Notes de recherche

La membrane basilaire est très importante dans la peau humaine. Elle permet la diffusion des nutriments des vaisseaux sanguins jusqu'à l'épiderme et elle assure une bonne jonction entre le derme et l'épiderme. Durant la guérison, les kératinocytes de l'épiderme migrent sur le derme et synthétisent les différents composants nécessaires à la formation d'une membrane basilaire fonctionnelle. L'objectif de cette étude est d'analyser la régénération de la membrane basilaire lors de la guérison de plaies cutanées. L'emphase est aussi mis sur l'expression de la laminine 5 puisqu'elle joue un rôle particulier dans la migration des kératinocytes selon qu'elle est sous sa forme longue ou courte. Les résultats obtenus montrent la reconstruction progressive d'une membrane basilaire dans une peau en cours de régénération. Ces analyses permettent de mieux comprendre les mécanismes reliés à la guérison des plaies cutanées. La compréhension de ces notions constitue la base pour une recherche plus approfondie.

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

Le Smart Grid a révolutionné la politique énergétique et a permis de redistribuer les rôles des différentes entités dans le marché de l'électricité. Le client résidentiel est au cceur de cette révolution. Il est désormais capable de gérer sa consommation à travers le contrôle et la commande des appareils électriques domestiques à distance, de produire de l'électricité, de la stocker et de la vendre. Le CPL bas débit est adopté par plusieurs acteurs de distribution d'électricité à l'échelle mondiale. Ce travail a comme objectif d'évaluer la possibilité de l'utilisation des protocoles CPL bas débit dans des applications de gestion de consommation électrique et de contrôle et de commande des appareils électriques domestiques à distance. Pour ce faire, nous avons réalisé une campagne de mesure de réponse du canal CPL dans 12 maisons pour caractériser et modéliser les fonctions de transfert dans la bande de fréquence [9kHz-500kHz]. A l'issue de cette campagne de mesure, nous avons distingué 5 classes de canaux selon leurs capacités de transmission et nous avons modélisé les fonctions de transfert à l'aide des filtres numériques FIR. En plus des réponses du canal, nous nous sommes intéressés aux perturbations électromagnétiques dans la bande [9kHz-500kHz]. Nous avons réalisé 376 enregistrements de bruits CPL dans différentes maisons. Les mesures de bruits ont été par la suite caractérisées et classifiées en bruits stationnaires, bruits périodiques et bruits apériodiques. Pour chaque type de bruit, nous avons proposé des exemples de régénération. / The Smart Grid is an important part of the third technological revolution. The final client is now able to improve his energy consumption efficiency via the control of the domestic appliances. The narrowband power lines protocols are adopted by many international utilities and DSO to ensure the control of the distribution power grid. In this thesis, we propose to use theses protocols for domestic electrical grid management. To assess the performances of the narrowband PLC systems in domestic environment, we have realized two measurements campaigns in many houses. The first campaign is dedicated to the domestic PLC channel response in the band of [9kHz-500kHz]. The measurements are classified into 5 classes according to their transmission capacities. To model the channel measurements, a modeling approach based on FIR filters is adopted. The second measurements campaign aims to characterize and to reproduce the PLC domestic noise in the band of [9kHz-500kHz]. The measurements are classified into stationary noise, periodic noise and aperiodic noise. Some examples of noise generation are proposed for every form of noise.

Les réseaux périneuronaux (PNN) sont des régulateurs clé de la plasticité et de la régénération des neurones au niveau du système nerveux central chez l’adulte. Le PNN est une matrice extracellulaire hautement organisée, qui entoure des populations spécifiques de neurones, enrichie en protéoglycanes à chondroïtine sulfate (CSPG). La chondroïtine sulfate (CS) est un polysaccharide linéaire, appartenant à la famille des glycosaminoglycanes (GAG), qui peut être sulfaté à différentes positions et donner lieu à plusieurs isoformes. Ces isoformes interagissent de manière spécifique avec de nombreuses molécules de signalisation dont la semaphorine 3A (Sema3A). Sema3A est une protéine secrétée, qui interagit avec les CS et s’accumule ainsi dans les PNN. Elle est impliquée dans la guidance des neurones sur lesquels elle agit par chemorepulsion. Les aspects structuraux et fonctionnels de l’ interaction entre Sema3A et CS sont encore mal connus, mais celle-ci pourrait être requise pour renforcer la liaison de la Sema3A avec ses récepteurs et déclencher une voie de signalisation qui aboutit à l’inhibition de la plasticité synaptique. Le but du projet est donc de caractériser biochimiquement l’interface d’interaction Sema3A-CS. Il a pour perspective d’élaborer des molécules interférant avec cette interaction qui pourraient permettre une amélioration de la plasticité neuronale après une maladie neurodégénérative ou une lésion de la moelle épinière.Pour ce faire, la Sema3A est exprimée dans un système hétérologue de cellules eucaryotes pour être purifiée. Deux formes ont été purifiées: une forme complète de 90 kDa qui reste accrochée à la surface cellulaire et une forme clivée de 65 kDa secrétée dans le milieu de culture. La Sema3A-90 interagit d’une manière sélective et avec une très haute affinité avec la CS-E (chondroitine disulfatée en position 4 et 6) et l’héparane sulfate,alors que, la forme clivée n’interagit avec aucun GAG, comme observé par résonance plasmonique de surface (SPR). Quatre sites, situés dans le domaine C-terminal de la protéine, susceptibles d’interagir avec les GAG ont été identifiés et analysés par mutagenèse. Deux d’entre eux sont impliqués dans la reconnaissance des GAG et sont nécessaires à la Sema3A pour inhiber la croissance de neurites sur des cultures de neurones issus de ganglion de la racine dorsale de rats. En parallèle, nos travaux montrent qu’un tetrasaccharide de CS-E est la taille minimale requise pour l’interaction avec la Sema 3A. Enfin, des analyses réalisées en utilisant une microbalance à cristal de quartz avec dissipation ont montré que la Sema3A pourrait réticuler les chaines de GAGs, participant ainsi à la stabilisation du réseau périneuronal. / Perineuronal nets (PNNs) are the key regulators of neuronal plasticity and regeneration in the mature central nervous system (CNS). They are a unique and highly organised extracellular matrix (ECM) structure, found around sub-population of neurons, composed mainly of chondroitin sulfate proteoglycan (CSPG). Chondroitin sulfate (CS) is a linear polysaccharide belonging to glycosaminoglycans (GAGs) family. The sulphation pattern defines different types of CS, which interact with different signalling proteins including those regulating axonal outgrowth and guidance such as semaphorin 3A (Sema3A). Sema3A is a secreted chemorepulsive protein found accumulated in the PNNs through its interaction with CS. This process is believed to potentiate Sema3A signalling through plexin A1 (PlxnA1) and Neuropilin 1 (Nrp1) and regulate plasticity and regeneration. The aim of the thesis project is to characterise the interface of Sema3A- CS interaction.For this purpose, Sema3A is expressed in eukaryote cells and purified. Interestingly, two major forms were obtained: a full length Sema3A (90 kDa) which remains attached to the cell surface GAGs and a truncated form without the C-ter part (65 kDa) which is released to the culture medium. With the use of surface plasmon resonance (SPR), we observed that full length Sema3A binds selectively to CS-E (4,6-disulfated chondroitin) and heparan sulfate with a high affinity (KD in the sub pM range), while the truncated Sema3A does not bind to any GAG. Four putative GAG binding sequences were identified in the C-ter of Sema3A and mutated using site directed mutagenesis. SPR analysis then revealed that two out of these four sites are required for the binding to CS-E. The importance of these GAG-binding sequences in inhibition of neurites outgrowth of dorsal root ganglion neurons in culture was also reported, indicating thus the importance of GAG-binding in Sema3A signalling. In parallel, the minimal required sequence of Sema3A-binding of CS-E was determined as being a tetrasaccharide. The Sema3A-CS interface was thus characterized. Furthermore, quartz crystal microbalance with dissipation monitoring analysis suggested that Sema3A could crosslink GAG chains. This suggests Sema3A could be involved in stabilising the PNN network and induces mechanical changes on neuronal surface.The detail characterization of Sema3A-CS interaction may enable the design of new strategies aiming at enhancing plasticity and regeneration for neurodegenerative diseases or spinal cord injury.

Pw1/Peg3 est un gène d’empreinte parental exprimé par l’allèle paternel. Il est exprimé dans l’ensemble des populations de cellules souches, y compris les cellules satellites du tissu musculaire. Nous avons découvert que la perte constitutive de Pw1/Peg3 entraîne une perte de la masse musculaire, résultat d’une diminution du nombre de fibres musculaires. Le nombre de fibres réduit est présent dès la naissance. De plus, les souris double KO ont un nombre de fibres encore inférieur, suggérant que l’allèle maternel est fonctionnel pendant le développement pré-natal, et des analyses de souris hybrides C57BL6J/CAST/Ei révèlent une expression bi-allélique de Pw1/Peg3 d’environ 10%. Pw1/Peg3 est également fortement exprimé après blessure du muscle squelettique. Chez les souris Pw1/Peg3 KO, nous avons observé que les cellules satellites montrent une réduction de leur capacité d’auto-renouvèlement à la suite d’une blessure. Pw1/Peg3 est également exprimé dans une sous-population de cellules souches interstitielles, les PICS. Afin de déterminer le rôle spécifique de Pw1/Peg3 dans les cellules satellites nous avons croisé notre allèle conditionnel Pw1/Peg3 avec la lignée Pax7-Cre-ER. Ces souris ont un phénotype présentant un défaut de régénération prononcé, montrant ainsi un rôle clair et direct de Pw1/Peg3 dans la fonction régénératrice des cellules satellites. En résumé, l’ensemble de ces données montre un rôle de Pw1/Peg3 dans le développement fœtal et la détermination du nombre de fibres musculaires par son action dans l’auto-renouvellement des cellules satellites du tissu musculaire. / Pw1/Peg3 is a parentally imprinted gene expressed from the paternal allele. It is expressed in all adult progenitor/stem cell populations examined to date including muscle satellite cells. We examined the impact of loss-of-function of Pw1/Peg3 in skeletal muscle, a tissue that greatly contributes to body mass. We found that constitutive loss of Pw1/Peg3 results in reduced muscle mass resulting from a decrease in muscle fiber number. The reduced fiber number is present at birth. Mice lacking both the paternal and maternal alleles display a lower fiber number as compared to mice carrying the paternal deletion, suggesting that the maternal allele is functional during prenatal development. Hybrid analyses (C57BL6J and Cast/Ei) of muscle tissue reveal a bi-allelic expression of Pw1/Peg3 around 10%. Pw1/Peg3 is strongly up-regulated in response to muscle injury. Using the constitutive Pw1/Peg3 knock out mouse, we observed that satellite cells display a reduced self-renewal capacity following muscle injury. Pw1/Peg3 is expressed in satellite cells as well as a subset of muscle interstitial cells (PICs). To determine the specific role of Pw1/Peg3 in satellite cells, we crossed our conditional Pw1/Peg3 allele with the Pax7-CreER line. Interestingly, these mice displayed a more pronounced phenotype of impaired regeneration revealing a clear and direct role for Pw1/Peg3 in satellite cells. Taken together, our data show that Pw1/Peg3 plays a role during fetal development in the determination of muscle fiber number that is gene-dosage dependent and plays a specific role in muscle satellite cell self-renewal.

La régénération des solutions de lavage utilisées en Nettoyage En Place (NEP) présente un intérêt, tant économique qu’environnemental, pour les industriels laitiers. L’étape clé du NEP réside dans le lavage alcalin qui assure l’élimination des souillures organiques déposées sur les équipements. Ce lavage est généralement effectué par des lessives de soude, moins onéreuses que celles de potasse. Nos travaux ont visé à appliquer un procédé physico-chimique de régénération à des lessives de potasse en vue de rentabiliser leur intégration au NEP laitier. La régénération de solutions de potasse souillées par du lait a été examinée et comparée à celle de solutions de soude. L’efficacité du procédé à épurer les solutions de potasse en termes d’abattement de la DCO et de Ntot a été démontrée. L’analyse des solutions régénérées a par ailleurs mis en évidence l’amélioration de leurs propriétés interfaciales (tension superficielle, angle de contact). Ces propriétés, dont l’origine a pu être attribuée à l’accumulation de biotensioactifs, confèrent aux solutions de potasse régénérées un meilleur pouvoir nettoyant. Ce point a été validé lors d’essais de nettoyage de membranes organiques d’ultrafiltration colmatées par des protéines laitières. L’optimisation de la formulation de ces solutions a permis l’obtention de performances de nettoyage comparables à celles d’un détergent commercial classiquement utilisé pour ce type d’application. Enfin, les impacts économiques et environnementaux de l’intégration de lessives de potasse en substitution à celles de soude ont été évalués pour un NEP laitier industriel au travers d’une étude technico-économique et d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV). / The regeneration of Cleaning In Place (CIP) solutions is interesting, both economically and environmentally, especially in dairy industry. The CIP’s key step lies on the alkaline washing which ensures the removal of organic contaminants deposited on the equipment. This washing is generally done by soda lyes, less expensive than potash ones. Our work aimed to apply a physicochemical regeneration process, based on adsorption-coagulation-flocculation phenomena, on potash lyes to make their integration in the dairy CIP affordable. The regeneration of potash solutions soiled with milk was examined and compared with the soda solutions regeneration. The process effectiveness to purify potash solutions in terms of COD and TN reduction has been shown. The solutions analysis has also highlighted the improvement of their interfacial properties (surface tension, contact angle). These properties, whose origin was attributed to the accumulation of biosurfactants, confer to potash regenerated solutions a best cleaning power. This point was validated during cleaning assays of organic ultrafiltration membranes fouled by milk proteins. The optimization of solutions formulation has also enabled obtaining a cleaning performance as efficient as those of a commercial detergent largely used for this type of application. Finally, economic and environmental impacts of the potash lyes integration in substitution to soda ones were evaluated for dairy industrial CIP through a techno-economic analysis and a Life Cycle Assessment (LCA).