La faculté du virus de la stomatite vésiculeuse (VSV) à induire l'apoptose dans les cellules tumorales en fait un bon modèle d'étude. Mais contrairement au virus sauvage pour la protéine de la matrice M (TP6), certains mutants de M du VSV, comme T1026, induisent moins fortement l'apoptose. Ils peuvent également persister dans les cellules neurales humaines. Les études préalables ont montré que si la voie apoptotique intrinsèque est impliquée dans la mort cellulaire induite par le VSV, elle ne suffit pas à expliquer la totalité de la mortalité. D'autres voies apoptotiques sont donc impliquées. La calpaïne est une protéine cellulaire impliquée dans différentes voies métaboliques chez les cellules de vertébrés, dont l'apoptose. Cette cystéine protéase dépendante du calcium est particulièrement importante dans les cellules de type neural. L'infection virale d'une cellule pouvant induire une variation de la concentration en calcium cytosolique, la calpaïne peut être activée dès la phase précoce de l'infection et jouer un rôle à différents niveaux. Une fois activée, elle a la capacité de cliver le fodrine, protéine du cytosquelette, et ainsi participer aux changements morphologiques induits par le VSV. La calpaïne peut également cliver Bax, renforçant la voie apoptotique mitochondriale. Le rôle de la calpaïne a été étudié ici lors de l'infection in vitro par le VSV dans un neurogliome de type H4. L'analyse des protéines totales, extraites lors des phases précoces et tardives de l'infection par TP6 et T1026, ont pu être effectuées par immunobuvardage. De plus, des modifications dans la morphologie des cellules infectées ont été observées par microscopie optique. La présence de la calpaïne a été décelée dans la fraction cytosolique des cellules H4. Les deux mutants viraux utilisés ont montré un clivage de cette protéase tôt dans l'infection sans toutefois qu'une augmentation de la concentration en calcium cytosolique n'apparaisse. L'inhibition de la calpaïne a provoqué un ralentissement des changements morphologiques induits par TP6, mais le clivage de la fodrine n'a pu être mis en évidence étant donné l'absence de la forme classique de cette protéine dans les cellules H4. L'inhibition de la calpaïne a également permis de diminuer la mortalité cellulaire lors de la phase précoce de l'infection par TP6 (1-4h p.i). Cependant, cet effet se perd au cours de la phase tardive (16-18h p.i). Dans le cas de T1026, l'inhibition de la calpaïne n'a pas provoqué de différences, que ce soit dans les changements morphologiques ou dans la viabilité cellulaire. Entre 14h et 18h p.i. la pro-caspase-3 a été clivée, montrant ainsi l'apoptose induite par le VSV, et Bax a également été clivé en une sous-unité de 18 kDa, portion à caractère pro-apoptotique pouvant provenir de l'activité de la calpaïne. Les résultats montrent donc que cette protéase est impliquée dans l'infection par le VSV, tant dans les changements morphologiques que dans la mort cellulaire induits lors de l'infection. ______________________________________________________________________________

Thèse (M.Sc.) -- Université Laval, 1999. / Bibliogr.: f. 141-153. Publ. aussi en version électronique.

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

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Malgré les avancées considérables de la cancérologie, de nouvelles thérapies sont toujours recherchées étant donné les effets secondaires des traitements actuels. Peu connue, la virothérapie oncolytique consiste à utiliser un virus pour détruire des cellules cancéreuses tout en épargnant les saines. Sur les mutants T1026R1 et TP3R1 du VSV de la famille des vésiculovirus portant un génome à ARN négatif de 11 kb, des efforts sont entrepris afin de prouver qu'ils sont des armes efficaces contre le cancer. Cependant, leur faible pouvoir apoptique ainsi que la persistance démontrée pour T1026R1 dans les cellules H4 les rendent moins attrayants. D'autres mutants du VSV, soit TR5R1 et TP6R1 pourraient également être de bons candidats dans la virothérapie oncolytique. Ils ne persistent pas, ils sont de meilleurs inducteurs d'apoptose et comme les mutants T1026R1 et TP3R1, ils induisent fortement la réponse des interférons. Afin de comprendre les différences quant au phénotype d'infection des mutants TP5R1 et TP6R1, le séquençage du génome entier de la souche sauvage HR ainsi que tous les mutants thermosensibles et thermorésistants a été entrepris. Les mutations responsables de la thermosensibilité vs thermorésistance pourront du même coup être révélées. Les résultats confirment les mutations M51R sur la protéine de la matrice de T1026R1 et de T1026 et V221F-S226R de TP3R1. Les mutants TP5R1 et TP6R1 portent respectivement les mutations E254Q et E254G sur le « PH domain » de leur glycoprotéine. Les mêmes mutations sont retrouvées chez TP5 et TP6 avec en plus la mutation D232G aussi sur le « PH domain ». L'analyse de la structure secondaire montre des changements par rapport au VSV Indiana HR, alors que l'analyse de la structure tridimensionnelle montre que seule la mutation D232G altère la structure. La présence de cette mutation sur les souches thermosensibles T1026, TP5, TP6 et le VSV Indiana San juan ainsi que sa conséquence sur la structure 3D laissent présager qu'elle pourrait être responsable de la thermosensibilité. La cartographie génétique des virus BR, T1026, T1026R1, TP3, TP3R1, TP5, TP5R1, TP6 et TP6R1 permettra d'approfondir la compréhension de leur phénotype d'infection particulier pour éventuellement construire un virus oncolytique recombinant conjuguant les avantages de chacun.

Différentes formes plus courtes de la protéine de la matrice (M) du virus de la stomatite vésiculeuse (VSV) peuvent être produites lors de l'infection de cellules in vitro à cause des phénomènes d'initiation interne de la traduction (Jayakar et Whitt, 2002) et de protéolyse (Rosen et al., 1983). L'objectif de la présente étude était de caractériser les formes plus courtes de M produites lors de l'infection de cellules par une souche sauvage du VSV (HR), ou par un variant (T1 026-R1) qui possède une mutation sur sa protéine M (M51R). Pour ce faire, des cellules HeLa, BHK-21 et L929 ont été infectées par ces deux variants lors d'expériences séparées. Des immunobuvardages et des tests de type «pulse-chase» ont permis d'observer l'existence d'au moins quatre formes de M à l'intérieur des cellules infectées (M1, M', M" et Mfc) et ce, indépendamment de la souche virale employée. Lors de l'infection des cellules par la souche sauvage du VSV (HR), les formes M" et Mfc pourraient être produites par initiation interne de la traduction aux positions 33 et 51 de M, respectivement. L'existence de la forme Mfc, ou d'une protéine de taille semblable, à l'intérieur des cellules infectées par T1026-R1, ne peut cependant pas être expliquée par un évènement d'initiation interne de la traduction en position 51 à cause de la mutation M51 R. L'origine de cette protéine pourrait être attibuable à l'action de la trypsine ou une autre protéase activée au cours de l'infection. Des expériences de «pulse-chase» en présence de l'inhibiteur z-VAD ont montré que l'apparition de Mfc pouvait dépendre de l'activation des cystéines protéases. L'analyse des séquences des différentes formes de M par dégradation de Edman et par spectrométrie de masse n'a pas permis d'identifier la portion manquante de la protéine. Aussi, afin de tenter de déterminer le rôle physiologique des formes de M produites par initiation interne de la traduction, des vecteurs d'expression inductible des gènes tronqués ont été construits. L'expression de ces protéines à l'intérieur de cellules HeLa transfectantes stables n'a pu être détectée. La protéase impliquée dans la production de la forme Mfc du mutant T1 026-R1 reste à identifier ainsi que le rôle des différentes formes plus courtes de la protéine M dans la cytopathogénèse et le cycle de réplication du VSV. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Virus stomatite vésiculeuse, Protéine matrice, Initiation interne de la traduction, Protéolyse.

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

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Le marché des agents de livraison d'acides nucléiques est en pleine expansion et atteindra plus de cinq milliards de dollars en 2030. Ces agents, utilisés pour livrer de l'information génétique dans des cellules de mammifères, ont de nombreuses applications tant dans le domaine de la recherche fondamentale que thérapeutique. Parmi les différentes catégories d'agents de livraison, celle utilisant des vésicules extracellulaires (VE) pseudotypées par la glycoprotéine du virus de la stomatite vésiculaire (VSVG) s'est révélée prometteuse dans les dernières années. En effet, en combinaison avec un polymère cationique, ces particules (VE-VSVG) se sont montrées capables de livrer des acides nucléiques de type ADN et ARN dans différents types cellulaires. Malheureusement, les procédés de production actuels des VE-VSVG, impliquant l'utilisation de cellules HEK 293, sont difficiles à adapter à l'échelle industrielle notamment à cause de l'utilisation de cellules productrices adhérentes, de la présence de sérum dans le milieu de culture et de procédés de purification incomplets. Par conséquent, l'objectif de ces travaux de recherche a été de développer un procédé de fabrication des VE-VSVG, pouvant être plus facilement transposé à l'échelle industrielle. Cette thèse se divise en quatre chapitres. Le chapitre 1 constitue une revue de la littérature et fait un état des lieux des différentes méthodes de livraison d'acides nucléiques, ainsi que des procédés de production et de purification de particules biologiques pseudotypées par la protéine VSVG, incluant les VE-VSVG. Les trois chapitres suivants présentent les résultats obtenus au cours de ce doctorat. Le chapitre 2 regroupe les résultats d'une première publication dédiée à la mise en place d'un procédé de production de VE-VSVG par transfection transitoire de cellules HEK 293, cultivées en suspension sans sérum, ainsi que d'une méthode de purification, composée d'une phase de concentration par ultracentrifugation et d'une étape de séparation par chromatographie d'affinité. Le chapitre 3 présente les résultats d'une future publication, consacrée à l'analyse de l'effet de la production de VE-VSVG sur l'expression génique des cellules HEK 293, ainsi qu'à l'amélioration des rendements de production de ces particules, grâce à l'identification de différents gènes prometteurs au cours de cette étude transcriptomique. Finalement, le chapitre 4 regroupe des résultats consacrés à l'évaluation d'autres plateformes de fabrication (production et purification) des VE-VSVG. En conclusion, les nouvelles données et les procédés développés dans le cadre de cette thèse permettent d'améliorer significativement la production et la purification de cet agent de livraison d'acides nucléiques prometteur, dans un contexte industriel. / The market of nucleic acid delivery agents is growing rapidly and will reach more than $5 billion by 2030. These agents, used to deliver genetic information into mammalian cells, have numerous applications in both basic and therapeutic research. Among the different classes of delivery agents, the one using extracellular vesicles (EV) pseudotyped with the vesicular stomatitis virus glycoprotein (VSVG) has shown promises in recent years. In combination with a cationic polymer, these particles (EV-VSVG) have been shown to be able to deliver DNA and RNA in different cell types. Unfortunately, current EV-VSVG production processes, involving the use of HEK 293 cells, are difficult to adapt to industrial scale, notably due to the use of adherent producer cells, the presence of serum in the culture medium and incomplete purification procedures. Therefore, the goal of this thesis was to develop a manufacturing process for EV-VSVG that could facilitate the transposition to industrial scale. This thesis is divided into four chapters. Chapter 1 is a review of the literature and presents an overview of the nucleic acid delivery methods, as well as processes for the production and purification of VSVG-pseudotyped biological particles, including EV-VSVG. The following three chapters present the results obtained during this Ph.D. Chapter 2 covers the results of a first publication dedicated to the development of a production process of EV-VSVG by transient transfection of HEK 293 suspension cells grown in serum-free media, as well as a purification method, composed of a concentration step by centrifugation and a separation step by affinity chromatography. Chapter 3 presents the results of a future publication, dedicated to the analysis of the effect of VSVG protein production on HEK 293 cell gene expressions, as well as to the improvement of those particles production yields, through the identification of various promising genes during this transcriptomic study. Finally, Chapter 4 brings together results devoted to the evaluation of alternative manufacturing platforms (production and purification) for EV-VSVG. In conclusion, the new data and processes developed in this thesis significantly improve the production and purification of this promising nucleic acid delivery agent, in an industrial context.

La réponse immunitaire primaire fait appel à l'interféron bêta (IFN-B), une cytokine produite lors d'infections virales. L'expression de l'IFN-B est positivement régulée par le facteur nucléaire kappa B (NF-kB) et celui-ci est retenu au cytoplasme par l'inhibiteur kappa B alpha (IkBa). L'expression d'IFN-B s'effectue lorsque IkBa est dégradé suite à sa phosphorylation. Fait intéressant, l'IFN-B n'est pas induit par le virus de la stomatite vésiculeuse (VSV) sauvage, contrairement à son mutant pour la protéine matricielle M (M51R), T1026. De plus, TP6 est un mutant de VSV qui possède la séquence sauvage de M et qui induit fortement l'IFN-B. Ces informations pourraient suggérer qu'à l'opposé de sa forme mutante, VSV sauvage ne permet pas l'expression du gène du NF-kB et il ne désactive pas IkBa, par sa phosphorylation ou dégradation, ce qui empêcherait l'activation du gène de l'IFN-B. Cette hypothèse a été vérifiée en mesurant l'expression de l'ARNm du NF-kB par PCR en temps réel et la phosphorylation de IkBa par immunobuvardage (IB) lors d'infections de cellules HeLa (humaines) et L929 (murines). Les données de PCR montrent que l'infection des cellules L929 par le virus HR produit une diminution de l'expression de l'ARNm du NF-kB au début de l'infection tandis que le virus TP6 montre une augmentation du NF-kB. Les IB témoignent que la quantité de IkBa et de p-IkBa diminue dans les deux types cellulaires infectés par HR. T1026 amène une expression différente pour les deux formes de IkBa et pour les deux types cellulaires. Ces résultats montrent que l'infection par ces trois souches de VSV affecte différemment l'expression du NF-kB et la dégradation de IkBa, sans toutefois expliquer les différences d'induction de l'IFN-B. La régulation de l'IFN-B au cours de l'infection par VSV pourrait impliquer d'autres mécanismes que la régulation de NF-kB. La progression des études portant sur VSV est importante car il est oncolytique et il fait partie des moyens envisagés dans le futur pour combattre les cancers. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : VSV, IFN-B, NF-kB, IkBa

Thesis (M. Sc.)--Université Laval, 1999. / eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references.