaux suggèrent le potentiel de l’inhibition de la PARP comme stratégie thérapeutique pour la prévention des lésions de la SB post-traumatiques. / Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of death and disability for which there is no neuroprotective treatment up to date. It results in neuroinflammation that may participate in lasting motor and cognitive impairments accompanied by changes in white matter (WM) tracts. WM lesions, evidenced by demyelination, are associated with neurological disorders and in clinical studies are common consequences in patients with chronic TBI. Several studies suggest a contribution of an overactivation of the poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) to the neuroinflammatory response which may lead to demyelination. The first part of this study was dedicated to a detailed in vivo assessment of the evolution over time of neurological disorders, cerebral lesion and edema, neuroinflammation and white matter injury induced by controlled cortical impact (CCI) between 6 hours and 12 weeks post-TBI. Notably in the corpus callosum, a significant demyelination starting at 7 days appeared to be a major consequence to post-traumatic neuroinflammation associated with motor dysfunctions. The second part of this study was dedicated to the evaluation of PARP’s role in WM lesions post-TBI, using PARP knockout (KO) mice. Our main findings reveal a diminished demyelination in the corpus callosum of TBI PARP KO as opposed to TBI PARP wildtype specimens. Hence, these data suggest for the first time PARP’s deleterious role in post-traumatic demyelination. In conclusion, taken together these data give an overall view of motor/sensorimotor deficits, neuroinflammation and demyelination in a CCI model of TBI that could help to validate pharmacological strategy for preventing post-traumatic WM injury. Notably, PARP’s inhibition seems to be a valid candidate as this enzyme participates in the establishment of a demyelinating process.

Poly(ADP-ribosyl)ation, a covalent modification of proteins catalyzed by poly(ADP-ribose) polymerases (PARPs), plays a crucial role in regulating DNA repair, DNA replication, and cell death. Poly(ADP-ribose) Polymerase-1 (PARP-1) is a nuclear zinc-finger DNA-binding protein that is the most extensively studied member of the PARP family. The activation of PARP-1 depends on the N-terminal DNA-binding domain, which consists of two unusually long zinc finger-like motifs (termed FI and FII) of the form CX₂CX₂₈/₃₀HX₂C and a newly discovered zinc-ribbon motif (FIII). Though zinc is indispensible for PARP-1 activity, the metal binding affinities of the unusual zinc fingers of PARP-1 is not yet known. In this dissertation, the second zinc finger of PARP-1 was used as a model peptide to study the binding properties of several divalent metal ions (Co²⁺, Cd²⁺, Zn²⁺, and Pb²⁺). Metal-induced protein folding was investigated by circular dichroism, and the effects of the metal ions on PARP-1 activity were investigated by poly(ADP-ribosyl)ation activity assays. This study represents the first detailed biochemical characterization of the PARP zinc fingers. The functional role of each zinc finger in DNA damage recognition is critical for understanding how PARP-1 is involved in DNA repair. Thus, we constructed a series of PARP-1 zinc finger variant proteins and investigated their DNA binding properties and their effects on PARP activity. Using a combination of southwestern blotting and activity assays, we demonstrated that FII is more important for DNA binding, while FI and FIII seem to facilitate PARP activity. The DNA sequence-independent binding properties of PARP-1 were further characterized using DNA probes bearing defined secondary structures. Together, our results indicate that the zinc fingers help position the enzyme at specific DNA damage sites, and also help to activate the catalytic domain upon DNA binding. PARP-1 is involved in caspase-independent apoptosis, and the translocation of apoptosis inducing factor (AIF) out of the mitochondrial matrix has been shown to require PARP-1 activity. However, it is not readily apparent how the catalytic activity of PARP-1 (a nuclear protein) triggers the release of AIF from the mitochondrial matrix. In an attempt to understand the relationship between PARP-1 activity and caspase-independent apoptosis, we demonstrate here that AIF is an in vitro protein substrate for PARP-1. The possible implications of this finding will be discussed. / text

Le traumatisme crânien (TC) représente un des problèmes majeurs de santé publique, pour lequel à l’heure actuelle il n’existe aucun traitement. Le TC induit une neuro-inflammation délétère qui pourrait contribuer à l’apparition des lésions de la substance blanche (SB). Ces dernières sont à l’origine de lourdes conséquences neurologiques chez les patients victimes de TC. Néanmoins, très peu d’études se sont intéressées à ces lésions bien que plus sévères que les lésions de la substance grise. Ainsi une meilleure connaissance de leur évolution et des causes devient indispensable. L’hyperactivation de la poly(ADP ribose)polymérase (PARP) joue un rôle délétère dans les conséquences post-traumatiques, notamment sur la neuro-inflammation. Ainsi son inhibition pourrait être bénéfique le développement des lésions de la SB. Dans ce contexte, l’objectif de notre travail a été d’évaluer le rôle de la PARP dans les lésions de la SB dans un modèle expérimental de TC induit par impact cortical contrôlé chez la souris. Dans une première partie, nous avons étudié l’évolution de la démyélinisation dans le corps calleux, une structure riche en SB, entre 6 heures et 3 mois post-TC. Parallèlement, les évolutions de la lésion cérébrale, des déficits sensorimoteurs, de la neuro-inflammation et de l’œdème cérébral ont été étudiées. Le TC induit (1) une démyélinisation dès 7 jours et au moins jusqu’à 3 mois post-TC, précédée par (2) une lésion cérébrale entre 24 et 72 heures suivie par une cicatrisation, (3) une neuro-inflammation entre 6 heures et 7 jours et (4) un œdème cérébral entre 6 et 72 heures post-TC. De plus, le TC induit des déficits sensorimoteurs à 6 heures et 3 mois. Ces résultats montrent que ce modèle est adapté pour étudier les lésions de la SB post-TC, et que la neuro-inflammation et l’œdème cérébral pourrait être impliqués dans la démyélinisation. Dans une deuxième partie, nous avons étudié le rôle de la PARP dans les lésions de la SB suite à TC à l’aide de souris knockout (KO) et wild-type (WT) pour le gène de la PARP. Nous avons mis en évidence que les souris KO ne présentent pas de démyélinisation bilatérale du corps calleux après un TC par rapport aux souris WT à 7 jours post-TC, démontrant pour la première fois l’implication de cette enzyme dans les lésions de la SB consécutives à un TC. De plus, nous avons constaté que les souris KO non traumatisées présentent une diminution de myélinisation comparativement aux souris WT non traumatisées, suggérant un rôle de la PARP dans le processus physiologique de la myélinisation.En conclusion, l’ensemble de ce travail expérimental a permis (1) une meilleure caractérisation de la démyélinisation post-TC et des mécanismes potentiellement impliqués dans cette dernière, et (2) de démontrer pour la première fois le rôle délétère de la PARP dans la démyélinisation induite par un TC. Nos travaux suggèrent le potentiel de l’inhibition de la PARP comme stratégie thérapeutique pour la prévention des lésions de la SB post-traumatiques. / Traumatic brain injury (TBI) is a leading cause of death and disability for which there is no neuroprotective treatment up to date. It results in neuroinflammation that may participate in lasting motor and cognitive impairments accompanied by changes in white matter (WM) tracts. WM lesions, evidenced by demyelination, are associated with neurological disorders and in clinical studies are common consequences in patients with chronic TBI. Several studies suggest a contribution of an overactivation of the poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) to the neuroinflammatory response which may lead to demyelination. The first part of this study was dedicated to a detailed in vivo assessment of the evolution over time of neurological disorders, cerebral lesion and edema, neuroinflammation and white matter injury induced by controlled cortical impact (CCI) between 6 hours and 12 weeks post-TBI. Notably in the corpus callosum, a significant demyelination starting at 7 days appeared to be a major consequence to post-traumatic neuroinflammation associated with motor dysfunctions. The second part of this study was dedicated to the evaluation of PARP’s role in WM lesions post-TBI, using PARP knockout (KO) mice. Our main findings reveal a diminished demyelination in the corpus callosum of TBI PARP KO as opposed to TBI PARP wildtype specimens. Hence, these data suggest for the first time PARP’s deleterious role in post-traumatic demyelination. In conclusion, taken together these data give an overall view of motor/sensorimotor deficits, neuroinflammation and demyelination in a CCI model of TBI that could help to validate pharmacological strategy for preventing post-traumatic WM injury. Notably, PARP’s inhibition seems to be a valid candidate as this enzyme participates in the establishment of a demyelinating process.

Cardiovascular diseases are one of the leading causes of mortality. A common denominator across most of the cardiovascular diseases like diabetic cardiomyopathy, hypertrophic cardiomyopathy, myocardial infarction and dilated cardiomyopathy is the pathological remodelling of heart leading to fibrosis. Cardiac fibrosis is characterized by the excessive production and deposition of extracellular matrix components due to unwarranted proliferation of fibroblasts. Under normal conditions, following cardiac remodelling, my fibroblasts undergo programmed cell death. However, this does not happen under pathological conditions ultimately leading to fibrosis. Although the molecular events and signalling pathways that contribute to the development of cardiac fibrosis is well established, there are limited studies which try to understand the mechanisms by which fibroblasts persist and resist programmed cell death. Here we demonstrate that SIRT6, one of the members of sirtuin family of histone deacetylases, plays an important role in regulating my fibroblast cell death. When we analysed the mice hearts and isolated fibroblasts deficient in SIRT6, we observed increased expression of my fibroblast markers, suggesting that SIRT6 deficient hearts might have a high proportion of resident my fibroblasts. Also, when SIRT6 deficient fibroblasts were subjected to genotoxic stress, they showed reduced cell death and impaired mitochondrial to nuclear AIF translocation as compared to WT controls. An important regulator of AIF mediated cell death is the protein PARP-1. When we checked the expression levels of this protein under SIRT6 deficient conditions, it was found to be low. PARP-1 was also found to degrade faster under SIRT6 deficient conditions. Further qPCR analysis revealed that the transcript levels of PARP-1 were unaffected by SIRT6 suggesting that the regulation might not be at the transcriptional level. When we studied the acetylation of PARP-1 under SIRT6 deficient conditions we found the protein to be hypo-acetylated indicating a more complex mechanism of regulation.

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent la 3e cause de mortalité dans les pays industrialisés, et sont à 80% de type ischémique (AVCi). A l’heure actuelle, le seul traitement disponible est l’activateur tissulaire du plasminogène recombinant (rt-PA), dont l’utilisation est très limitée, en raison d’une fenêtre thérapeutique étroite et de l’augmentation du risque de transformations hémorragiques (TH). Après un AVCi, les cliniciens sont confrontés, entre autres, à 3 objectifs d’ordre vasculaire: (1) reperfuser les tissus ischémiés, (2) éviter les TH, ainsi que (3) les ré-occlusions précoces ou tardives. Les travaux du laboratoire ont précédemment établi qu’après une ischémie cérébrale (IC), l’hyperactivation de la poly(ADP-ribose)polymérase (PARP), une enzyme nucléaire, est (1) neurotoxique et (2) contribue aux TH spontanées ou induites par le rt-PA. Par ailleurs, des études suggèrent que les inhibiteurs de PARP pourraient également réduire les phénomènes de ré-occlusion, en inhibant l’activation/agrégation plaquettaires, et ceci via 2 mécanismes : (1) « PARP-indépendant », lié à une analogie structurale de certains inhibiteurs de PARP avec des agonistes plaquettaires, comme l’ADP, et (2) « PARP-dépendant », lié à leur effet anti-inflammatoire. Cependant, à l’heure actuelle, il n’existe aucune donnée dans l’IC. Dans ce contexte, ce travail a consisté à évaluer les effets de plusieurs inhibiteurs de PARP sur l’activation et l’agrégation plaquettaire. Il nous est notamment apparu nécessaire de rechercher si la réduction des TH par les inhibiteurs de PARP pourrait être liée, au moins en partie, à une activité pro-agrégante, qui compromettrait leur association avec le rt-PA. A l’inverse, une activité anti-agrégante, bien que favorisant les hémorragies, pourrait améliorer la reperfusion ou diminuer les risques de ré-occlusion. Dans la 1ère partie, nos résultats montrent in vitro que deux inhibiteurs de PARP (PJ34 et minocycline) sont anti-agrégants plaquettaires, et que cet effet serait « PARP-indépendant », puisque deux autres inhibiteurs de PARP, le 3-aminobenzamide et l’INO-1001, n’ont pas modifié l’agrégation. De plus, sur du sang humain, mais pas murin, le PJ34 exerce un effet anti-agrégant, qui pourrait être lié à un antagonisme du récepteur à l’ADP, P2Y12. La 2nde partie a été réalisé sur des modèles in vivo chez la souris. L’utilisation de 3 tests d’exploration des fonctions plaquettaires (temps de saignement, modèles de thromboembolie pulmonaire et de thrombose carotidienne par le FeCl3) a mis en évidence l’absence d’effet du PJ34 et de la minocycline sur les fonctions plaquettaires, et notamment, pas d’effet pro-agrégant pouvant expliquer la réduction des TH. Dans un modèle de thrombose de l’artère cérébrale moyenne par le FeCl3, le PJ34 n’entrave pas la thrombolyse par le rt-PA, mais au contraire, pourrait tendre à l’améliorer. Parallèlement, dans un modèle d’IC chez la souris, nos travaux ont mis en évidence une augmentation cérébrale de l’adhésion des plaquettes et de l’expression d’ICAM-1. La suite de cette étude sera d’étudier si les inhibiteurs de PARP, en protégeant la paroi vasculaire, pourraient réduire les phénomènes de ré-occlusion. L’ensemble de ce travail s’inscrit dans une thématique plus globale de notre laboratoire qui vise à identifier l’intérêt d’associer un inhibiteur de PARP au rt-PA pour une meilleure prise en charge de la thrombolyse post-AVCi. / Stroke is the 3rd leading cause of death in industrialized countries and 80% are ischemic. The recombinant tissue-plasminogen activator (rt-PA) is currently the only available treatment but its use remains very limited due to a narrow therapeutic window and an increased risk of hemorrhagic transformation (HT). After ischemic stroke, the key vascular objectives of clinicians are : (1) to reperfuse ischemic tissue, (2) to avoid both HT and (3) early or late reocclusions. Our laboratory previously established that after cerebral ischemia (CI), the overactivation of poly(ADP-ribose)polymerase (PARP), a nuclear enzyme, is (1) neurotoxic and (2) contributes to spontaneous or rt-PA-induced HT. Moreover, studies suggest that PARP inhibitors could also reduce the risk of reocclusion by inhibiting platelet activation/aggregation via two mechanisms : (1) one is "PARP-independent" and linked to a structural analogy of certain PARP inhibitors with platelet agonists such as ADP, and (2) the second one is "PARP-dependent" and due to their anti-inflammatory effect. However, so far, there is no data in CI.In this context, the aim of this work was to evaluate the effects of several PARP inhibitors on platelet activation and aggregation. In particular, it appeared necessary to examine whether the reduction of HT by PARP inhibitors could be related, at least in part, to a pro-aggregatory activity, which would then compromise their association with rt-PA. By contrast, an anti-aggregatory activity could improve reperfusion or reduce the risk of reocclusion, although it would also contribute to hemorrhage. In the 1st part, our results show that, in vitro, two PARP inhibitors (PJ34 and minocycline) are antiplatelet agents and that this effect is "PARP-independent" since two other PARP inhibitors, 3-aminobenzamide and INO-1001 did not alter the aggregation. Moreover, in human blood but not in murine one, PJ34 exerts an anti-aggregatory effect which may be related to the antagonism of the ADP receptor P2Y12. The 2nd part was performed on in vivo models in mice. The use of three tests of platelet function exploration (bleeding time and models of pulmonary thromboembolism and FeCl3-induced carotid thrombosis) showed no effect of minocycline and PJ34 on platelet function and in particular, no pro-aggregatory effect which may explain the reduction of HT. In a thrombosis model of the middle cerebral artery by FeCl3, PJ34 does not impede the thrombolysis induced by rt-PA, but even tends to improve it. Meanwhile, in a CI model in mice, our work shows an increase of platelet adhesion and ICAM-1 expression in the brain. The next step will be to investigate whether PARP inhibitors could reduce reocclusions by protecting the vascular wall. All this work is part of a broader topic of our laboratory aims to identify the interest of combining a PARP inhibitor with rt-PA for a better management of post-ischemic thrombolysis.

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Le seul traitement actuellement disponible pour les accidents vasculaires cérébraux d’origine ischémique est la thrombolyse par l’activateur tissulaire du plasminogène recombinant (rt-PA). Cependant, l’efficacité du rt-PA est souvent partielle ou absente, et des phénomènes de réocclusion du vaisseau peuvent être observés. Par ailleurs, l’administration de rt-PA est associée à un risque hémorragique. Il apparaît donc indispensable de rechercher les mécanismes à l’origine de la toxicité vasculaire du rt-PA, afin de pouvoir développer des stratégies capables de protéger le lit vasculaire. Parmi ces stratégies, notre équipe a montré dans des modèles expérimentaux que l’inhibition d’une enzyme nucléaire, la poly(ADP-ribose) polymérase ou PARP, permet de protéger la barrière hémato-encéphalique, de réduire les hémorragies et d’améliorer la reperfusion cérébrale suite à l’administration post-ischémique de rt-PA. Dans ce contexte, mon travail a consisté à étudier les mécanismes impliqués dans les altérations vasculaires associées à l’administration de rt-PA à la suite de l’ischémie. Mes travaux de recherche ont comporté un volet in vivo et un volet in vitro. Les études réalisées in vivo ont été menées dans un modèle murin d’ischémie cérébrale thrombo-embolique. Nos résultats indiquent que ni l’ischémie, ni le rt-PA, ni l’association au rt-PA d’un puissant inhibiteur de PARP, le PJ34, ne modifient à 24 heures la présence de dépôts de fibrine, marqueur d’hypoperfusion et de réocclusion. Nous nous sommes ensuite intéressés à deux marqueurs endothéliaux d’inflammation : VCAM-1 et ICAM-1, et avons montré que leur expression, qui augmente 24 heures après l’ischémie, n’est pas modifiée par le rt-PA. Enfin, l’association du PJ34 au rt-PA réduit significativement l’expression post-ischémique de VCAM-1, ce qui suggère le rôle de la PARP dans l’expression de cette molécule d’adhésion. La seconde partie de mon travail a été réalisée in vitro sur une lignée de cellules endothéliales cérébrales murines (bEnd.3). Le rt-PA est à l’origine de changements caractéristiques au niveau de l’organisation et de la morphologie de ces cellules. Ces changements ne sont pourtant associés ni à une dégradation de l’expression des molécules de jonctions inter-endothéliales (occludine, VE-cadhérine), ni à une augmentation de l’expression des marqueurs endothéliaux pro-inflammatoires (VCAM-1, ICAM-1). Nous nous sommes également intéressés à d’autres marqueurs de dysfonction endothéliale, les microparticules endothéliales (MPE). Nos résultats montrent que le rt-PA est à l’origine d’une augmentation importante de la libération des MPE. L’utilisation d’un inhibiteur de la protéine p38, le SB203580, et d’un inhibiteur de PARP, le PJ34, permet de réduire cette augmentation, ce qui suggère que p38 et la PARP pourraient être impliquées dans la production de MPE induite par le rt-PA. En conclusion, l’ensemble de ce travail contribue à préciser les effets vasculaires du rt-PA. Parmi ces effets, la mise en évidence de la production de MPE, via la PARP, est particulièrement novatrice. / Thrombolysis with recombinant tissue plasminogen activator (rt-PA) is currently the only approved pharmacological strategy for acute ischemic stroke. However, the efficacy of rt-PA is rarely complete, and arterial reocclusion can be observed. Furthermore, administration of rt-PA increases the risk of hemorrhagic transformations. Therefore, it is essential to seek mechanisms underlying the vascular toxicity of rt-PA in order to develop strategies protecting the vascular bed. Among these strategies, our laboratory has previously shown that inhibition of poly (ADP-ribose) polymerase (PARP), a nuclear enzyme, protects the blood-brain barrier, reduces hemorrhagic transformations and improves cerebral reperfusion following the post-ischemic administration of rt-PA. In this context, the aim of the present work was to establish the post-ischemic mechanisms of rt-PA-induced vascular alterations. The research was divided into (1) in vivo experiments and (2) in vitro studies to examine the effect of rt-PA on the endothelium. The in vivo studies were performed in a mouse model of thrombo-embolic stroke induced by thrombin injection in the middle cerebral artery. Our results showed that neither ischemia, nor rt-PA, nor the association to rt-PA of the potent inhibitor of PARP PJ34 alter cerebral fibrin deposits, a marker of hypoperfusion and reocclusion, at 24 hours after ischemia. We then evaluated the expression of two endothelial markers of inflammation : VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-1) and ICAM-1 (intercellular adhesion molecule-1). Our results showed that their expressions increase 24 hours after ischemia and are not modified by rt-PA. Finally, the association of PJ34 to rt-PA significantly reduced the post-ischemic expression of VCAM-1, suggesting a role for PARP in the expression of this adhesion molecule. The second part of my work was carried out in vitro in cultures of mouse brain-derived endothelial cells bEnd.3. In the presence of rt-PA, the organization and the morphology of the endothelial cells radically changed. However, these changes were associated neither to a degradation of endothelial junction proteins (occludin, VE-cadherin (vascular endothelial-cadherin)), nor to an increase in the expression of pro-inflammatory endothelial markers (VCAM-1, ICAM-1). We were also interested in a recently identified marker of endothelial dysfunction : endothelial microparticles (EMP). Our results showed that rt-PA induces a significant increase in the EMP released by bEnd.3 cells. The use of a p38 inhibitor, SB203580, and the PARP inhibitor, PJ34, reduced this increase, suggesting that p38 and PARP could be involved in the EMP production induced by rt-PA. In conclusion, this work helps to clarify the vascular effects of rt-PA. Among these effects, the highlight of EMP production, through PARP pathway, is particularly original.