Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. [89]-96. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Les nucleotides et nucleosides extracellulaires sont impliqués, via l'activation de récepteurs spécifiques, dans la régulation de diverses fonctions biologiques. Les récepteurs ionotrophes P2X et métabotrophes P2Y répondent aux nucleotides di- et tri-phosphates alors que les récepteurs métabotrophes PI sont activés par l'adénosine. L'activation de ces récepteurs est modulée par la concentration de leurs agonistes dans le milieu. Des enzymes membranaires que l'on nomme ecto-nucléotidases modulent les concentrations en nucleotides extracellulaires en les hydrolysant. À pH physiologique, les nucleosides triphosphates diphosphohydrolases (NTPDases) et l'ecto-5'-nucléotidase sont les plus importantes. La signalisation purinergique est impliquée dans tous les aspects de la digestion, comme par exemple, dans la sécrétion salivaire, gastrique et intestinale, dans le péristaltisme ainsi que dans la relâche des hormones pancréatiques. La localisation des ecto-nucléotidases est une étape essentielle dans la compréhension de leurs fonctions digestives. L'expression digestive des NTPDasel et 2 et de l'ecto-5'-nucleotidase est rapportée, par contre, rien n'est connu en ce qui à trait à la localisation de la NTPDase3. Des buvardages de type northern publiés préalablement montrent que l'ARN messager de la NTPDase3 est présent dans le pancréas et dans l'intestin. L'hypothèse de mes études doctorales est que la NTPDase3 est exprimée dans le système digestif et qu'elle participe à la régulation de l'activation des récepteurs P2 dans différentes fonctions digestives. La localisation de la NTPDase3 dans le système digestif de la souris a été déterminée par histochimie enzymatique et par immunohistochimie. Les résultats obtenus montrent que la NTPDase3 est présente sur les neurones du système nerveux entérique ainsi que sur plusieurs types de cellules épithéliales comme sur les acini séreux des glandes salivaires submandibulaires et des parotides, sur les acini muqueux et l'épithélium des canaux collecteurs des glandes sublinguales ainsi que sur l'épithélium stratifié de l'oesophage et de l'estomac supérieur. De plus, certaine cellules endocrines comme les cellules des îlots de Langerhans et un sous-type de cellules entéroendocrines gastriques expriment aussi la NTPDase3. L'analyse de l'expression des NTPDasel, 2 et de l'ecto-5'-nucleotidase sur les cellules et tissues expriment la NTPDase3 montre que la NTPDase3 est exprimée avec la NTPDase2 et/ou l'ecto-5'-nucleotidase sur plusieurs de ces types cellulaires. Le deuxième volet de mes travaux montre que la NTPDase3 est exprimée par tous les types de cellules des îlots de Langerhans, autant chez le rat, l'humain que la souris, alors que l'ecto-5'-nucleotidase n'est retrouvée que chez le rat. J'ai montré que l'activité nucléotidasique de la NTPDase3 est impliquée dans la modulation de la sécrétion d'insuline par des cellules 0-pancréatique de rat, les cellules INS-1 (832/13). Cette enzyme régule la sécrétion basale d'insuline par l'hydrolyse des nucleotides relâchés de façon basale. En présence d'ATP exogène et de forte concentration de glucose, la NTPDase3 régule la sécrétion d'insulin par la modulation de la production d'adénosine. En conclusion, le profil de localisation de la NTPDase3 dans le système digestif suggère l'implication de la NTPDase3, en association avec la NTPDase2 et l'ecto-5'-nucleotidase, dans la transmission nerveuse entérique et dans la sécrétion épithéliale comme la sécrétion salivaire. De plus, la démonstration de l'implication de la NTPDase3 dans la sécrétion d'insuline représente la première fonction physiologique connue de cette enzyme.

Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés à étudier certaines réponses cellulaires secondaires à l’activation des récepteurs purinergiques P2X dans deux modèles différents, les macrophages péritonéaux et les cellules des glandes sous-maxillaires. Ces cellules contribuent à notre immunité innée, soit tournée vers l’intérieur (macrophages), soit vers l’extérieur (glandes sous-maxillaires). Nous avons dans un premier temps confirmé par Western blot et par des dosages de la concentration intracellulaire de calcium ([Ca2+]i) que les deux types de cellules étudiés expriment des récepteurs P2X4 et P2X7 fonctionnels. Nous nous sommes alors concentrés sur deux réponses impliquées dans la protection de l’hôte contre les agressions et l’élimination de pathogènes : la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) ainsi que la sécrétion de la cytokine pro-inflammatoire interleukine-1beta (IL-1beta). Nos résultats montrent que la production de ROS en réponse à l’ATP extracellulaire est secondaire à l’activation d’une NADPH oxydase dans les deux types de cellules. Cette réponse est médiée par les récepteurs P2X7 ainsi que, dans les macrophages, par d’autres récepteurs purinergiques comme par exemple les récepteurs P2X4 et des récepteurs P2Y. Dans les glandes exocrines, contrairement aux macrophages, la protéine kinase C ainsi que ERK1/2 interviennent dans l’activation de la NADPH oxydase. Par la suite nous avons comparé la régulation de l’expression et de la sécrétion d’IL-1beta par les macrophages et les glandes sous-maxillaires. Nous avons observé que l’IL-1beta est présente dans la salive collectée chez des souris injectées par de la pilocarpine. Des analyses par ELISA, RT-PCR et Western blot montrent que la cytokine est exprimée de manière constitutive par les cellules acineuses et ductales des glandes sous-maxillaires, à un niveau plus élevé que dans les macrophages. Contrairement aux cellules phagocytaires, l’expression de la cytokine dans les cellules des glandes salivaires n’est pas augmentée suite à la stimulation par des lipopolysaccharides. De même, dans ces cellules l’ATP n’a pas provoqué la sécrétion d’IL-1beta malgré l’efflux de K+ secondaire à l’activation des récepteurs P2X7. Dans une dernière série d’expériences nous avons évalué les effets du peptide antimicrobien CRAMP sur les macrophages murins. Le CRAMP a inhibé toutes les réponses secondaires à l’activation des récepteurs P2X7 (ouverture du canal cationique, formation de pore, production de ROS, libération d’IL-1beta, d’acide oléique et de lactate déshydrogénase). L’inhibition par le CRAMP de l’augmentation de la [Ca2+]i en réponse à l’ATP n’était pas médiée par les récepteurs aux peptides formylés car les agonistes de ces récepteurs n’ont pas bloqué cette augmentation. Le CRAMP n’a pas eu d’effet sur l’augmentation de la [Ca2+]i secondaire à l’activation des récepteurs P2X4 par une combinaison d’ATP et d’ivermectine. Nos expériences ont révélé que les récepteurs P2X7 sont couplés à diverses voies de signalisation dans les macrophages et dans les glandes exocrines. Les voies activées diffèrent en fonction du type de cellules. Nous avons également conclu que les peptides antimicrobiens de la famille de cathélicidines ne sont pas des agonistes universels des récepteurs P2X7.

Les neutrophiles jouent un rôle important dans les défenses immunitaires contre l'invasion des bactéries et des virus. Cette fonction est facilitée par l'expression de divers récepteurs à la surface des neutrophiles dont les récepteurs Toll-like (TLR). Les TLR reconnaissent des motifs moléculaires associés à des pathogènes (PAMP) qui sont exprimés sur les agents infectieux, et leur activation induit la médiation de la production de cytokines nécessaires pour le réponse immunitaire efficace. Les neutrophiles expriment divers TLR comme par exemple le TLR1/2 qui est activé par les composants de bactéries Gram-positives comme les peptidoglycane et les lipopeptides, . En plus des TLRs, les neutrophiles expriment des récepteurs P2, qui sont activés par des nucléotides extracellulaires. Plusieurs évidences montrent que les récepteurs P2 régulent des réponses pro-inflammatoires importantes chez le neutrophile. De plus, l'adhérence des neutrophiles à l'endothélium est médiée par une classe de protéines membranaires appelé intégrines dont l’antigène Macrophage-1 (ou αMβ2 intégrine) qui est un récepteur du complément (« CR3 ») composé de CD11b (intégrine αM) et CD18 (intégrine β2). Mac-1 (CD11b/CD18) est l'une des molécules d'adhésion importantes qui régule l'adhérence des neutrophiles à l'endothélium. Des études antérieures ont montré que les récepteurs P2 sont impliqués dans la migration des neutrophiles via la stimulation de la libération de chimiokines. Dans cette maîtrise nous avons cherché à savoir si ces récepteurs sont impliqués dans ces réponses induites par l’activation du TLR1/2. En accord avec un rôle des récepteurs P2, l'induction de l’adhérence des neutrophiles stimulées par un agoniste du TLR1/2 était inhibées par les antagonistes des récepteurs de P2, la suramine et le réactif bleu 2 (RB-2). La participation des récepteurs P2Y4 P2Y1, P2Y6 et P2Y11 ont été exclus avec des antagonistes sélectifs. Comme il n'y a pas d'antagoniste spécifique du récepteur P2Y2, un agoniste spécifique non hydrolysable pour P2Y2 à savoir PSB1114 a été utilisé. PSB1114 a régulé à la hausse l'expression de Mac-1 à la surface des neutrophiles, indiquant que P2Y2 est impliqué dans cette régulation. En outre, UTP et l'ATP, les ligands naturels du P2Y2 ont potentialisés fortement cette réponse induite par un agoniste du TLR1/2 (Pam3CSK4) à faible concentration. Cependant l'ATP et UTP seul ont induit une réponse modéré sur l'adhésion des neutrophiles sur une plaque coaté avec du fibrinogène. Nos résultats suggèrent que le récepteur P2Y2 contrôlent l’induction de l’expression de Mac-1 induite par le TLR1/2 in vitro et nous avons aussi confirmé que tel que nous nous attendions le P2Y2 contrôlait aussi l’adhesion des neutrophiles. / Neutrophils play an important role in immune defences against invading bacteria and viruses. This function is facilitated by the expression of Toll-like receptor (TLR) family members by neutrophils. TLRs recognize pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) that are expressed on infectious agents, and mediate the production of cytokines necessary for the development of effective immunity. Neutrophils express various TLRs. For example TLR1/2 is activated by peptidoglycan and lipopeptide, components of Gram-positive bacteria. In addition to TLR, neutrophil express P2 receptors, those are activated by extracellular nucleotides. There is growing evidence indicating that P2 receptors mediate some important pro-inflammatory responses. Moreover, neutrophil adhesion to endothelium is mediated by a class of membrane proteins called integrins. Macrophage-1 antigen (or integrin αMβ2) is a complement receptor ("CR3") consisting of CD11b (integrin αM) and CD18 (integrin β2) Mac-1(CD11b/CD18 is one of the important adhesion molecules that mediate neutrophil adhesion to the endothelium. Previous studies showed that P2 receptors are involved in neutrophil migration via stimulation of chemokine release and by facilitating chemoattractant gradient sensing. Here, we have investigated whether these receptors are involved in TLR1/2-induced neutrophil activation and adhesion. In line with a role of P2 receptors, neutrophil activation and adhesion induced by a TLR1/2 agonist were inhibited by the P2 receptor antagonists, suramin and reactive blue 2 (RB-2). The involvement of P2Y4 was unlikely as this receptor is insensitive to suramin while P2Y1, P2Y6 and P2Y11 were excluded with selective antagonists. As there is no specific antagonist for P2Y2 receptor, a non-hydrolysable specific agonist for P2Y2 namely PSB1114 was used. PSB1114 up-regulates surface expression of Mac-1 a result that suggests that P2Y2 involved in the regulation of Mac-1. Moreover, UTP and ATP, the natural P2Y2 ligands, markedly potentiated TLR1/2 agonist-induced neutrophil adhesion. Interestingly, ATP and UTP without Pam3CSK4 stimulation have shown a moderate effect on neutrophil adhesion in fibrinogen adhesion assay. Our data suggest that P2Y2 receptors control the TLR1/2 agonist-induced neutrophil adhesion in vitro via up regulation of Mac-1.

L'objectif principal de cette étude consistait à identifier et à caractériser des inhibiteurs de l'activité enzymatique des Nucléosides Triphosphates Diphosphohydrolases (NTPDases) de la membrane cytoplasmique, soient les NTPDase 1, 2, 3 et 8. Ainsi, dans un premier temps, nous avons caractérisé l'inhibition de certains antagonistes des récepteurs P2 sur les NTPDases. Puis, nous avons produit et testé des inhibiteurs spécifiques de ces enzymes, tels des anticorps monoclonaux. Nos résultats nous permettent de conclure que certains antagonistes des récepteurs P2 tels la suramine, le NF279, le réactif bleu-2 sont aussi des inhibiteurs non sélectifs de l'activité enzymatique des formes humaines et murines des NTPDasel, 2, 3 et 8. Parmi les antagonistes testés, le plus puissant s'est avéré être le NF279. Soulignons cependant, qu'il suffit d'une modification chimique de certains de ces antagonistes pour obtenir une inhibition plus sélective de certaines NTPDases. Finalement nous avons produit et caractérisé un anticorps dirigé contre la NTPDase3 humaine qui inhibe spécifiquement cette enzyme. Ce nouvel anticorps monoclonal que nous avons produit au laboratoire représente actuellement le premier inhibiteur spécifique d'une NTPDase. Dans ce travail, nous avons également démontré que cet anticorps monoclonal est très efficace dans différents types d'expérimentation telles le Western blot, l'immunohistochimie et la cytométrie de flux. L'identification et la caractérisation de ces outils permettront une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels les nucléotides extracellulaires, via l'activation des récepteurs P2, modulent des fonctions biologiques importantes telles le développement, la sécrétion endocrinienne, l'inflammation et les réactions immunitaires.

Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés à étudier certaines réponses cellulaires secondaires à l’activation des récepteurs purinergiques P2X dans deux modèles différents, les macrophages péritonéaux et les cellules des glandes sous-maxillaires. Ces cellules contribuent à notre immunité innée, soit tournée vers l’intérieur (macrophages), soit vers l’extérieur (glandes sous-maxillaires).<p><p>Nous avons dans un premier temps confirmé par Western blot et par des dosages de la concentration intracellulaire de calcium ([Ca2+]i) que les deux types de cellules étudiés expriment des récepteurs P2X4 et P2X7 fonctionnels.<p><p>Nous nous sommes alors concentrés sur deux réponses impliquées dans la protection de l’hôte contre les agressions et l’élimination de pathogènes :la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) ainsi que la sécrétion de la cytokine pro-inflammatoire interleukine-1beta (IL-1beta). Nos résultats montrent que la production de ROS en réponse à l’ATP extracellulaire est secondaire à l’activation d’une NADPH oxydase dans les deux types de cellules. Cette réponse est médiée par les récepteurs P2X7 ainsi que, dans les macrophages, par d’autres récepteurs purinergiques comme par exemple les récepteurs P2X4 et des récepteurs P2Y. Dans les glandes exocrines, contrairement aux macrophages, la protéine kinase C ainsi que ERK1/2 interviennent dans l’activation de la NADPH oxydase. <p><p>Par la suite nous avons comparé la régulation de l’expression et de la sécrétion d’IL-1beta par les macrophages et les glandes sous-maxillaires. Nous avons observé que l’IL-1beta est présente dans la salive collectée chez des souris injectées par de la pilocarpine. Des analyses par ELISA, RT-PCR et Western blot montrent que la cytokine est exprimée de manière constitutive par les cellules acineuses et ductales des glandes sous-maxillaires, à un niveau plus élevé que dans les macrophages. Contrairement aux cellules phagocytaires, l’expression de la cytokine dans les cellules des glandes salivaires n’est pas augmentée suite à la stimulation par des lipopolysaccharides. De même, dans ces cellules l’ATP n’a pas provoqué la sécrétion d’IL-1beta malgré l’efflux de K+ secondaire à l’activation des récepteurs P2X7. <p><p>Dans une dernière série d’expériences nous avons évalué les effets du peptide antimicrobien CRAMP sur les macrophages murins. Le CRAMP a inhibé toutes les réponses secondaires à l’activation des récepteurs P2X7 (ouverture du canal cationique, formation de pore, production de ROS, libération d’IL-1beta, d’acide oléique et de lactate déshydrogénase). L’inhibition par le CRAMP de l’augmentation de la [Ca2+]i en réponse à l’ATP n’était pas médiée par les récepteurs aux peptides formylés car les agonistes de ces récepteurs n’ont pas bloqué cette augmentation. Le CRAMP n’a pas eu d’effet sur l’augmentation de la [Ca2+]i secondaire à l’activation des récepteurs P2X4 par une combinaison d’ATP et d’ivermectine.<p><p>Nos expériences ont révélé que les récepteurs P2X7 sont couplés à diverses voies de signalisation dans les macrophages et dans les glandes exocrines. Les voies activées diffèrent en fonction du type de cellules. Nous avons également conclu que les peptides antimicrobiens de la famille de cathélicidines ne sont pas des agonistes universels des récepteurs P2X7.<p><p><p><p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les récepteurs purinergiques P2Y ont un rôle modulateur de la sécrétion d'insuline et constituent une cible potentielle pour la recherche de nouveaux antidiabétiques. Dans le modèle du pancréas isolé perfusé de Rat, dans des conditions fonctionnelles proches de la physiologie, nous avons montré que l'activation de ces récepteurs potentialise l'effet insulino-sécrétoire d'une stimulation glucosée. Cet effet requiert le métabolisme du glucose ; il est probablement lié à une augmentation de la concentration intracellulaire de Ca2+, et est indépendant d'un effet direct sur les canaux potassiques ATP dépendants. Nous avons également étudié les effets pancréatiques de nouveaux agonistes des récepteurs P2Y, synthétisés par l'équipe du Pr B. Fischer : parmi ces dérivés, le 2-méthylthio-ATP-a-S (isomère A) est un insulino-sécrétagogue gluco-dépendant, hautement efficace et puissant (CE50 de 28,1 nmol/l), avec une très bonne sélectivité tissulaire. Par ailleurs, nous avons exploré l'implication des récepteurs P2Y dans la prolifération cellulaire en utilisant un modèle de lignée cellulaire insulino-sécrétrice issue d'insulinome de Rat (lignée INS-1E) : aux doses utilisées, l'ATP-a-S (agoniste du récepteur P2Y) et le GLP-1 entraînent une réponse insulinique comparable, mais une augmentation de l'AMPc intracellulaire d'amplitude différente ; de plus, contrairement au GLP-1, l'ATP-a-S est sans effet sur la prolifération des cellules. Enfin, en collaboration avec l'équipe du Pr C. Gachet, nous avons montré l'implication des récepteurs de sous-type P2Y1 dans la réponse insulinique d'îlots pancréatiques de Souris. Nos travaux ont donc permis d'améliorer les connaissances sur les récepteurs purinergiques P2Y des cellules ß pancréatiques en ce qui concerne leurs mécanismes d'action, leurs effets sur l'insulino-sécrétion et sur la prolifération cellulaire ; nous avons également contribué au développement d'agonistes spécifiques, potentiellement intéressants pour le traitement du diabète de type 2. / P2Y purinergic receptors play a role in the modulation of insulin secretion and represent a potential therapeutic target for new antidiabetic drugs. In the model of isolated perfused rat pancreas, in functional conditions close to physiology, we have shown that the activation of these receptors amplify the glucose-induced insulin secretion. This effect requires the metabolism of glucose; it is probably related to a rise in intracellular Ca2+ concentration, and is independent from a direct effect on ATP-dependent potassium channels. We have also studied the pancreatic effects of new P2Y receptor agonists, synthesized by the group of Prof. B. Fischer: among these compounds, 2-methylthio-ATP-a-S (A isomer) is a glucose-dependent insulin secretagogue, with high efficacy and potency (EC50 at 28.1 nmol/l), and with very good tissue selectivity. On the other hand, we have investigated the implication of P2Y receptors in cell proliferation, using a model of insulin secreting cell line from rat insulinoma (INS-1E cell line): at the doses used, ATP-a-S (a P2Y receptor agonist) and GLP-1 induce a similar insulin response, but an increase in intracellular cAMP of different magnitude; moreover, in contrast to GLP-1, ATP-a-S is ineffective on cell proliferation. Finally, in collaboration with the group of Prof. C. Gachet, we have shown that the P2Y1 receptor subtype was involved in the insulin response of mice pancreatic islets. Thus, our studies contributed to the improvement of knowledge on P2Y purinergic receptors of pancreatic ß-cells, as regards their mechanisms of action, their effects on insulin secretion and on cell proliferation; we also contributed to the development of specific agonists, potentially interesting for the treatment of type 2 diabetes.

Titre de l'écran-titre (visionné le 7 septembre 2023) / Les cellules épithéliales qui tapissent la lumière de l'épididyme travaillent de manière concertée afin d'établir un microenvironnement propice pour la maturation et le stockage des spermatozoïdes. Nous avons précédemment démontré que l'ATP, qui est sécrétée par les cellules principales de l'épididyme, fait partie d'un réseau de communication extracellulaire qui mène ultimement à la sécrétion de protons par les cellules claires avoisinantes. Le processus d'acidification luminale est nécessaire pour maintenir les spermatozoïdes dans un état de dormance pendant leur transit dans l'épididyme. Nos travaux visent à étudier la régulation autocrine des cellules principales, en identifiant les transporteurs impliqués dans le processus de sécrétion d'ATP ainsi que leur réponse à l'ATP extracellulaire. Nous avons observé une sécrétion d'ATP constitutive par la lignée de cellules principales épididymaires (DC2) qui était inhibée de façon significative par le Probénécide (PBN), un inhibiteur de la pannexine-1 (PANX-1), et par l'antagoniste de P2X7, A438079. Nous avons aussi confirmé que CFTR est un modulateur de la sécrétion d'ATP. De plus, lorsque les inhibiteurs étaient utilisés en combinaison (CFTRᵢₙₕ₁₇₂ + PBN, A438079 + PBN et CFTRᵢₙₕ₁₇₂ + A438079), aucune inhibition additionnelle de la sécrétion basale d'ATP n'a été détectée, ce qui suggère que PANX-1, P2X7 et CFTR moduleraient un mécanisme commun de sécrétion d'ATP par les cellules DC2. Par ailleurs, l'ajout d'ATPɣS (analogue non-hydrolysable de l'ATP) a induit une augmentation significative des niveaux de calcium intracellulaire (Ca²⁺ᵢ), qui était réduite sans être complètement abolie en absence de calcium dans le milieu extracellulaire. Ces résultats suggèrent une régulation autocrine des cellules principales via l'activation de voies dépendantes du Ca²⁺ᵢ qui impliquerait à la fois les récepteurs P2X et P2Y. Nous procédons actuellement à l'identification des sous-types de récepteurs P2 responsables de l'augmentation du Ca²⁺ᵢ induit par l'ATP dans les cellules DC2. / Epithelial cells lining the epididymis work in a concerted manner to establish an optimal luminal environment for the maturation and storage of spermatozoa. We previously showed that ATP, secreted from principal cells (PCs), is part of a complex extracellular communication network that ultimately leads to activation of neighboring clear cells (CCs). In particular, ATP and its hydrolysis product adenosine stimulate proton secretion by CCs via apical accumulation of the proton pump V-ATPase. Luminal acidification maintains sperm in a quiescent state during their transit in the epididymis. Here we explored the autocrine regulation of PCs by dissecting the transporters involved in ATP secretion, as well as their response to extracellular ATP. Constitutive ATP secretion by the epididymal principal cell line (DC2) was observed, which was significantly inhibited by the pannexin-1 (PANX-1) inhibitor, probenecid (PBN), and the P2X7 antagonist A438079. We also confirmed that CFTR is a modulator of ATP secretion by using the CFTRᵢₙₕ₁₇₂. When inhibitors were applied together (CFTRᵢₙₕ₁₇₂ + PBN, A438079 + PBN, and CFTRᵢₙₕ₁₇₂ + A438079), no additional inhibition was detected on basal levels of ATP release. Furthermore, our results showed that addition of ATPɣS (non-hydrolysable form of ATP) significantly increased intracellular calcium (Ca²⁺ᵢ) levels, indicating that PCs are regulated in an autocrine manner through ATP signaling. Our results also indicate the participation of both P2X receptors and P2Y receptors subtypes in this response to luminal ATP. Our study suggests that P2X7, PANX-1 and CFTR modulate a common ATP release mechanism in the epididymis, and that ATP participates in PCs autocrine regulation via activation of Ca²⁺⁻dependent pathways. We are currently examining the participation of P2 receptor subtypes in the ATP-induced Ca²⁺ᵢ increase.

La réaction inflammatoire est un processus complexe et essentiel à la défense de l'hôte contre l'infection et le dommage tissulaire. Le déclenchement de cette réponse s'effectue suite à l'activation des récepteurs «Toll-like» (TLRs) par des motifs moléculaires associés aux pathogènes (PAMPs). Cette activation entraine la sécrétion de médiateurs inflammatoires solubles qui servent à recruter les cellules immunes au site de l'infection. Les neutrophiles sont les leucocytes circulants les plus abondants et sont les premiers arrivés au site inflammatoire/infectieux afin d'éliminer les micro-organismes. Le recrutement du neutrophile est un processus finement régulé qui nécessite d'abord son interaction avec l'endothélium vasculaire pour le franchir et ensuite se rendre au site inflammatoire via un processus appelé chimiotaxie. Au cours de cette dernière décennie, des études ont montré que les nucleotides tels que l'ATP sont relâchés par les cellules activées, lésées et/ou stressées, et tout particulièrement au site inflammatoire où ils agissent comme des signaux de danger ou des motifs moléculaires associés aux dommages (DAMPs). Une fois à la surface des cellules, ils entraînent des réponses immunes via l'activation des récepteurs P2. Durant mes études doctorales, nous avons montré que la relâche et l'action des nucleotides étaient impliquées dans les réponses suscitées par l'activation des TLRs. Plus particulièrement, nous avons mis en évidence un rôle central des nucleotides extracellulaires et de l'activation des récepteurs P2 dans différents mécanismes de contrôle de la migration des neutrophiles en réponse à des PAMPs. Nous avons montré que les nucleotides extracellulaires en activant les récepteurs P2 contrôlent la migration des neutrophiles via la sécrétion de l'interleukine-8 (IL-8) produite par les monocytes humains. Nous avons aussi démontré que la production de l'IL-8 par les monocytes activés par les ligands de TLR2 et TLR4 requiert l'activation concomitante des récepteurs P2 par les nucleotides extracellulaires. De plus, nous avons montré que les nucleotides ne sont pas uniquement impliqués dans la production d'IL-8 mais sont également nécessaires dans la chimiotaxie des neutrophiles induite par l'IL-8. Les études in vitro et in vivo présentées dans ma thèse montrent que les nucleotides extracellulaires contrôlent également la migration transendothéliale des neutrophiles induite par le ligand de TLR4 en agissant sur les cellules endothéliales. Les travaux présentés dans cette thèse contribuent à définir de nouveaux mécanismes utilisés par les nucleotides extracellulaires pour réguler le recrutement des neutrophiles lors de la réponse infectieuse et/ou inflammatoire.

Les lésions de la moelle épinière (LME) entraînent l’activation de mécanismes inflammatoires impliquant les cellules gliales et les cytokines. Les travaux présentés dans cette thèse avaient pour but d’identifier les cellules et molécules responsables de l’initiation de ces mécanismes pouvant entraîner des dommages tissulaires ou stimuler la réparation. Nous avons donc examiné le rôle du récepteur purinergique P2X4R et des cytokines IL-1α et IL-1β dans le recrutement des cellules immunitaires innées, l’étendue de la lésion et la récupération locomotrice suite à une LME. Dans un premier temps, nous avons démontré que P2X4R est exprimé par les neurones de la moelle épinière et que l’activation de ce récepteur suite à une LME entraîne le clivage de la caspase-1 en sa forme active et la production de la forme mature de l’IL-1β. Ainsi, l’absence de P2X4R chez la souris a provoqué une diminution des niveaux d’IL-1β, réduisant par le fait même le nombre de neutrophiles et monocytes pro-inflammatoires, dits M1, au site de lésion. Les souris P2X4R-KO ont aussi présenté une meilleure récupération locomotrice lors des tests comportementaux effectués, suggérant que P2X4R joue un rôle essentiel dans la neurodégénérescence suite à une LME. De plus, nous avons démontré que l’IL-1α est exprimée rapidement chez la microglie suite à la lésion et qu’il s’en suit l’expression de l’IL-1β par les neutrophiles et les monocytes M1 infiltrants. Malgré le fait que ces 2 cytokines semblent déclencher des effets inflammatoires similaires, les souris IL-1α-KO ont présenté de meilleures fonctions locomotrices aussitôt qu’à 1 jour post-lésion comparativement aux souris sauvages et IL-1β-KO. L’analyse du transcriptome par micropuces à ADN a permis d’identifier plusieurs gènes régulés significativement chez les souris IL-1α-KO tel que le facteur de survie neuronale TOX3. Nous avons confirmé par immunofluorescence que TOX3 est surexprimé chez les oligodendrocytes CC1+ des souris IL-1α-KO. Ces résultats suggèrent que les oligodendrocytes de ces souris seraient moins sensibles à la mort cellulaire suite à la lésion, entraînant ainsi une meilleure récupération locomotrice ainsi que la préservation de la matière blanche de la moelle épinière. / Spinal cord injury (SCI) leads to neuroinflammation-mediated damage and repair. The work presented in this thesis studied the cells and molecules initiating the inflammatory response in the injured spinal cord, in particular glial cells and cytokines. We investigated the role of purinergic receptor P2X4R and cytokines of the IL-1 family, IL-1α and IL-1β, in neutrophil and proinflammatory (M1) monocyte recruitment, tissue damage and locomotor function recovery after SCI. First, we showed that P2X4R is expressed in neurons of the normal spinal cord, and that activation of this receptor after SCI induces caspase-1 cleavage and production of mature IL-1β. We provided evidence that P2X4R-KO mice have impaired caspase-1 activation, resulting in decreased IL-1β levels and reduced neutrophil and M1 monocyte infiltration. Importantly, P2X4R-KO mice exhibited significant improvements in tissue sparing and locomotor behavior. These results suggest that P2X4R plays an essentiel role in neurodegeneration after SCI. Next, we showed that IL-1α is rapidly produced by microglia after SCI, and that this is followed by production of IL-1β by infiltrating neutrophils and monocyte-derived M1 macrophages. Despite the fact that the infiltration of these immune cell types was equally reduced in IL-1α-KO, IL-1β-KO and WT mice, IL-1α-KO mice exhibited significantly better locomotor recovery as early as day 1 post-SCI compared to the other two mouse lines. Transcriptome analysis of SCI tissue identifed transcripts that were specifically regulated in IL-1α-KO mice exclusively, including the neuronal survival factor TOX3. We confirmed by immunofluorescence that TOX3 is overexpressed by CC1+ oligodendrocytes from IL-1α-KO mice. These results suggest that oligodendrocytes from these mice would be less sensitive to cell death after injury, thus leading to sparing of spinal cord white matter and better functional recovery.