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

La chimiorésistance des cancers est caractérisée par une résistance pléïotropique à de multiples médicaments. Ce mécanisme est en partie causé par la surexpression des transporteurs à «ATP binding cassette» (Pgp, MRP1, BCRP…). Les inhibiteurs connus de ces transporteurs comme la cyclosporine A, le vérapamil et le RU486 sont toxiques à doses élevées. Dans cette étude, de nombreux dérivés stéroïdiens synthétisés au laboratoire à base de progestérone ou d’acides biliaires ont été évalués pour leur capacité à inhiber les transporteurs ABC et plus spécifiquement les fonctions de transport par la Pgp ou la BCRP. Plusieurs de ces dérivés synthétisés se sont avérés capables de restaurer complètement la sensibilité des cellules résistantes d’une manière plus importante que la cyclosporine A in vitro. De plus, le meilleur des nos dérivés testés s’est avéré capable in vivo de diminuer significativement la progression tumorale de xénogreffe sur les souris et d’augmenter la durée de survie des souris. Cette étude a ainsi permis d’ouvrir la voie au développement de nouveaux dérivés stéroïdiens peu toxiques ayant la capacité d’inhiber le phénotype MDR et de restaurer la sensibilité des cellules cancéreuses vis-à-vis des agents chimiothérapeutiques utilisés, avec un perspective d’application clinique / The chemoresistance of cancer is characterized by a pleitropic resistance to multiple drugs. This mechanism is partly caused by the overexpression of “ATP Binding Cassette” transporters (Pgp, MRP1, BCRP…). Known inhibitors of these transporters such as cyclosporin A, verapamil and RU486 rather toxic at high doses. In this study, many steroid derivatives synthesized in the laboratory (from progesterone or bile acid precursor) to bind and inhibit ABC transporters, specifically the transport by Pgp or BCRP. Several of these synthetic derivatives were able to completely restore the sensivity of the resistant cells compared to cysclosporine A in vitro. In addition, the efficient of these derivatives could, in vivo significantly reduce tumor growth of xenografts on mice and increase survival time of mice. This study opens a route for development of new steroid derivatives with low toxicity, having the ability to reverse the MDR phenotype and restore sensitivity of cancer cells to the chemotherapeutic agents use, with a perspective at clinical use

Les hormones ovariennes sont impliquées dans le développement du cancer du sein des femmes porteuses de mutations du gène BRCA1. L’étude du tissu mammaire normal de femmes mutées et non mutées nous a permis de montrer des altérations de la signalisation de l’estradiol et la progestérone dans un modèle de greffes chez la souris. Ces dérégulations concernent l’activité proliférative et l’expression des récepteurs hormonaux, et sont hétérogènes d’une patiente mutée à l’autre. De plus, une diminution de l’expression de la forme phosphorylée en sérine 211 du récepteur des glucocorticoïdes a été mise en évidence dans le tissu muté BRCA1. Ces observations posent la question de la place d’unantiprogestatif/anti-glucocorticoïde tel que l’ulipristal acétate (UPA) dans le traitement préventif des femmes mutées pour BRCA1. Les effets de l’UPA ont été caractérisés in vitro dans les cellules mammaires normales pour préciser les conséquences de son utilisation sur le sein. Son action a ensuite été examinée sur les xénogreffes de sein de patientes mutées et non mutées. Nous montrons que l’UPA est capable d’inhiber la prolifération du tissu muté lorsqu’elle est induite par la progestérone. Ce résultat encourage son utilisation dans la prévention tumorale mais indique une spécificité d’action en fonction des dérégulations hormonales associées au tissu muté. / Ovarian hormones, estradiol and progesterone, are known to promote breast carcinogenesis in BRCA1 mutated women. Using normal mammary gland xenografted in mice, we found that hormonal responses were deregulated in a heterogeneous fashion within BRCA1 mutation carriers. These observations raise the question of a potential use ofantiprogestin treatment as ulipristal acetate (UPA) to prevent breast tumorigenesis in BRCA1mutated women. Studies with this experimental model and epithelial normal breast cells in vitro, revealed that UPA alone had no proliferative activity on breast tissue but was efficient to inhibit proliferative activity when induced by progesterone treatment in mutated tissue. UPAcould be a promising treatment to prevent breast tumorigenesis for some mutated women. In addition, we observed a severe decrease of the phosphorylated Serine 211 glucocorticoid receptor isoform in BRCA1 carriers compared to non mutated tissue. This observation suggests that the glucocorticoid receptor expression and activation should be taken intoaccount in BRCA1 carriers.

L’implantation est caractérisée par les premiers contacts cellulaires permanents entre l’endomètre, tapissant l’utérus, et le conceptus (disque embryonnaire et tissus extra-embryonnaires). Cette étape se trouve être l’un des plus importants points de contrôle de la gestation nécessitant un dialogue finement régulé entre ces deux entités. Concernant les ruminants, un déclin de la fertilité a été observé notamment chez les vaches laitières hautes productrices. La moitié des gestations s’arrête pendant la période pré-implantatoire due à des mortalités embryonnaires précoces ainsi qu’à des défauts utérins. Depuis 10 ans, des analyses exploratoires ont été mises en place dans le but d’étudier les profils d’expression de gènes endométriaux sous l’influence du cycle oestral, de la gestation précoce ou encore des stéroïdes ovariens comme la progestérone et les oestrogènes. Ces études sont essentielles pour l’identification des gènes endométriaux clés pour la survie et la croissance du conceptus avant l’implantation. Notre laboratoire a réalisé une analyse transcriptomique à partir d’échantillons endométriaux collectés sur des vaches cycliques et gestantes au 20 ème jour post-oestrus correspondant respectivement à la phase folliculaire et au premier jour d’implantation. Plusieurs familles de facteurs de transcription apparaissent différentiellement exprimées dans cette étude, notamment FOXL2, un membre de la famille des Forkhead Box transcription factor considéré comme le gène clé de la différenciation ovarienne. Ce travail de thèse s’est intéressé à l’implication de FOXL2 dans la physiologie endométriale. FOXL2 est exprimé et régulé pendant le cycle oestral et la gestation précoce dans l’endomètre de ruminants. De plus, la progestérone a été identifiée comme le régulateur majeur de l’expression endométriale de FOXL2 chez la vache et la brebis alors que l’effet des estrogènes n’a pas été démontré. A partir d’une approche gènes candidats, la surexpression de FOXL2 induit la régulation différentielle de onze gènes potentiellement cibles de FOXL2 dans des cultures primaires endométriales de cellules stromales et épithéliales glandulaires. En particulier, PTGS2 qui est un gène impliqué dans la réceptivité utérine apparait inhibé par FOXL2 alors que SCARA5 et RSAD2, tout deux impliqués dans la réponse immunitaire sont stimulés. Enfin, DLX5 apparait différentiellement régulé entre les cellules stromales et épithéliales glandulaires sous l’impact d’une surexpression de FOXL2. Pour conclure, l’expression endométriale de FOXL2 est fortement liée au processus de réceptivité utérine qui se déroule avant l’implantation et peut moduler l’expression de gènes endométriaux essentiels. De nouvelles analyses sont nécessaires pour déterminer si FOXL2 est le gardien de la physiologie reproductive femelle. / Implantation is characterized by the first permanent cellular interactions between the endometrium, lining the uterus, and the conceptus (embryonic disk and extra-embryonic tissues) and appears to be one of the most important checkpoints of successful pregnancy. Regarding ruminant species, and more specifically dairy cows, half of pregnancies abort during the pre-implantation period due to early embryonic death and uterine defects. In the last decade, exploratory approaches have been developed to study endometrial genes expression under the influence of oestrous cycle, early pregnancy, and ovarian steroid hormones in order to identify systematically crucial endometrial genes for conceptus growth and survival leading to a successful implantation in ruminant specifically. A microarray analyse made at the laboratory based on endometrial samples collected from cyclic and pregnant cows at 20 days post-oestrous, corresponding respectively to the follicular phase and the implantation initiation. Several members of the transcription factor families appeared to be differentially expressed in this study including FOXL2, a member of the Forkhead box L sub-class originally considered as a key gene for ovarian differentiation. My PhD thesis focused on the implication of FOXL2 gene in endometrial physiology. FOXL2 gene had been demonstrated to be expressed and regulated during the oestrous cycle and early pregnancy in ruminant endometrium. Moreover, progesterone was identified as a master regulator of FOXL2 endometrial expression in both cattle and sheep whereas estrogens have no impact. Based on candidate genes approach, over-expression of FOXL2 gene induces a regulation of eleven putative FOXL2 target genes in primary endometrial stromal and glandular epithelial cells. In particular, PTGS2 which is a positive regulator gene for uterine receptivity was shown to be inhibited whereas SCARA5 and RSAD2 expressions that were involved in immune response were shown to be stimulated as well as DLX5 expression was differentially regulated between stromal and glandular epithelial cells. Collectively, FOXL2 endometrial expression is strongly linked to the uterine receptivity process prior to the implantation and modulates the expression of essential endometrial genes. Further investigations will be required to investigate whether FOXL2 is the gatekeeper of female reproduction in the vertebrate species.

La progestérone stimule le chémoréflexe ventilatoire et réduit l’occurrence des apnées. En revanche, ses mécanismes d’actions sont peu élucidés. Les récepteurs nucléaires (nPR) et les récepteurs membranaires (mPRs) de la progestérone de type α et β sont exprimés dans les centres respiratoires au niveau du tronc cérébral. En premier, nous avons postulé que la délétion des nPR chez la souris femelle (PRKO) affecte le chémoréflexe ventilatoire et augmente la fréquence des apnées durant le sommeil. Nos résultats ont montré que les nPR stimulent la réponse ventilatoire à l’hypercapnie et réduisent la fréquence des apnées postsoupirs durant le sommeil calme. Ensuite, nous avons postulé que le mPRα et le mPRβ modulent le chémoréflexe et la stabilité ventilatoire chez la souris adulte. La réduction de l’expression des récepteurs mPRβ ou le mPRα exprimés au niveau des centres de contrôle ventilatoire de la médulla oglongata a mis en évidence que ces récepteurs contribuent à la régulation du chémoréflexe ventilatoire. De plus, le mPRβ contribue à la stabilité respiratoire chez la souris adulte mâle et femelle. Enfin, nous avons postulé que la réduction de l’expression des nPR, mPRα ou le mPRβ dans le système nerveux central affecte le chémoréflexe et la stabilité ventilatoire chez des rats de 10 jours de vie. Nos résultats ont indiqué que le nPR et le mPRβ contribuent à la stabilité du patron ventilatoire chez le nouveau-né. Nous concluons que la progestérone signale par les récepteurs nPR, mPRα et le mPRβ pour réguler le chémoréflexe ventilatoire chez l’adulte. En outre, le nPR et le mPRb contribuent à la stabilité ventilatoire à la fois chez la souris adulte et le rat nouveau-né. Ces deux récepteurs pourraient être de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement de l’apnée du sommeil chez l’adulte et l’apnée du nouveau-né. / Progesterone stimulates the ventilatory chemorefelx and reduces the occurrence of apnea, but the mechanisms are not well understood. The nuclear (nPR) and membrane progesterone receptors (mPRs) sutypes α and β are expressed in the respiratory centers of the brainstem. First, we postulated that the nPR deletion in female mice (PRKO) affects ventilatory chemoreflex and increases the frequency of apnea during the quiet sleep. Our results showed that the nPR stimulate the ventilatory response to hypercapnia and reduce the frequency of post-sigh apneas during the quiet sleep. Next, we postulated that the mPRα and mPRβ modulate chemoreflex and ventilatory stability in adult mice. The reduction of the expression of the mPRβ or the mPRα, expressed at the level of the ventilatory control centers at the level of the medulla oblongata, has demonstrated that these receptors contribute to the regulation of the ventilatory chemoreflex. In addition, mPRβ contributes to respiratory stability in male and female adult mice. Finally, we have postulated that reduced expression of the nPR, mPRα, or mPRβ in the central nervous system affects chemoreflex and ventilatory stability in 10-day-old rats. Our results indicated that the nPR and mPRβ contribute to the stability of the ventilatory pattern in neonates. We conclude that progesterone signals via nPR receptors, mPRα and mPRβ to regulate ventilatory chemorefelx in adults. In addition, nPR and mPR contribute to ventilatory stability in both adult mice and neonatal rats. These two receptors could be new therapeutic targets for the treatment of sleep apnea in adults and apnea of the newborn.

La maladie de Parkinson (MP) est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue dans le monde. Elle se caractérise par des symptômes moteurs causés par une perte des neurones dopaminergiques de la substance noire du cerveau. Les patients souffrent aussi de symptômes non-moteurs pouvant apparaître jusqu’à plusieurs années avant les déficits moteurs. Parmi ceux-ci se retrouvent des troubles gastro-intestinaux, suggérant l’implication du système nerveux entérique (SNE) dans la pathologie. En effet, des neurones dopaminergiques sont retrouvés dans le plexus myentérique (PM) du SNE, dont un des rôles est la régulation de la motilité du tube digestif. De plus, une augmentation de l’inflammation est observée chez les patients. L’incidence de la MP est plus élevée chez les hommes que chez les femmes, ce qui suggère un effet bénéfique des hormones féminines. La progestérone a été montrée neuroprotectrice pour les traumatismes crâniens, ainsi que dans des modèles animaux de la MP au niveau du système nerveux central. N’ayant pas été étudiée au niveau entérique dans les modèles de la MP, l’objectif de ce projet visait donc à évaluer les effets de la progestérone dans le PM de souris lésées au 1-méthyl-4-phényl-1,2,3,6- tétrahydropyridine (MPTP), une neurotoxine qui modélise la maladie. Différentes doses de progestérone (0.4, 8, 16 mg/kg) ont également été administrées et les résultats ont été obtenus suite à des immunohistochimies et immunofluorescences sur le PM de l’iléon. Nos résultats ont montré des effets neuroprotecteur et antiinflammatoire de la progestérone dans le SNE des souris. Puisqu’il n’existe encore que des traitements symptomatiques de la MP, cette étude s’avère pertinente dans l’optique du développement de thérapies neuroprotectrices. / Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disease in the world. It is characterized by motor symptoms caused by the loss of dopaminergic neurons in the brain’s substantia nigra. Patients also suffer from nonmotor symptoms that can appear many years before motor symptoms. Among them are gastrointestinal problems, which suggest the implication of the enteric nervous system (ENS) in the pathology. Indeed, dopaminergic neurons are found in the myenteric plexus (MP) of the SNE, of which one role is the regulation of the gut’s motility. Moreover, increased inflammation can be observed in patients. The incidence of PD is higher in men than in women, suggesting a beneficial effect from female hormones. Progesterone was shown to be neuroprotective in traumatic brain injuries, as well as in the central nervous system of PD animal models. Having not been studied at the enteric level in PD models, the objective of this project was thus to evaluate progesterone’s effects in the MP of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6- tetrahydropyridine (MPTP)-lesioned mice, a neurotoxin that model the disease. Different doses of progesterone (0.4, 8, 16 mg/kg) were also administered and results were obtained by immunohistochemistry and immunofluorescence experiments on the MP of the ileum. Our results showed neuroprotective and antiinflammatory effects of progesterone in the mice’s ENS. Since only symptomatic treatments are currently available for PD, this study proves relevant for the eventual development of neuroprotective therapies.

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

Cette étude visait à évaluer différents protocoles d’utilisation d’un implant vaginal de progestérone (CIDR MD) pour l’induction des chaleurs dans l’objectif d’augmenter la fertilité des brebis en contre-saison sexuelle. Un traitement de 14 j avec injection d’eCG au retrait du CIDR, un protocole de 5 j avec administration d’eCG et de PGF2α au retrait et un traitement de 13 j avec injection d’eCG et de progestérone au retrait ont été comparés en mai, juin et juillet, dans trois sites expérimentaux, sur 331 brebis hybrides prolifiques Dorset × Romanov. Le CIDR a été très efficace pour induire et synchroniser les chaleurs (≥ 93,3 % dans un délai de 96 h suivant le retrait) et il a permis d’obtenir une fertilité totale > 70 %. Le traitement CIDR de 5 j a permis d’obtenir, globalement, une meilleure productivité dans les différents environnements et devrait être considéré pour une application commerciale.

Les études disponibles suggèrent que l'expression des gènes et la régulation cellulaire du tissu adipeux pourraient jouer un rôle important dans le développement des complications reliées à l'obésité. L'identification et la caractérisation du transcriptome de tissu adipeux est susceptible d'aider à comprendre davantage la fonction endocrinienne de ce tissu et le rapport entre l'homéostasie de l'énergie et d'autres systèmes physiologiques. Les outils de la génomique fournissent l'avantage d'étudier simultanément l'expression d'un grand nombre de gènes possiblement impliqués dans les maladies associées à l'obésité. Dans cette thèse, nous avons principalement examiné le transcriptome du tissu adipeux dans diverses conditions physiologiques. La conversion de certains stéroïdes a également été étudiée. La méthodologie des micropuces d'expression a été utlisée, en plus des techniques usuelles de la biochimie des tissus adipeux. Nous avons étudié pour la première fois la variabilité d'expression des gènes dans le tissu adipeux sous-cutané et omental chez des hommes obèses. En second lieu, nous avons étudié la réponse du transcriptome de tissu adipeux à la dihydrotestostérone (DHT) chez les souris. Troisièmement, nous avons examiné le métabolisme de la progestérone dans les cellules adipeuses. Enfin, nous avons évalué l'impact de l'ablation des ovaires sur le métabolisme et le transcriptome de tissu adipeux de singe. En conclusion, dans nos études de transcriptomique examinant le profil d'expression des gènes dans des échantillons humains et d'animaux et dans différentes conditions, plusieurs gènes et voies moléculaires intéressantes ont été identifiés. Ces études peuvent fournir des informations sur les voies métaboliques et de signalisation étant à la base de l'étiologie de l'obésité et de ses complications.

Première cause de décès par cancer chez la femme, le cancer du sein développe souvent une résistance à la chimiothérapie pouvant impliquer des transporteurs ABC (ATP Binding Cassette). Ils transportent les médicaments hors de la cellule et diminuent leur efficacité thérapeutique. Nous nous sommes intéressés à la protéine ABCC11 ou MRP8 (Multidrug Resistance Protein 8), exprimée dans le sein et responsable de l'efflux de certains anticancéreux (5FdUMP et méthotrexate). Nous avons démontré que l'expression d'ABCC11 était dépendante des voies de signalisation impliquant ER (Récepteur aux œstrogènes) ou PR (Récepteurs à la Progestérone). De plus, le tamoxifène (antagoniste d'ER) et la dexaméthasone (activateur de PR), utilisés en association avec la chimiothérapie, induisent l'expression d'ABCC11 et influenceraient négativement la réponse aux traitements anticancéreux à base de substrats d'ABCC11. L'expression d'ABCC11 a été positivement corrélée à celles d'ER et PR dans des cancers du sein. En parallèle, nous avons généré 2 modèles in silico en conformation ouverte vers l'intracellulaire ou vers l'extracellulaire et identifier des acides aminés potentiellement critiques dans l'architecture de la protéine ainsi que dans la liaison avec certains substrats (5FdUMP et GMPc). Nous avons également généré les outils moléculaires permettant l'étude de l'impact de 13 SNP (Single Nucleotide Polymorphism) non synonymes d'ABCC11. En raison d'une instabilité des lignées cellulaires, l'étude n'a pu être menée à son terme. Notre travail a ainsi contribué à une meilleure caractérisation d'ABCC11 et souligne sa potentielle valeur pronostic et prédictive dans le traitement du cancer du sein.