La dystrophie myotonique de type I est la pathologie neuromusculaire la plus répandue chez l'adulte. Elle est caractérisée par une atteinte multisystémique plus ou moins prononcée en fonction de l'extension des répétitions CTG, mutation à l'origine de l'atteinte. Le muscle squelettique est particulièrement touché avec un phénomène de myotonie ainsi qu'une atrophie. Les myoblastes, à l'origine de la formation des muscles et de leur régénération potentielle, présentent, chez les patients DM1, une capacité proliférative limitée par rapport à des myoblastes issus d'individus sains. C'est l'activation précoce de la voie p16 qui est à l'origine de cette sénescence prématurée des cellules DM1. Les mécanismes conduisant à ce phénotype sont néanmoins inconnus. Au cours de cette étude, nous avons tenté de décrypter une partie de ces mécanismes et notamment les liens potentiels entre les expansions CTG, la sensibilité au stress oxydatif et l'activation précoce de la voie p16 conduisant à la sénescence des myoblastes DM1

Thèse (M.Sc)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 75-85. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph.D.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. [247]- 269. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Les données de séquençage des génomes ont révélé une nouvelle famille de protéines UPF0079, comprenant des protéines de fonction inconnue qui sont exclusivement et largement présentes chez les bactéries et qui possèdent un motif A de Walker dans leur séquence. La caractérisation biochimique et l'élucidation du rôle physiologique de cette famille contribueront à élargir nos connaissances en biologie fondamentale, et sont également un préalable vers le développement de nouveaux composés antimicrobiens. Notre étude sur YdiB, un archétype de cette famille chez Bacillus subtilis a révélé à la fois l‟autophosphorylation de YdiB et son activité de protéine kinase. L‟activité kinase de double spécificité Ser/ Thr et Tyr de YdiB semble nécessiter son oligomérisation et semble être stimulée par des molécules basiques telles que des polyamines naturelles ou la poly-L-lysine. Les 10 résidus les plus conservés chez cette famille ont été étudiés afin de mieux comprendre le mécanisme moléculaire de YdiB. Concernant la caractérisation fonctionnelle de la phosphorylation liée à YdiB, l‟étude de l‟opéron ydiA-B-C-D-E de B. subtilis nous a permis de montrer que YdiB et YdiC fonctionnent comme un couple de protéine kinase/phosphatase de deux protéines substrats dont les fonctions seraient liées aux ribosomes, YdiD et YdiE. Une co-localisation partielle entre YdiB et les ribosomes a été observée. En outre, YdiB est capable de phosphoryler des protéines ribosomiques appartennant aux deux sous-unités 50S et 30S, ainsi que deux GTPases impliquées dans la biogénèse des ribosomes, EngA et EngB. Nous avons également démontré que EngA phosphorylée par YdiB est un substrat in vitro de la phosphatase YdiC. Enfin, basé sur le phosphoprotéome de Bacillus subtilis, des peptides mimant des sites de phosphorylation in vivo ont été utilisés. Certains entre eux sont phosphorylés in vitro par YdiB. Deux de ces peptides appartiennent à la superoxyde dismutase, SodA, dont l'activité in vitro et après purification est régulée positivement via la phosphorylation par YdiB. Nous avons ensuite constaté que les cellules de B. subtilis dépourvues du gène ydiB sont plus sensibles aux agents oxidants tels que le paraquat ou la norfloxacine. Nous proposons que, in vivo, YdiB fonctionne comme une protéine kinase impliquée dans l‟activité et/ou la stabilité des ribosomes dans des conditions physiologiques normales, et YdiB contribuerait à protéger les cellules contre les dommages du stress oxydatif. / Genome sequencing data has revealed genes encoding uncharacterized protein family UPF0079 which are exclusively found in bacteria; broadly distributed in this kingdom and possess an ATP-binding motif in their sequences. Biochemical characterization and physiological role elucidation of UPF0079 will undoubtedly increase our fundamental biology knowledge, and also remain a prerequisite towards the development of new antimicrobial compounds. Our investigation on YdiB, an archetype of this family in Bacillus subtilis revealed both autophosphorylating and protein phosphotransferase activities. The dual-specificity Ser/Thr and Tyr kinase activity of YdiB seems to require oligomerization is upregulated by basic molecule activators such as natural polyamines or poly-L-lysine. The 10 most conserved residues were studied to gain insights into molecular mechanism of the kinase YdiB. To characterize the function of phosphorylation events linked to YdiB, starting with the B. subtilis ydiA-B-C-D-E operon we showed that YdiB and YdiC function as cognate protein kinase/phosphatase towards two ribosome-related protein substrates YdiD and YdiE. Some co-localization between YdiB and ribosomes were observed. Furthermore, YdiB is capable of phosphorylating both ribosomal 50S and 30S subunits as well as two ribosome-binding GTPases EngA and EngB. We also demonstrated that phosphorylated EngA by YdiB is an in vitro substrate of the phosphatase YdiC. Finally, based on the phosphoproteome pf Bacillus subtilis, peptides mimicking the in vivo phosphorylation sites were used. Some of them were found to be phosphorylated in vitro by YdiB, including two peptides which belongs to the superoxide dismutase SodA. The activity of purified SodA was then shown to be upregulated via phosphorylation by YdiB. We furthermore found that B. subtilis cells lacking ydiB become more sensitive to oxidative stress-causing agents such as paraquat or norfloxacin. We propose that in vivo, YdiB functions as a protein kinase involved in ribosome function in normal condition; and in protecting cells from oxidative stress damage.

L’aflatoxine B1 (AFB1) est une mycotoxine contaminant de nombreux substrats agricoles, notamment les céréales, arachides, pistaches, graines de coton et autres fruits secs. Elle est génotoxique, agit comme un initiateur de la cancérogenèse et elle est classée par le CIRC (Centre International de Recherche sur le Cancer) dans le groupe I des molécules carcinogènes pour les hommes et les animaux. Cette toxine est produite par des espèces fongiques appartenant essentiellement au genre Aspergillus et à la section Flavi ; A. flavus étant l’espèce la plus préoccupante. Cette espèce peut se développer à la fois au champ ou lors du stockage des matières premières après récolte. Plusieurs études montrent qu’un grand nombre de denrées alimentaires destinées à l’alimentation humaine et animale sont contaminées par les aflatoxines mettant en évidence la faible efficacité ou l’insuffisance des stratégies actuelles utilisées pour la maîtrise de cette contamination. L’objectif principal de cette étude est le développement d’une stratégie alternative basée sur l’utilisation de produits naturels et visant à réduire la production de la toxine par les moisissures aflatoxinogènes. Grâce à l’élaboration d’un outil moléculaire regroupant un ensemble de gènes impliqués directement ou indirectement dans la biosynthèse de l’AFB1, ce travail permet de mieux comprendre le mécanisme d’action moléculaire de composés anti-aflatoxinogènes. Des extraits aqueux de plantes méditerranéennes ont été testés pour leur efficacité à inhiber l’aflatoxinogénèse. Ainsi, l’extrait aqueux d’hysope, Micomeria graeca, présente des propriétés anti-aflatoxinogènes importantes sans modification de la croissance fongique. Son effet inhibiteur sur plusieurs souches productrices d’aflatoxines ainsi que son mécanisme d’action ont été caractérisés. Ce dernier semble impliquer des gènes pivots dans la régulation des métabolismes fongiques primaire et secondaire ainsi que des voies impliquées dans la réponse cellulaire au stress oxydatif. Ces travaux permettent de valider l’utilisation d’extraits naturels comme stratégie alternative de lutte contre la contamination des aliments par les aflatoxines.

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

La protéine Tau est impliquée dans de nombreuses maladies neurodégénératives regroupées sous le terme de Tauopathies dont la plus fréquente est la maladie d’Alzheimer (MA), qui est caractérisée, dans les phases précoces, par une augmentation du stress oxydant dans le cerveau des patients. L’accumulation d’espèces réactives de l’oxygène (ou ROS) dans les neurones mène notamment à l’apparition de dommages au niveau de leur ADN génomique. Les neurones ne se divisant pas, l’accumulation de dommages non réparés au niveau de la molécule d’ADN induit, à terme, des conséquences importantes sur leur fonctionnement. Cependant, les mécanismes impliqués dans l’accumulation de dommages à l’ADN neuronal dans la MA ne sont pas élucidés. La MA est également caractérisée par la présence de protéine Tau hyper et anormalement phosphorylée. Cette protéine Tau pathologique s’agrège et forme les « dégénérescences neurofibrillaires » (ou DNF). Les mécanismes conduisant à l’agrégation de Tau dans les cerveaux Alzheimer demeurent encore peu connus. Néanmoins, il est maintenant admis que bien plus que les agrégats insolubles, ce sont des petites formes oligomériques de Tau qui sont toxiques dans les neurones.Tau peut se localiser dans les conditions physiologiques au niveau de la membrane plasmique et au sein du noyau des neurones. Dans le laboratoire, il a été montré dans des cultures primaires de neurones murins que Tau joue un rôle essentiel dans la protection de l’ADN génomique neuronal en condition de stress. Le premier objectif de cette thèse était de savoir si in vivo Tau joue un rôle protecteur vis-à-vis de l’ADN. Nous avons donc mis au point un modèle murin de stress hyperthermique, stress induisant la formation de ROS. Nous avons ainsi validé in vivo la fonction protectrice de Tau vis-à-vis de l’ADN génomique. Nous avons également mis en évidence que l’absence de Tau altérait l’intégrité d’ARN cytoplasmiques et nucléaires en condition de stress, ce qui suggère que Tau pourrait jouer un rôle dans le contrôle qualité des ARN. Le deuxième objectif était d’évaluer l’impact de la pathologie Tau sur sa fonction protectrice de l’ADN. Notre hypothèse était que la pathologie Tau pourrait avoir un rôle délétère sur sa fonction protectrice de l’ADN génomique. L’impact de la pathologie Tau a alors été évalué in vivo dans un modèle de souris transgéniques (THY-Tau22). Nos résultats indiquent que dans les neurones hippocampiques soumis à un stress hyperthermique et possédant une pathologie de Tau précoce, il y a la perte de la fonction protectrice de Tau vis-à-vis de l’intégrité des acides nucléiques. Par ailleurs, nous avons observé qu’une augmentation de ROS jouait le rôle d’agent inducteur in vivo dans la formation de petits oligomères de Tau dans le cytoplasme et le noyau de neurones hippocampiques. De façon intéressante nous avons observé une corrélation entre les neurones possédant des dommages aux acides nucléiques et la formation de petits oligomères de Tau. Ces résultats mettent en lumière l’existence d’une fenêtre temporelle critique où une augmentation du stress oxydant induit conjointement l’oligomérisation de Tau et la formation de dommages aux acides nucléiques dans des neurones présentant une pathologie précoce. Ceci suggère que des formes oligomériques de Tau seraient impliqués dans l’altération des acides nucléiques.Les phospholipides peuvent également servir d’agent inducteur pour l’oligomérisation de Tau. Ils sont retrouvés dans les membranes. Les radeaux lipidiques sont des microdomaines de la membrane plasmique riches en sphingolipides et en cholestérol qui pourraient servir de point de nucléation pour l’oligomérisation de Tau. Avant de pouvoir répondre à cette question, le troisième objectif a été d’étudier l’état de phosphorylation de Tau associée aux radeaux lipidiques. Nos résultats indiquent que dans le cortex de patients atteints de la MA, la protéine Tau associée aux radeaux lipidiques est hyperphosphorylée et oligomérisée. / Tau protein is involved in neurodegenerative diseases called tauopathies. The most frequent tauopathies is Alzheimer's disease (AD). This dementia is characterized, in the early phases, by an increase of oxidative stress in the brain of patients. The accumulation of reactive oxygen species (ROS) in neurons leads to the appearance of damage to genomic DNA. Neurons do not divide, so unrepaired DNA damage will have important consequences on neuronal functioning. However, mechanisms involved in DNA damage accumulation in AD have not been deciphered.AD is also characterized by the presence of hyper and abnormally phosphorylation of Tau protein. Pathological Tau forms aggregates and leads to the formation of neurofibrillary tangles. However, mechanisms involved in the intracellular aggregation of Tau in AD brains remain unknown. Nevertheless, it is now admitted that, much more than insoluble aggregates of Tau, small oligomers are the toxic form of Tau.Tau protein is mainly known for its MAP (Microtubule Associated Protein) function. However, in physiological condition, it can also be located at the plasmic membrane level and in neurons nucleus and therefore may have others functions. A new function of Tau was revealed in the laboratory. It was shown that Tau plays an essential role in neuronal genomic DNA protection in stress condition. This study was performed in primary neuronal cultures of embryonic mice neurons. The first objective of this thesis was to challenge the DNA protective function of Tau in vivo. To answer this question, we designed a murine model of hyperthermic stress which leads to the formation of ROS. Using this model, we showed that Tau is able to protect in vivo the genomic DNA of hippocampal neurons of mice submitted to hyperthermic stress. We also highlighted the fact that Tau deficiency alters the integrity of cytoplasmic and nuclear ARN suggesting that Tau could play a role in quality control of RNA. Our second objective was to study if Tau pathology has a deleterious impact on its DNA protective function. The impact of Tau pathology has been analyzed in the transgenic mouse model THY-Tau 22 mice. Our results indicate that an increase of ROS induces the loss of the nucleic acid protective function of Tau selectively in early stages of Tau pathology. We also observed that hyperthermic stress plays an inducing role in vivo in the formation of small Tau oligomers in the nuclei and the cytoplasm of hippocampal neurons. Interestingly, we observed a correlation between nucleic acid damage and the formation of Tau oligomers suggesting that oligomers would be the toxic forms of Tau involved in the alteration of nucleic acid integrity. These results bring to light the existence of a critical time window where an increase of ROS induces both Tau oligomerization and nucleic acid damage in neurons displaying early Tau pathology.Phospholipids, which are principally found in membranes, can be an inducing agent for Tau oligomerization. Lipid rafts are microdomains of the plasmic membrane, which are rich in sphingolipids, and cholesterol. A hypothesis is that lipid rafts could be a nucleation point for Tau oligomerisation. Before being able to answer this question, the third objectif was to study the phosphorylation and conformational state of Tau associated with rafts in physiological and pathological conditions. Our results indicate that in the cortex of AD patients, Tau associated to lipid rafts is hyperphosphorylated, abnormally conformed and oligomerized.

Notre laboratoire a caractérisé TP53INP1 comme un gène clé de réponse au stress cellulaire. Cible de p53, TP53INP1 est ubiquitairement exprimé et fortement induit lors de différents stress in vivo et in vitro. Sa surexpression ectopique induit un arrêt du cycle cellulaire et la mort cellulaire. Nous avons montré que l’expression de TP53INP1 est perdue dans plusieurs cancers chez l’homme et que sa réexpression dans les cellules cancéreuses inhibe la croissance tumorale. De plus, les souris TP53INP1-déficientes sont très susceptibles au développement de tumeurs induites et présentent un stress oxydatif permanent caractérisé par une augmentation du taux de ROS. L’ensemble de ces résultats indique que TP53INP1 possède une fonction suppressive de tumeur probablement en lien avec son implication dans la régulation du statut redox cellulaire. Le but de mon travail de thèse est de décrypter cette fonction an niveau cellulaire et moléculaire en exploitant le modèle des souris déficientes. Mes travaux montrent que l’absence de TP53INP1 affecte tous les processus biologiques dérégulés lors de la tumorigenèse. En effet, la perte de TP53INP1 se caractérise par une augmentation de la prolifération cellulaire, de la migration cellulaire, de l’angiogenèse et de l’instabilité génétique. De façon paradoxale, les cellules déficientes pour TP53INP1 présentent une sensibilité accrue à l’apoptose induite par un stress indépendant ou non de p53. Cette sensibilité se base probablement sur un fort défaut de l’autophagie dans ces cellules. Nous observons également une diminution du taux des petites molécules antioxydantes liée au stress oxydatif constitutif observé dans ces souris. Les défauts observés en absence de TP53INP1 sont corrigés par un traitement avec un antioxydant, le N-Acetylcystéine, ce qui démontre le lien entre le rôle suppresseur de tumeur de TP53INP1 et son implication dans le contrôle du stress oxydatif. Ce travail a permis de mieux comprendre le rôle antioxydant TP53INP1 en lien avec sa fonction de suppresseur de tumeur. / Our laboratory has characterized TP53INP1 as a key gene in cell stress response. Target of p53, TP53INP1 is ubiquitously expressed and strongly induced during various stress-inducing treatments in vivo and in vitro. Its ectopic overexpression induces cell cycle arrest and cell death. We have shown that the expression of TP53INP1 is lost in many human cancers and that its re-expression in cancer cells inhibits tumor growth. In addition, TP53INP1-deficient mice are highly susceptible to induced tumors and show a permanent oxidative stress characterized by increased ROS levels. Taken together, these results indicate that TP53INP1 has a tumor suppressor function likely related to its involvement in the regulation of cellular redox status. The purpose of my PhD is to decipher the cellular and molecular function of TP53INP1 by exploiting the model of deficient mice. My work shows that the absence of TP53INP1 affects all biological processes deregulated in tumorigenesis. Indeed, the loss of TP53INP1 is characterized by an increase in cell proliferation, cell migration, angiogenesis and genetic instability. Paradoxically, TP53INP1-deficient cells have increased susceptibility to stress-induced apoptosis, independently or not of p53. This sensitivity is probably based on a strong impairment of autophagy in these cells. We also observed a decrease in the rate of small antioxidant molecules related to constitutive oxidative stress in these mice. The defects observed in the absence of TP53INP1 are corrected by treatment with an antioxidant, N-acetylcysteine, demonstrating the link between the role of TP53INP1 in tumor suppression and its involvement in redox control. This work has led to a better understanding of the antioxidant role of TP53INP1 linked to its function as a tumor suppressor.

L'obésité se définit comme une accumulation anormale ou excessive de masse grasse corporelle pouvant nuire à la santé. En effet, surpoids et obésité concourent au développement de pathologies graves comme le diabète de type 2 et les maladies cardiovasculaires qui représentent un véritable problème de santé publique dans de nombreux pays et à La Réunion. Aussi, la recherche des mécanismes physiopathologiques associés à l'obésité constitue un enjeu scientifique et médical majeur. Dans l'organisme, c'est au niveau du tissu adipeux que le stockage de gras se localise, plus précisément dans les cellules adipeuses (adipocytes) provenant elles-mêmes de la maturation de cellules précurseurs appelées préadipocytes. Chez le sujet obèse, le tissu adipeux stockant un excès de gras, est le siège d'un stress oxydatif et d'une inflammation chronique qui concourent à la résistance à l'insuline, engendrant un état diabétique. Plusieurs données bibliographiques montrent les effets antioxydants et anti-inflammatoires des produits végétaux riches en polyphénols et soulignent leur intérêt dans le cadre de thérapies innovantes vis-à-vis de l'obésité. La Réunion dispose d'une grande variété de ressources végétales dont des plantes médicinales qui présenteraient des propriétés anti-inflammatoires, antidiabétiques et « anti-obésité ». Cependant, il manque des données scientifiques pour valider leur éventuel bénéfice santé. L'objectif du travail de thèse était d'évaluer l'impact des extraits riches en polyphénols antioxydants de plantes médicinales de La Réunion sur la réponse métabolique et inflammatoire des cellules adipeuses dans le contexte de la pathologie de l'obésité. Pour ce faire, trois plantes médicinales ont été sélectionnées pour leur utilisation en pharmacopée traditionnelle, à savoir Antirhea borbonica (Bois d’Osto), Doratoxylon apetalum (Bois de gaulette) et Gouania mauritiana (Liane Montbrun). Nos résultats ont mis en évidence les propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires des extraits végétaux sur des préadipocytes 3T3-L1 soumis à des médiateurs majeurs liés à l'obésité tels que l'agent pro-oxydant H2O2, la cytokine pro-inflammatoire TNF-α et l'agent bactérien LPS. Par ailleurs, nos données ont montré la capacité des extraits végétaux à potentialiser l'accumulation de gras induite par l'insuline, et à réduire la sécrétion de molécules pro-inflammatoires des adipocytes 3T3-L1soumis à un stress oxydatif. Une étude menée sur des souris rendues obèses par un régime riche en graisses contenant ou non l'extrait de la plante D. apetalum a confirmé la capacité de cet extrait végétal à améliorer le stockage de gras, le statut antioxydant et le profil inflammatoire du tissu adipeux des animaux obèses. Plusieurs cibles moléculaires ont été identifiées dont les facteurs de transcription PPARγ et NF-κB, l'enzyme antioxydante SOD ainsi que les adipokines de type leptine, adiponectine, TNF-α, IL-6 et MCP-1. En conclusion, ce travail de thèse a permis d'évaluer, pour la première fois, l'impact d'extraits riches en polyphénols antioxydants de trois plantes médicinales locales sur la réponse métabolique et inflammatoire des cellules adipeuses, dans le contexte de l'obésité. L'utilisation des modèles cellulaires et animaux développés au cours de ce travail permettra de poursuivre l'exploration des voies moléculaires impliquées et d'identifier de possibles nouvelles cibles thérapeutiques. / During obesity, excess fat mass is accumulated in adipose tissue, more precisely in adipocytes, which the precursor cells are preadipocytes. Adipose tissue is the place of oxidative stress and chronic inflammation involved in insulin resistance and type 2 diabetes. Plants rich in polyphenol, known for their antioxidant and anti-inflammatory effects, are high of interest to fight against obesity. In La Réunion, medicinal plants are commonly used for these properties but few literature data exist. Our objective was to evaluate the impact of antioxidant polyphenol-rich extracts from medicinal plants of La Réunion, such as Antirhea borbonica (Bois d’Osto), Doratoxylon apetalum (Bois de gaulette), Gouania mauritiana (Liane Montbrun), on the metabolic and inflammatory response in adipose cells in the context of obesity. Our results have demonstrated antioxidant and anti-inflammatory properties of plant extracts on 3T3-L1 preadipocytes in presence of three mediators of inflammation. Plant extracts are able to potentiate fat accumulation induced by insulin reduce the secretion of pro-inflammatory molecules in 3T3-L1 adipocytes during oxidative stress. These results were confirmed by a study on animal model. The plant extract from D. apetalum improved storage fat, antioxidant status and inflammatory profile of adipose tissue of obese mice. This work lead to evaluated the impact of antioxidant polyphenol-rich extract from three medicinal plants on metabolic and inflammatory response in adipose cells in the context of obesity.