Dans cette étude, par une approche de type "génome entier", les profils d'expression génique des macrophages du tissu adipeux viscéral (ATM) et ceux des macrophages issus de la différenciation in vitro de monocytes (MDM) circulants, provenant d’un même individu obèse, ont été comparés à l'état basal. Nos résultats ont permis d’identifier plusieurs voies de signalisation différemment exprimées entre ces deux types cellulaires. En particulier des cytokines inflammatoires et leurs récepteurs, des composants de la matrice extracellulaire de même que des molécules attractantes telles que les chimiokines de type CCL et CXCL, sont fortement exprimés dans les ATM. Fait intéressant, les protéines appartenant à ces voies ont été retrouvées sécrétées dans le milieu conditionné provenant de la culture des ATM, ou en concentrations élevées dans le sérum des patients obèses comparés à celui de patients minces. Nous avons voulu valider les différences observées, en reconstituant l’environnement obésogène des ATM dans le TA grâce à l’utilisation de "co-cultures" indirectes de préadipocytes et de MDM. Dans leur ensemble, nos résultats montrent que les ATM ont un profil génomique et fonctionnel qui ressemble à celui des macrophages associés aux tumeurs (TAM). De plus, nous retrouvons au sein des gènes spécifiquement exprimés par les ATM une surexpression et une activation des facteurs de transcription NF-kB, HIF1a et STAT-3, connus comme impliqués dans le développement des cancers et qui sont à l’origine de la plasticité des TAM. Dans ce contexte, les Liver X Receptors (LXR) a et b, de même que les Peroxisomes Proliferator-Ativated Receptor gamma (PPARg) sont des récepteurs nucléaires exprimés dans les MDM qui apparaissent comme des cibles thérapeutiques de grand intérêt du fait de leurs propriétés anti-inflammatoires. Le second objectif de notre étude a été de savoir, toujours par une approche de type "génome entier", si les ATM et les MDM répondent différemment aux agonistes de LXR. De nouveaux gènes cibles de LXR spécifiques des ATM, ont été identifiés et en particulier nous montrons que les chimiokines ligands CXCL5 et CXCL11 surexprimés dans les ATM (et impliquées dans les cancers), sont négativement régulés par les agonistes de LXR. De plus, notre étude nous a permis d’analyser le rôle des LXR dans la modulation du "cross-talk" entre ATM et adipocytes en évaluant l’influence des facteurs sécrétés par les ATM, préalablement traités ou non par les agonistes des LXR, sur le métabolisme adipocytaire. En effet, nos travaux démontrent que le milieu conditionné des ATM traités par les ligands de LXR restaure partiellement l'expression de gènes impliqués dans la lipogenèse et le métabolisme du glucose e diminue l’expression des gènes impliqués dans la réponse inflammatoire dans les adipocytes.Dans une autre partie de notre étude, la capacité de PPARg et/ou de LXR à réguler l’expression de la visfatine dans les macrophages a été analysée, de même que l’influence de cette régulation sur sa sécrétion et sur la production intracellulaire de NAD+. Au sein du TA, les ATM sont la principale source de visfatine dont l'implication dans le développement de certaines pathologies dont le DT2 est largement reconnue. La visfatine (Nampt) est une adipokine pro-inflammatoire mais aussi une enzyme assurant la synthèse du NAD+, cofacteur ou substrat de nombreuses enzymes cellulaires. Nos résultats permettent de montrer que l’activation de LXR ou de PPARg par leurs ligands entraîne respectivement une diminution ou une augmentation de l'expression génique de la visfatine. L’augmentation de l’expression de l’ARNm de la visfatin suite à l’activation de PPARg s’accompagne d’une augmentation de l’expression protéique et de la sécrétion. / X

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

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

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Les œstrogènes sont impliqués dans le développement et l'homéostasie de nombreux tissus reproducteurs et extra-reproducteurs et influencent de nombreux processus physiologiques et pathologiques. L'action des œstrogènes est relayée majoritairement par le récepteur des œstrogènes ERα dont l'action nucléaire conduit à la régulation transcriptionnelle de ses gènes cibles alors que son activation membranaire induit différentes voies de signalisations cytoplasmiques. Le but de ce travail de thèse a été d'évaluer in vivo les rôles respectifs des effets nucléaires et membranaires dans différents processus physiologiques (modulation de la fertilité, vasculo-protection, prolifération endométriale) ou pathologiques (angiogenèse tumorale) en réponse au 17β-œstradiol (E2). Différents modèles de souris transgéniques ont été utilisés, notamment les souris C451A-ERα présentant une mutation du site de palmitoylation nécessaire à l'adressage membranaire de ERα. Nous avons ainsi pu mettre en évidence la part respective des effets membranaires et nucléaires de ERα dans différents tissus. / Estrogen Receptor ERα is a nuclear receptor, which regulates many physiological functions through estradiol (E2) binding on two cellular sub-localizations: Nuclear ERa is implicated in the regulation of gene expression while membrane ERα (targeting through Cys451 palmitoylation) activates kinase signaling. The main objective of my PhD thesis was to investigate the respective roles of membrane and nuclear ERα signaling in physiological functions (fertility, vascular protection, uterine proliferation) or pathological functions (tumoral angiogenesis) in response to 17β-estradiol, pharmacological tools (EDC, Estrogen Dendrimer Conjugate) or selective ligand as tamoxifen or Estetrol (E4). Two complementary mouse models were used to delineate their respective functions of membrane and nuclear ERa signaling in vivo: ERα-AF20 mice with specific deletion of the AF2 transactivation function necessary to recruit transcriptional coactivators; C451A-ERα mice with specific mutation of the palmitoylation site of ERα necessary for membrane targeting. Furthermore, the specific role of ERα methylation, occurring on Arg264 and essential for ERα/Src/PI3K complex formation, has been evaluated in vivo using mice R264A-ERα. This work demonstrates for the first time the respective role of membrane and nuclear ERα signaling in vivo. We have highlighted some tissue-specific roles of nuclear and membrane signaling in uterus and vascular protection respectively, but also in fertility. These findings contribute to a better understanding of the molecular ERα signaling in vivo which is of major importance for the design of new SERMs (Selective ER Modulators).

DANS L'ETUDE DES PROCESSI D'EVOLUTION DU DEVELOPPEMENT, LES FACTEURS DE TRANSCRIPTION SONT IMPORTANTS CAR ILS REGULENT L'EXPRESSION GENIQUE AU COURS DU DEVELOPPEMENT. PARMI CES FACTEURS, LES RECEPTEURS NUCLEAIRES (RNS) ONT UN STATUT PARTICULIER CAR LEUR ACTIVITE EST REGULEE PAR UN LIGAND. DURANT MA THESE, JE ME SUIS INTERESSEE A L'EVOLUTION DES RNS CHEZ LES CHORDES (TELS QUE LES VERTEBRES, LES TUNICIES ET L'AMPHIOXUS) EN ETUDIANT DEUX RNS PARTICULIERS : LES RECEPTEURS AUX OESTROGENES (ER) ET AUX HORMONES THYROÏDIENNES (TR), CHEZ L'AMPHIOXUS BRANCHIOSTOMA FLORIDAE. AINSI, J'AI ETUDIE LE ROLE DE TR DANS L'EVOLUTION DE LA METAMORPHOSE CHEZ LES CHORDES. BIEN QUE LA PLUPART DES CHORDES METAMORPHOSENT, LES MODIFICATIONS MORPHOLOGIQUES CORRESPONDANTES SONT TRES VARIABLES D'UNE ESPECE A L'AUTRE. CETTE VARIABILITE MORPHOLOGIQUE SE REFLETE-TELLE DANS LE DETERMINISME MOLECULAIRE DE LA METAMORPHOSE ? CE DERNIER EST ENCORE MAL CONNU EN DEHORS DES MODELES VERTEBRES CLASSIQUES CHEZ QUI LA METAMORPHOSE EST INDUITE PAR LA FIXATION DES HORMONES THYROÏDIENNES (HTS) SUR TR. PAR DES APPROCHES BIOINFORMATIQUES ET BIOCHIMIQUES, J'AI ETABLI QUE LE PROTOCHORDE AMPHIOXUS PRODUIT DES HTS PAR UNE VOIE METABOLIQUE HOMOLOGUE A CELLE DES VERTEBRES. J'AI ALORS MONTRE QUE LES HTS REGULENT LA METAMORPHOSE DE L'AMPHIOXUS, EN MODULANT L'ACTIVITE DE TR, COMME CHEZ LES VERTEBRES. J'AI AINSI PROPOSE QUE LA CONSERVATION DU DETERMINISME MOLECULARE (LE COUPLE TH/TR) DE LA METAMORPHOSE CHEZ LES CHORDES EN REVELE L'HOMOLOGIE, ALORS QUE LES AUTRE PARTIES DE LA VOIE DE REGULATION ONT ETE MOINS CONSERVEES AU COURS DE L'EVOLUTION ET EXPLIQUENT LA DIVERSITE MORPHOLOGIQUE QUE L'ON OBSERVE DE NOS JOURS.

RORα (Retinoic acid receptor related Orphan Receptor α) est un récepteur nucléaire<br />dont la perte de fonction entraîne chez la souris staggerer - entre autres phénotypes - une<br />sévère ataxie cérébelleuse. RORα a longtemps été considéré comme un récepteur nucléaire<br />orphelin, cependant, le cholestérol (ou un de ses dérivés) semble être un ligand physiologique<br />de ce récepteur.<br />Le mutant staggerer, identifié dès 1962 par Sidman, Lane et Dickie, présente une<br />hypoplasie cérébelleuse liée à l'absence de la grande majorité des cellules de Purkinje, ainsi<br />que des grains du cervelet. L'expression de la mutation staggerer dans les cellules de Purkinje<br />conduit à leur mort massive pendant le développement, et les cellules de Purkinje survivantes<br />chez l'adulte présentent d'importantes anomalies de différenciation. Par ailleurs, à l'état<br />hétérozygote, le mutant staggerer présente une diminution de la survie des cellules de<br />Purkinje ainsi que des anomalies de différenciation au cours du vieillissement.<br />Le phénotype cérébelleux des mutants homozygote et hétérozygote staggerer<br />suggère que RORα est impliqué dans la survie et/ou la différenciation des cellules de Purkinje<br />au cours du développement et du vieillissement. Au cours de cette thèse, nous avons donc<br />tenté de déterminer le rôle de RORα dans la survie et la différenciation dans des neurones<br />corticaux et/ou dans des cellules de Purkinje, en étudiant l'effet de sa surexpression dans ces<br />processus.<br />Afin de surexprimer RORα, nous avons construit un vecteur lentiviral exprimant<br />l'isoforme humaine RORα1. Ce vecteur nous a permis de transduire avec une très grande<br />efficacité des neurones corticaux en culture primaire ainsi que les cellules de Purkinje en<br />culture organotypique.<br />Dans une première étude, nous avons cherché à déterminer si RORα pouvait exercer<br />un rôle dans la survie neuronale. Dans ce but, nous avons évalué la survie de neurones<br />corticaux surexprimant ou non RORα et soumis à un stress oxydatif entraînant l'apoptose des<br />neurones. RORα protège les neurones en diminuant le stress oxydatif causé par ces inducteurs<br />pro-apoptotiques. L'expression des deux enzymes Glutathion peroxydase 1 et Peroxiredoxine<br />6 est augmentée dans les neurones qui surexpriment hRORα1, et semble partiellement médier<br />l'effet neuroprotecteur de RORα. Nous avons par ailleurs évalué et comparé la survie des<br />cellules de Purkinje en culture organotypique qui expriment RORα de façon endogène, ou qui<br />surexpriment hRORα1, et nos résultats suggèrent que la surexpression de RORα a également<br />un effet neuroprotecteur dans ces cellules.<br />Dans une seconde étude, afin de déterminer le rôle de RORα dans la différenciation<br />des cellules de Purkinje, nous avons analysé en culture la progression de la différenciation<br />dendritique précoce de cellules de Purkinje en fonction de l'expression de RORα. RORα est<br />crucial pour l'étape de régression des neurites des cellules de Purkinje au stade bipolaire<br />embryonnaire. Alors que l'absence de RORα chez les mutants homozygotes staggerer<br />entraîne un arrêt de la différenciation des cellules de Purkinje à ce stade (les cellules de<br />Purkinje ne parviennent pas à entamer la régression des neurites), la surexpression de<br />hRORα1 accélère l'étape de régression. Cette étape de régression est totalement dépendantede l'expression de protéines RORα fonctionnelles et cet effet est vraisemblablementintrinsèque. Nous montrons enfin que l'hormone thyroïdienne accélère la différenciationdendritique précoce des cellules de Purkinje, et que RORα semble contribuer à ce processus.<br />L'ensemble de ces résultats montre que RORα intervient de façon cruciale à la foisdans la survie et dans la différenciation des cellules de Purkinje dans une étape très précoce de<br />leur développement post-natal.

L'acide rétinoïque (AR) joue un rôle important dans plusieurs processus cellulaires à travers la régulation de la différentiation cellulaire, de la prolifération et de l'apoptose. Ces propriétés sont à la base de l'utilisation de l'AR dans le traitement de plusieurs cancers dont la leucémie aiguë promyélocytaire. Décrypter comment l'AR contrôle l'expression de gènes spécifiques est un défi permanent pour l'étude des cancers. Les effets de l'AR sont médiés in vivo principalement par les récepteurs à l'acide rétinoïque (RARs). Il a été récemment démontré que la phosphorylation des RARs par différentes kinases est une étape nécessaire dans la régulation de leurs fonctions. Dans ce contexte, ma thèse a porté sur l’étude des mécanismes moléculaires de la régulation par phosphorylation des RARs. Nous nous sommes intéressés en particulier à deux aspects : l’effet de la phosphorylation sur le domaine de liaison au ligand (LBD) et sur le domaine N-terminal (NTD). Dans le cas du LBD, la phosphorylation induit la fixation de la Cycline H qui est une sous-unité du facteur de transcription TFIIH, alors que la phosphorylation du NTD induit une diminution d’affinité de liaison à la Vinexine beta qui est un co-répresseur. Nous avons étudié les effets de la phosphorylation par des simulations de dynamique moléculaire. Cette technique permet de caractériser la dynamique structurale et de quantifier les interactions qui stabilisent les états phosphorylés et non phosphorylés. Ce projet a permis de définir les bases moléculaires de la communication entre le RA et les cascades de phosphorylation et d’obtenir des informations originales sur des mécanismes régulateurs d’une grande importance. / Retinoic Acid (RA) plays a critical role in many cellular processus through regulatory effects on cellular differentiation, proliferation and apoptosis. This proprety is at the basis of RA therapy in the treatment of several diseases and cancers such as Acute Promyelocytic Leukemia. Deciphering how RA controls the expression of specific subsets of genes is therefore a permanent challenge in oncology. The effects of RA are mediated in vivo by the retinoic acid receptor (RAR), which consistsof three subtypes. A new concept has recently emerged according to which phosphorylation of RARs by different kinases is a necessary step in the regulation of their function. In this context, the specific aim of this thesis was the elucidation of the molecular mechanisms of the regulation of RAR mediated by phosphorylation. In particular, we focused on two aspects, the effects of phosphorylation of the ligand binding domain (LBD) and the effects on the N-terminal domain (NTD). In the case of the LBD, phosphorylation enhanced binding to cyclin H, a component of the TFIIH transcription factor, while phosphorylation of the NTD decreased binding to vinexinB, a corepressor protein. We used molecular dynamics simulations to characterize the structural dynamics of these proteins in both phosphorylated and unphosphorylated states and to quantify theirinteractions. From this project, we were able to define the molecular basis of the communication between RA-induced phosphorylation cascades and regulatory mechanisms of high importance.

Le récepteur nucléaire HNF4α est un facteur de transcription qui contrôle l’expression des gènes au niveau de l’épithélium de l’intestin et du côlon. Récemment associé au cancer colorectal, HNF4α pourrait réguler des processus importants pour la survie des cellules cancéreuses. Son rôle dans le cancer colorectal est toutefois controversé, ce qui compromet son utilisation en tant que cible thérapeutique. Par contre, les fonctions de HNF4α au côlon sont accomplies par deux différentes classes d’isoformes (P1 et P2) qui ont été très peu caractérisées jusqu’à présent. Pour clarifier le rôle de HNF4α, nous avons donc évalué les fonctions spécifiques de ses isoformes P1 et P2 dans le cancer colorectal. Nous avons observé que l’expression des isoformes P1 de HNF4α est localisée dans la région supérieure différenciée des cryptes du côlon alors que celle des isoformes P2 dans la région inférieure proliférative. Au cours du cancer colorectal, l’expression des isoformes P1 est inhibée au niveau de leur ARNm par l’activation de la β-caténine alors que l’expression des isoformes P2 est maintenue. Pour vérifier si ces isoformes ont des fonctions spécifiques dans le cancer colorectal, nous avons déterminé par ChIP-seq et RNA-seq leur gènes cibles spécifiques chez les Caco2/15. Les résultats suggèrent que les isoformes de HNF4α régulent des réseaux de gènes distincts permettant aux isoformes P1 d’influencer le métabolisme énergétique et aux isoformes P2 les mécanismes moléculaires associés au développement du cancer colorectal. De plus, plusieurs des partenaires protéiques des isoformes P2 identifiés par GFP-Trap et BioID chez les cellules cancéreuses sont associés aux mécanismes de réparation des dommages à l’ADN suggérant un nouveau rôle pour HNF4α. Notre étude suggère donc que les isoformes P1 et P2 de HNF4α régulent des réseaux de gènes différents dans le cancer colorectal. L’inhibition des isoformes P1 par la β-caténine pourrait permettre d’adapter le métabolisme aux besoins des cellules cancéreuses alors que le maintien de l’expression des isoformes P2, favoriser l’activité des voies oncogéniques et contribuer à la réponse aux dommages à l’ADN.