La contraction du muscle cardiaque et squelettique est activée par la libération du calcium (Ca²[indice supérieur +]) du réticulum sarcoplasmique (RS), en réponse à la dépolarisation du sarcolemme pendant la propagation du potentiel d'action (PA) le long des tubules transverses (tubules T). Ce processus s'appelle le couplage excitation-contraction (couplage EC). Le couplage EC dans le muscle cardiaque est différent de celui squelettique en ce sens qu'il nécessite du Ca²[indice supérieur +] extracellulaire ce qui n'est pas le cas dans le couplage EC dans le muscle squelettique. Le but de mon projet de Maîtrise a été principalement de développer et de perfectionner une nouvelle méthode de mesure de la concentration totale de Ca²[indice supérieur +] dans le muscle cardiaque et le muscle squelettique ([Ca[indice inférieur T]]MUSCLE) de différentes espèces (rats, souris et grenouilles); dont la plus grande fraction est emmagasinée à l'intérieur du RS. Cette mesure quantitative a pour objectif à long terme, dans le cas du muscle cardiaque de comprendre les résultats apparemment contradictoires concernant le mécanisme principal de couplage EC et dans le cas du muscle squelettique, de confirmer que la concentration totale de Ca²[indice supérieur +] dans la préparation des cellules isolées correspond au niveau physiologique. De surcroît, dans ce dernier cas, la [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE dans les fibres musculaires squelettiques de grenouille obtenu avec la technique de EGTA-Rouge de phénol effectué par Pape et al. (1995) est similaire à celle obtenue à partir de cette nouvelle méthode dans le muscle squelettique entier. Les résultats obtenus en relation avec le poids du muscle sur les souris C57BL6 montrent qu'il y a une grande dépendance du contenu total de Ca²[indice supérieur +] sur le poids du muscle. En effet, le poids du muscle varie de 12.7 mg à 5.2 mg ce qui correspond à 1.34 mM et 4.14 mM respectivement. Ces résultats suggèrent la possibilité d'un mécanisme pour la régulation du [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE où le plus petit muscle augmente [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE afin d'augmenter sa force spécifique (force normalisée pour la grandeur) pour produire une force similaire aux muscles plus grands. La calséquestrine est une protéine qui tamponne le Ca²[indice supérieur +] à l'intérieur du RS est la source principale de Ca²[indice supérieur +] impliquée dans le couplage EC. En effet, Fenelon et al. (2012) ont estimé que 95% du Ca²[indice supérieur +] dans le RS est lié, avec 5% dans le forme libre (i.e. Ca²[indice supérieur +]), et que plus de 80% du Ca²[indice supérieur +] lié paraît être associé avec la calséquestrine. La raison principale pour développer cette nouvelle méthode a été d'évaluer si le contenu total de Ca intracellulaire est largement réduit dans les muscles KO en CSQ afin de mieux résoudre la controverse sur ce sujet. Contrairement à nos attentes [Ca[indice inférieur T]]MUSCLE a été proche de 2mM dans les muscles contrôles, ce qui est proche de la moyenne mesurée pour les muscles KO en CSQ. Notre hypothèse est qu'il y a une "uprégulation" d'une ou plusieurs protéines de liaison de Ca²[indice supérieur +] dans le RS.

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

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative incurable. Environ 10% des cas de SLA sont familiaux (SLAF) et 90% sont sporadiques (SLAS). À l'heure actuelle, des mutations dans les gènes SOD1 et TARDBP demeurent parmi les principales causes de SLAF. Plusieurs évidences tendent à attribuer aux facteurs environnementaux une place de plus en plus importante dans l'identification de causes probables de la SLAS. Cependant, notre compréhension des mécanismes menant à des anomalies dans ces gènes ou à l’exposition à divers facteurs environnementaux et à la mort des neurones moteurs reste limitée. À ce jour, aucun traitement efficace n’a encore été décrit pour la SLA. C’est pourquoi le développement d’une immunothérapie avec des anticorps anti-SOD1 mal repliée spécifiques nous permettra de mieux comprendre les mécanismes et les causes environnementales susceptibles d’être impliqués dans la SLAS. Ceci ouvrira de nouvelles perspectives diagnostiques et thérapeutiques pour le traitement de cette maladie encore incurable. / Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease. About 10% of cases are familial (FALS) and 90% are sporadic (SALS). Currently, mutations in SOD1 and TARDBP genes are among the main causes of FALS. Many evidences suggest that environmental factors can be an important element in the identification of probable SALS causes. However, our comprehension of mechanisms leading to mutations in these genes or exposure to different environmental factors, to the death of motor neurons is still limited. Currently, there is not efficient cure for ALS. The development of an immunotherapy with specific anti-misfolded SOD1 antibodies will therefore help us to understand the mechanisms and environmental factors that may be involved. This can lead to new perspectives for early diagnosis and prognosis, and new therapeutic approaches for this yet incurable disease.

Le facteur de transcription Androgen Induced-bZIP (AlbZIP) est un membre de la famille ATF/CREB, plus précisément de la sous-famille CREB3. Sa découverte remonte au début des années 2000 où sa régulation par les androgènes fut démontrée, de même que son expression abondante dans le tissu prostatique. À l'image des facteurs ATF/CREB, AlbZIP possède un domaine d'activation de la transcription en N-terminal, un domaine bZIP et un domaine transmembranaire lui permettant de s'ancrer dans la membrane du reticulum endoplasmique. La structure et la localisation d'AIbZIP suggèrent qu'il puisse être clivé par le mécanisme Regulated Intramembrane Proteolysis (RIP) un mécanisme de clivage auquel sont soumis des facteurs ATF/CREB tels qu'ATF6. Ce clivage survient suite à un stress du reticulum endoplasmique (RE) qui peut être causé par différents stimuli qui perturbent l'homéostasie du RE. Les travaux présentés dans cette thèse visent l'identification de la fonction d'AIbZIP dans le stress du reticulum endoplasmique des cellules prostatiques cancéreuses. Mes objectifs étaient de découvrir des stimuli capables d'induire son clivage et d'identifier et de caractériser ses cibles transcriptionnelles suite à sa translocation au noyau. J'ai d'abord modifié le système d'expression inductible RheoSwitch et j'ai caractérisé son effet sur les cellules prostatiques cancéreuses LNCaP. Ce système s'est avéré être un outil efficace puisqu'il n'affecte pas le phénotype des LNCaP et il a été essentiel à la réalisation des travaux sur AlbZIP. J'ai ensuite mis en évidence le clivage d'AIbZIP par des agents qui causent une diminution de la concentration calcique au RE. Le système RheoSwitch modifié a permis de produire des cellules exprimant une forme active recombinante d'AIbZIP qui ont servi à la réalisation de micropuces Affymetrix. Ces puces ont permis l'identification des gènes cibles d'AIbZIP tel que le facteur de transcription CREB3. AlbZIP active l'expression de CREB3 par le biais d'éléments de réponse similiares à ERSE et CRE situés dans le promoteur du gène. Lors du traitement des cellules LNCaP avec l'ionophore de calcium A23187, on observe successivement le clivage d'AIbZIP, l'induction de l'expression de CREB3 et son clivage, ce qui suggère une chronologie dans l'activation des deux facteurs. La réponse au stress débute donc avec la forme active d'AIbZIP, suivie d'une co-existence des formes nucléaires d'AIbZIP et CREB3 pour se terminer par la présence de CREB3. CREB3 est en mesure d'activer sa propre transcription. Le stress causé par A23187 est en mesure d'activer AlbZIP et CREB3 qui se trouvent alors seuls ou simultanément au noyau. Il est donc possible qu'ils partagent des cibles communes, tout en ayant leurs cibles uniques, ce qui devra être élucidé pour clarifier leurs rôles respectifs dans la réponse au stress des LNCaP.

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

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

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