« Maîtrise en sciences cliniques et biomédicales - avec mémoire de l'Université Laval offert en extension à l'Université du Québec à Chicoutimi » / La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est une maladie héréditaire dominante où le muscle squelettique est sévèrement affecté. Les personnes atteintes présentent une faiblesse musculaire, une perte progressive de la force musculaire et de l'atrophie. La fonction des cellules souches musculaires (CSM) est également altérée en DM1 en présentant notamment un profil de sénescence prématurée, une capacité de prolifération et de fusion diminuée, mais aussi une différenciation en myotubes retardée. Le profil inflammatoire élevé mesuré chez les individus atteints de DM1 pourrait être, du moins en partie, responsable de l'altération de leur fonction. Actuellement, cette maladie reste incurable, mais il y a un haut potentiel thérapeutique dans le développement de stratégies permettant de restaurer la fonction des CSM. De plus, cette avenue demeure inexplorée. Afin de permettre l'avancement des connaissances dans ce domaine de recherche, ce mémoire présente un travail de recherche visant à développer une nouvelle avenue thérapeutique ciblant la fonction altérée des CSM ainsi que l'inflammation potentiellement présente au niveau musculaire en DM1. Pour répondre à ces objectifs, la force musculaire de 4 groupes musculaires a été mesurée chez 103 participants atteints de DM1, exprimée en valeur prédite, puis comparée entre les individus présentant des niveaux sériques normaux ou anormaux de cytokines pro inflammatoires. De plus, à partir de biopsies musculaires prélevées chez 10 patients DM1 et 15 sujets sains, la densité de cellules inflammatoires (macrophages) a été quantifiée dans les tissus musculaires DM1 et comparée aux tissus contrôles. Des CSM ont aussi été isolées à partir de ces biopsies et utilisées afin d'évaluer le niveau d'expression de certains gènes inflammatoires par technique de séquençage de cellules uniques et d'évaluer l'effet de certains médiateurs lipidiques sur la fonction CSM et ainsi que sur l'expression de certains gènes de l'inflammation. Les résultats de cette étude ont été présentés dans la production d'un article original portant sur l'étude des médiateurs lipidiques sur la fonction des CSM en DM1. En plus de confirmer l'inflammation systémique (sang) documentée chez les individus atteints de DM1, les résultats obtenus démontrent une inflammation locale (tissu musculaire et CSM) chez ceux-ci. Aussi, l'ajout exogène de certaines molécules appartenant à cette famille de médiateurs, dont certaines résolvines et marésines, améliore la prolifération, la différenciation et la fusion des CSM, et diminue significativement l'expression de certains gènes de l'inflammation. Ainsi, cette classe de médiateurs représente un nouvel espoir thérapeutique dans le développement de thérapies ciblant les fonctions altérées des CSM, mais également dans la résolution de l'inflammation en DM1 et autres maladies inflammatoires. / Myotonic dystrophy type 1 (DM1) is a dominant disease characterized by severely affected skeletal muscles. Individuals with DM1 experienced muscle weakness, progressive loss of muscle strength and atrophy. The function of muscle stem cells (MSC) is also altered in DM1 and they exhibit a premature senescence profile, decreased proliferation and fusion capacity and delayed differentiation into myotubes. At least, the highly inflammatory profile could be responsible of the impairment of their functions. Currently, there is no cure for this disease, but there is a high therapeutic potential in the development of strategies to restore MSC function. Moreover, this avenue remains unexplored. To increase knowledge in this field of research, this thesis presents an original manuscript on the study of lipid mediators on MSC function in DM1. In addition to confirm the systemic inflammation (blood) documented in DM1 patients, the results obtained demonstrate a local inflammation (in muscle tissue and MSC) in DM1 patients. Also, the exogenous addition of lipid mediators including resolvin and maresins family improves the proliferation, differentiation and fusion of MSC and significantly decreases the expression of inflammation genes. Thus, this class of mediators represents a new therapeutic hope to rescue MSC function and decrease inflammatory profile associated with DM1.

Les maladies rares affectent approximativement 500 000 enfants au Canada toutefois peu de protocoles permettent de les traiter puisqu'elles touchent une faible proportion de la population. Heureusement, certains outils d'édition ciblée des génomes permettraient de les corriger. En l'occurrence, les *base editors* peuvent notamment convertir les adénines en guanine ou les cytosines en thymine. De plus, ceux-ci représentent une classe d'enzymes d'intérêt puisque le mécanisme de certains d'entre eux est indépendant du cycle cellulaire. Autrement, les *base editors* minimisent l'apparition de mutations indésirées puisqu'ils n'hydrolysent généralement qu'un seul des brins de l'ADN. Malgré tout, ceux-ci sont présentement restreints par le répertoire des séquences auxquelles les nucléases Cas9 nous donnent accès ainsi que la capacité physique limitée des vecteurs de livraison viraux contemporains, ce qui motive leur optimisation. Dans ce mémoire en deux chapitres, nous détaillons d'abord comment nous avons adapté des nucléases Cas9 de souches de la bactérie *Streptococcus thermophilus* en *base editors*, comment nous avons caractérisés ces derniers dans la lignée cellulaire K562, et comment nous avons identifié les contextes génétiques qui leur sont favorables. Nous décrivons par la suite comment nous avons optimisé l'architecture de nos nouveaux *base editors* afin de la rendre compatible avec la capside d'un vecteur viral adénoassocié (AAV) par l'introduction d'une mutation d'intérêt thérapeutique au locus *HPD*. Grâce à la nature compacte des nucléases St1Cas9 ainsi que l'efficacité des *base editors* qui en sont dérivés, nos nouveaux outils représentent une option envisageable d'effecteurs à utiliser dans les protocoles thérapeutiques *in vivo* pour lesquels le traitement serait administré grâce à un vecteur AAV. Nous postulons donc que nos nouveaux outils permettraient d'effectuer la correction phénotypique *in vivo* d'une maladie métabolique rare de l'enfant chez un modèle murin de la tyrosinémie héréditaire de type I par la modification ciblée de l'exon 14 du gène *HPD*.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les fluoropolymères sont une classe de polymères connus pour leurs propriétés exceptionnelles, les distinguant ainsi des autres matériaux. Leurs caractéristiques uniques incluent une stabilité thermique, une faible constante diélectrique, un faible coefficient de frottement, une inertie chimique et une faible énergie de surface. En raison de ces attributs, les fluoropolymères sont amplement utilisés dans diverses industries, par exemple en tant que matériaux barrières ou encore dans les matériaux composites et multicouches. Bien que leur inertie chimique soit bénéfique à de nombreuses fins, elle peut gêner l'adhésion à des cibles spécifiques comme les adhésifs ou d'autres matériaux. Par conséquent, des techniques de modification de surface sont souvent utilisées pour améliorer leurs propriétés d'adhésion tout en conservant leurs propriétés de volume souhaitées. Actuellement, des modifications de surface des polymères fluorés peuvent être obtenues grâce à des traitements chimiques humides et des traitements au plasma. Les traitements chimiques humides impliquent des produits résiduels nocifs et une perte potentielle des propriétés optiques et mécaniques du polymère. En revanche, les traitements au plasma offrent une approche sèche avec moins de sous-produits chimiques. Les traitements plasmas à basse pression ont été largement étudiés depuis les années 1950, rapportant des changements morphologiques et chimiques sur la surface du polymère, conduisant à des propriétés d'adhésion améliorées. Cependant, les limites de l'approche basse pression incluent des substrats de petite taille, des pompes à vide spécialisées et une approche de traitement par lots, qui réduit les taux de production. Par conséquent, l'utilisation de systèmes de plasma à pression atmosphérique suscite un intérêt croissant pour remédier à ces limitations. Ceci est généralement réalisé en employant des plasmas de gaz non réactifs tels que l'hélium ou l'argon. Cependant, ces gaz sont relativement coûteux par rapport aux gaz réactifs courants (par exemple l'air, l'azote), et peuvent avoir un impact significatif sur le coût global des procédés. De plus, l'utilisation d'approches via plasma pour traiter différents fluoropolymères peut s'avérer complexe. Les processus et conditions expérimentales peuvent ne pas fonctionner pour des polymères de natures différentes (par exemple le degré de fluoration, la cristallinité, ou encore le poids moléculaire). En conséquence, ce travail de thèse de doctorat propose d'étudier la modification de films de fluoropolymères en utilisant un traitement au plasma d'azote à pression atmosphérique. Le traitement induit une modification de surface stable avec des caractéristiques morphologiques et physico-chimiques améliorant les propriétés d'adhésion. Plus précisément, le traitement améliore l'adhésion à différents degrés, allant des films aux adhésifs silicones, caoutchoucs et acryliques. Ces informations peuvent être utilisées pour sélectionner l'adhésif approprié pour une application particulière et pour évaluer les modifications de surface grâce à des tests de pelage. De plus, il a été démontré que le traitement au plasma crée une surface qui résiste au lavage avec divers solvants. De plus, les résultats indiquent que l'énergie de surface n'est pas un paramètre précis pour évaluer l'adhésion des fluoropolymères traités au plasma. En effet, l'évolution de l'adhésion est plutôt liée à une signature chimique qui dépendrait du ratio de groupes fonctionnels spécifiques dans la surface du polymère fluoré. Enfin, l'adhésion obtenue à partir de surfaces traitées a été comparée à celle de polymères fluorés chimiquement attaqués, soulignant qu'il est possible d'obtenir une adhésion plus élevée grâce au traitement proposé ici. Dans l'ensemble, ce travail de doctorat a mis en évidence le potentiel d'utiliser un plasma à pression atmosphérique, généré dans l'azote, afin de fournir une solution alternative. Notamment, en ayant un impact environnemental moindre que celui de la gravure chimique humide, avec l'avantage d'utiliser un plasma à pression atmosphérique et de l'azote comme gaz de travail. / Fluoropolymers are a class of polymers known for their exceptional properties, making them stand out among other materials. These unique characteristics include thermal stability, low dielectric constant, low friction coefficient, chemical inertness, and low surface energy. Due to these attributes, fluoropolymers find widespread use in various industries, serving as barrier materials, composites, and multilayer materials. Although their chemical inertness is beneficial for many purposes, it can hinder adhesion to specific targets like adhesives or other materials. Therefore, surface modification techniques are often employed to enhance their adhesion properties while maintaining their desirable bulk properties. Currently, surface modifications of fluoropolymers can be achieved through wet-chemical treatments and plasma treatments. Wet-chemical treatments involve harmful residual products and potential loss of optical and mechanical properties of the polymer. On the other hand, plasma treatments offer a dry approach with fewer chemical by-products. Low-pressure plasma treatments have been studied extensively since the 1950s, reporting morphological and chemical changes on the polymer surface, leading to improved adhesion properties. However, low-pressure plasma approach limitations include small substrate sizes, specialized vacuum pumps, and a batch processing approach, which reduces production rates. Consequently, there has been a growing interest in using atmospheric pressure plasma systems to address these limitations. This is usually achieved by employing plasmas of non-reactive gases such as helium or argon. However, these gases are relatively expensive compared to common reactive gases (*e.g.*, air, nitrogen) and can significantly impact the overall cost of plasma surface modifications. In addition, the use of plasma approaches to treat different fluoropolymers can be challenging. Standardized processes and guidelines may not work for polymers of different natures (*i.e.*, degree of fluorination, crystallinity, molecular weight). Accordingly, this thesis proposes an atmospheric pressure nitrogen plasma treatment of fluoropolymer films. The treatment induces a stable surface modification with morphological and physicochemical characteristics that improve the adhesion properties. More specifically, the treatment improves the adhesion of fully fluorinated polymer films to silicones, rubbers, and acrylic adhesives. This information can be used to select the appropriate adhesive for a particular application and to evaluate surface modifications through peel testing. In addition, it was shown that plasma treatment creates a surface that withstands washing with various solvents. Moreover, the findings indicate that the surface energy is not an accurate parameter for assessing plasma-treated fluoropolymers adhesion. Indeed, the evolution of the adhesion was linked to a specific chemical signature that depended on the ratio of specific functional groups in the fluoropolymer surface. Finally, the adhesion obtained from treated surfaces was compared with that from chemically etched fluoropolymers, highlighting that it is possible to get higher adhesion by the treatment proposed here. Overall, this research project highlighted the potential of plasma processes to provide an alternative solution with a lower environmental impact than wet chemical etching, with the advantage of using an atmospheric pressure plasma and nitrogen as working gas.

Les travailleuses du sexe (TS) restent fortement affectées par l’infection au VIH et jouent un rôle clé dans sa propagation dans la population générale. Cependant la couverture antirétrovirale chez ces dernières reste toujours faible en Afrique en générale, et de l’Ouest et du centre en particulier. En lien avec les recommandations de l’ONUSIDA qui étendent l’accès au traitement antirétroviral à toute personne séropositive indépendamment de son taux de CD4, nous avons lancé ce projet de démonstration du traitement précoce du VIH comme méthode de prévention afin d’évaluer l’acceptabilité, la faisabilité, et l’utilité d’ajouter cette stratégie au paquet actuel de traitement et de prévention chez les TS au Bénin. Tout en évaluant l’acceptabilité et la faisabilité, nous avons mis l’accent sur la réponse au traitement notamment l’adhérence et la suppression de la charge virale, la restauration des taux de CD4 et l’émergence de résistance au traitement. L’étude a inclus 107 TS qui ont été suivies entre 12 et 24 mois. À la fin du suivi, seules 64 sont restées dans l’étude, donnant un taux de rétention de 59,8%. La restauration des taux de CD4 au-delà de 500 cells/μl a été atteinte chez plus de 70% des participantes, tandis que la moyenne géométrique de la charge virale est passée de 12372 copies/ml au début de l’étude à 105,1 copies/ml (p<0,0001) à 12 mois; 95,1 copies/ml (p<0,0001) à 24 mois et à 187,3 copies/ml à l’ensemble des visites finales (p=0,003). De plus, la charge virale supprimée (<1000 copies/ml) ou indétectable (<40 copies/ml) était fortement associée à l’augmentation du niveau d’adhésion thérapeutique auto-rapportée (p de tendance =0,048 et 0,004 respectivement). Plusieurs participantes ont montré des génotypes de résistance au début de l’étude, cependant aucune de ces dernières ayanteu une visite finale n’a montré de résistance clinique lors de cette dernière visite. Compte tenu de la mobilité de ce groupe, des efforts sur la rétention et l’adhérence au traitement, et une collaboration régionale entre les cliniques ISTs dédiées aux TS pourraient faciliter l’implantation et l’impact positif du traitement précoce comme méthode de prévention dans la sous-région. / Female sex workers (FSW) remain highly affected by HIV and play a critical roleinits spread towards the general population, however, antiretroviral treatment coverage in this group still remains very low in west and central African countries. In line with the UNAIDS recommendations extending antiretroviral treatment to all HIV-infected individuals regardless their CD4 count, we carried out this demonstration project of early HIV treatment as prevention (TasP) aiming to assess the acceptability, feasibility, and utility of adding this strategy to the current prevention and treatment packageamong FSW in Cotonou, Benin. While assessing both acceptability and feasibility, we focused on treatment response including CD4 count restoration, adherence to treatment and viral suppression, and emergence of drug resistance. The study included 107 FSW who were followed between 12 and 24 months. At the end of the follow-up 64 remained in the study giving a retention rate of 59.8%. CD4 count recovery above 500 cells/μl was reached in more than 70% of participants. The geometric mean viral load decreased from 12372 copies/ml at baseline, to 105.1 copies/ml (<.0001) at 12 months; 95.1 copies/ml (p <.0001) at 24 months and 187.3 copies/ml at all final visits (p = 0.003). In addition, both suppressed (<1000 copies/ml) and undetectable (<40 copies/ml) viral loads were strongly associated with increasing levels of adherence to treatment (p for trend =0.048 and 0.004 respectively). Resistance mutations were detected in several participants at baseline, but none of those who had a final visit showed clinical resistance. Given the mobility in this group of population, efforts on retention and adherence to treatment, and regional collaboration between FSW-dedicated clinics could facilitate the implementation and positive impact of early treatment as prevention in this population.

Une revue de la littérature a révélé que les attentes d'efficacité personnelle sont significativement associées à la perception de la douleur et permettent de prédire de façon significative les réponses des patient-e-s au traitement de la douleur. La présente étude visait à évaluer le rôle de 11 efficacité personnelle lors du traitement des migraines à l'aide de la biorétroaction thermique. Vingt-sept femmes souffrant de migraines ont été assignées aléatoirement à l'une des deux conditions expérimentales. Des graphiques falsifiés générés par ordinateur suggéraient que les sujets montraient soit des habiletés supérieures (condition à succès élevé) ou inférieures (condition à succès modéré) pour le réchauffement des mains comparativement à un échantillon normatif fictif de patients souffrant de migraines. Bien que la manipulation du succès perçu ait produit des différences significatives entre les groupes quant aux attentes d'efficacité personnelle, ces groupes n'ont montré aucune réduction significativement différente de 1'activitémigraineuse ou de la prise de médicaments.

Les macrophages jouent un rôle important dans l’infection par le virus d’immunodéficience humaine de type-1 (VIH-1) et sont suspectés d’être des réservoirs viraux, empêchant ainsi l’élimination complète du virus chez les individus infectés. Cinquante gènes ont été sélectionnés à la suite d’une étude transcriptomique comparant l’expression génique entre des cellules spectatrices (bystanders) ou infectées par le VIH-1. Parmi ces gènes, l’expression d’une enzyme impliquée dans le cycle du folate (Gamma-Glutamyl Hydrolase ; GGH), est augmentée rapidement à la suite de l’infection. Nous suggérons que dans les macrophages dérivés de monocytes (MDM), une concentration faible de folate pourrait jouer un rôle protecteur en limitant la disponibilité des nucléotides nécessaire au VIH-1 lors de l’infection. Notre modèle expérimental est basé sur l’identification de MDM productivement infectés par un clone moléculaire de tropisme R5 du VIH-1 exprimant tous les gènes viraux ainsi qu’une petite protéine murine membranaire (Heat Stable Antigen; HSA). Ce virus a servi à infecter des MDM transfectés avec de petits ARN interférents (siRNA) ou exposés à des inhibiteurs chimiques. Ces expériences ont permis d’observer l’effet de l’extinction génique de ces enzymes durant l’infection par le VIH-1. Après 3 à 18 jours avec le virus, le pourcentage de cellules productivement infectées est évalué par cytométrie en flux ainsi que par ELISA ciblant la capside virale (p24). La diminution de l’expression de certaines enzymes régulant le niveau de folate intracellulaire (ex. GGH, FPGS et MTHFR) fait augmenter le nombre de cellules productivement infectées par le virus. De plus, le traitement au Raltitrexed (RTX), un inhibiteur de la Thymidylate Synthase (TYMS), avant l’infection mène à un blocage de la réplication virale. Les résultats montrent donc que des interactions réciproques entre le virus et le cycle du folate pourraient être des éléments déterminants dans la susceptibilité des MDM à l’infection par le VIH-1. / Macrophages plays an important role in HIV-1 infection. These cells are suspected to act as a viral reservoir preventing complete virus eradication in infected individuals. Following a transcriptomic study, fifty genes were selected based upon their differential expression between non-infected, infected and bystander populations. One of those genes, coding for Gamma-Glutamyl Hydrolase (GGH), an enzyme involved in folate metabolism, was upregulated rapidly after HIV-1 infection before returning to a basal state. We propose that in monocyte-derived macrophages (MDM), a low folate concentration may play a protective role by limiting nucleotide availability for HIV-1 during the process of infection. We have developed an experimental model based on MDM identification productively infected with a R5 tropism HIV-1 molecular clone expressing all viral genes and a small membrane murine protein (Heat Stable Antigen; HSA). This virus was used to infect MDM transfected with small interfering RNAs (siRNA) or exposed to chemical inhibitors. The purpose of those experiments was to assess the effect of genetic downregulation of important folate proteins during HIV-1 infection. Between 3 and 18 days post-infection, percentage of productively infected cells was evaluated with flow cytometry or ELISA targeting the viral capsid protein p24. Downregulation of important enzymes involved in intracellular folate retention (e.g. GGH, FPGS and MTHFR) increased the number of cells productively infected with HIV-1. Also, Raltitrexed (RTX), a specific inhibitor of Tymidylate Synthase (TYMS), was able to inhibit viral replication when used before infection. Those results show that an interplay between HIV-1 and folate cycle may play a decisive role in MDM susceptibility to virus infection.

Les cancers du sein sont un problème majeur de santé publique et le développement de nouveaux traitements demeure capital. À cet effet, notre groupe de recherche a développé une nouvelle famille de promédicaments antimitotiques nommés *N*-alkyle phénylimidazolidones (AIMZs) aussi appelés phényle 4-(2-oxo-3-alkylimidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PAIB-SOs). La structure moléculaire des AIMZs est constituée d'une chaîne alkyle, d'un groupement phénylimidazolidone et d'un pont sulfonate liant deux anneaux aromatiques (A et B). Leur mécanisme de bioactivation repose sur leur *N*-désalkylation *in situ* par le Cytochrome P450 1A1 (CYP1A1) en puissants agents antimitotiques, les IMZs. Toutefois, les études de stabilité dans les microsomes de foie de souris ont montré une courte demi-vie ($t_\mathsf{1/2}$). Afin de pallier ce problème potentiel, nous avons proposé qu'il était possible de pharmacomoduler les AIMZs et d'améliorer leurs propriétés biopharmaceutiques en modifiant leur structure au niveau de leur pont sulfonate, de la longueur de leur chaîne alkyle et des groupements substituant leur anneau aromatique B. L'objectif de mon doctorat était donc de 1) étudier l'effet des modifications moléculaires sur leur activité biologique et 2) sélectionner 3 AIMZs prometteurs pour des études chez des modèles murins. Dans un premier temps, nous avons étudié l'effet de la modification du pont sulfonate des AIMZs par un groupement sulfonamide. Nos résultats montrent que les AIMZs portant un pont sulfonamide ont une activité antiproliférative dans la gamme de la centaine de nanomolaire jusqu'au bas micromolaire et une sélectivité envers les cellules MCF7 exprimant le CYP1A1. De plus, l'AIMZ **13**, le plus puissant de cette famille, induit un arrêt du cycle cellulaire en phase G2/M, une perturbation des microtubules et une bioactivation par le CYP1A1. Nos travaux montrent qu'il est possible de modifier le pont sulfonate des AIMZs par un pont sulfonamide, mais leur développement a été arrêté en raison de leur faible hydrosolubilité. Nous avons par la suite étudié l'effet d'homologuer la chaîne alkyle sur l'azote du groupement phénylimidazolidone. Nous avons premièrement étudié l'AIMZ le plus prometteur nommé CEU-818 portant une chaîne butyle. Le CEU-818 et son antimitotique correspondant *N*-désalkylé nommé CEU-602 ont été radiomarqués et administrés à des modèles murins. Nos résultats montrent qu'ils ont des temps de rétention tissulaire ≤ 6 h considérés trop courts pour engendrer un effet pharmacologique optimal en administrations intraveineuses dans ce modèle. Des AIMZs portant des chaînes alkyles plus longues ont donc été synthétisés afin d'améliorer leurs propriétés biopharmaceutiques. Les AIMZs portant une chaîne *n*-hexyle ou *n*-octyle ont peu ou pas d'activité biologique et sont peu hydrosolubles. Leur développement a donc été abandonné. Néanmoins, ceux porteurs d'une chaîne *n*-pentyle montrent une activité antiproliférative dans l'ordre du nanomolaire envers des cellules exprimant le CYP1A1. Les AIMZs **21**, **23**, **26**, **28** et **30** ont été sélectionnés en fonction de leur activité envers les cellules MCF7 (50-600 nM) et leur ratio de sélectivité (> 21). Ils arrêtent le cycle cellulaire en phase G2/M, perturbent les microtubules et sont bioactivés via le CYP1A1. L'essai de la membrane chorioallantoïque de l'embryon de poulet montre que les AIMZs **26** et **30** sont dépourvus de toxicité envers les embryons de poulet. Ils ont une activité antitumorale envers les cellules HT-1080 transfectées avec le CYP1A1 comparativement aux cellules HT-1080 de type sauvage et transfectées seulement avec le vecteur. Notre criblage a permis de sélectionner les AIMZs **21** (CEU-835), **23** (CEU-934) et **28** (CEU-938) pour des essais chez les souris, en écartant les composés **26** et **30** en raison de leur faible solubilité dans nos formulations pharmaceutiques. À cet effet, une méthode de détection par UHPLC-UV a été développée afin de quantifier ces AIMZs dans le plasma de souris. Nos travaux montrent que les administrations multi-intraveineuses des AIMZs dans le modèle murin sain n'engendrent pas de toxicité aiguë ou mi-chronique. De plus, les AIMZs **21**, **23** et **28** montrent un $t_\mathsf{1/2}$ respectivement de 8,1, 23,2 et 21,5 h. Finalement, ils induisent un arrêt de la croissance tumorale comparable au paclitaxel dans le modèle murin de xénogreffes MCF7. En conclusion, nos travaux montrent que les AIMZs sont conçus pour engendrer que peu ou pas d'effets indésirables comparativement aux agents antimicrotubules actuels. Les AIMZs sont donc une nouvelle famille de promédicaments antimitotiques puissants et prometteurs pour le développement d'une thérapie ciblée envers les cancers du sein exprimant le CYP1A1. / Breast cancers are a major public health problem, and the development of novel treatments remains a crucial issue. To this end, our research group develops a novel family of antimitotic prodrugs known as *N*-alkyl phenylimidazolidones (AIMZs) also named phenyl 4-(2-oxo-3-alkylimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PAIB-SOs). The molecular structure of AIMZs is constituted by a short alkyl chain, a phenylimidazolidone group and a sulfonate bridge linking two aromatic rings (A and B). AIMZs exhibit a potent cytotoxic activity and are selective towards cytochrome P450 1A1 (CYP1A1)-expressing breast cancer cells. Their bioactivation mechanism is based on an *in situ N*-dealkylation by CYP1A1 into potent antimitotics known as phenylimidazolidones (IMZs) also named phenyl 4-(2-oxoimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates. However, the stability analysis using mouse liver microsomes showed that AIMZs exhibit a short half-life ($t_\mathsf{1/2}$). To circumvent this potential issue, we proposed that it is possible to pharmacomodulate AIMZs and to improve their biopharmaceutical properties by modifying their structure on their sulfonate bridge, the length of their alkyl chain and the substituents on their aromatic ring B. The objective of my doctorate was therefore to 1) study the effect of the molecular modifications on their biological activity and 2) select 3 promising AIMZs for studies in murine animal models. We first studied the effects of the replacement of the sulfonate bridge by a sulfonamide moiety. The results show that AIMZs bearing a sulfonamide bridge exhibit an antiproliferative activity ranging from hundreds nanomolar to low micromolar and selectivity toward MCF7 cells expressing CYP1A1. Moreover, the most potent compound **13** of this subfamily of AIMZs induces a cell cycle arrest in the G2/M phase, a perturbation of microtubules and a bioactivation by CYP1A1. Our work evidences that it is possible to modify the sulfonate bridge of AIMZs by a sulfonamide but their development has been stopped due to their low hydrosolubility. We then studied the effect of the homologation of the alkyl chain substituted in the nitrogen atom of the phenylimidazolidone moiety. We first studied the most promising butyl-bearing AIMZ called CEU-818. CEU-818 and its corresponding *N*-dealkylated antimicrotubule agent named CEU-602 were radiolabeled and administered to murine models. Our results show that they exhibit tissular retention times of ≤ 6 h considered too short to have an optimal pharmacological effect in this model with intravenous administrations. AIMZs bearing longer alkyl chains were synthesized to improve their biopharmaceutical properties. *n*-Hexyl- and *n*-octyl-bearing AIMZs exhibit low or no biological activity and are weakly hydrosoluble. Their development was therefore abandoned. However, those carrying a *n*-pentyl chain exhibit antiproliferative activity in the nanomolar range toward CYP1A1-expressing cells. AIMZs **21**, **23**, **26**, **28** and **30** were selected due to their activity towards MCF7 cells (50-600 nM) and their selectivity ratio (> 21). They arrest the cell cycle progression in the G2/M phase, they disrupt microtubules and they are bioactivated via CYP1A1. The chorioallantoic membrane assay showed that AIMZs **26** and **30** are devoid of toxicity towards chick embryos. They exhibit an antitumoral activity toward CYP1A1-transfected HT-1080 cells (HT-1080$^\mathit{CYP1A1}$) as compared to HT-1080 wild-type and vector-transfected cells (HT-1080$^\mathit{empty}$). Our screening program allowed the selection of AIMZs **21** (CEU-835), **23** (CEU-934), and **28** (CEU-938) for studies in mice. To this end, an UHPLC-UV detection method was developed to quantify these AIMZs in mouse plasma. Our work demonstrated that the multi-intravenous administrations of AIMZs to a healthy murine model do not lead to any acute or mid-chronic toxicity. Furthermore, AIMZs **21**, **23** and **28** exhibit a $t_\mathsf{1/2}$ of 8.1, 23.2 and 21.5 h, respectively. Finally, they induce an arrest of tumor growth comparable to paclitaxel in the xenograft mouse model of MCF7. In conclusion, our work demonstrates that AIMZs are designed to produce few or no adverse effects compared to current antimicrotubule agents. AIMZs are therefore a novel family of potent antimitotic prodrugs that are promising for the development of a targeted therapy toward CYP1A1-expressing breast cancer cells.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2024 / Les cancers sont l'une des causes principales de décès dans le monde et leur incidence est en augmentation constante. Ces maladies complexes se caractérisent par une prolifération excessive de cellules anormales ayant la capacité d'envahir d'autres tissus. De ce fait, les mécanismes régulant la prolifération dans les cellules sont inévitablement altérés dans les cancers. Malgré les grandes avancées dans le traitement de ces maladies et leurs impacts positifs sur la survie des patients, il existe toujours des cancers pour lesquels aucun traitement n'est disponible. De plus, lorsque des traitements sont disponibles, ceux-ci arrêtent fréquemment de fonctionner dû au développement de résistance et peuvent mener à un éventail de toxicité et effets secondaires. Ces phénomènes sont les principaux facteurs limitant dans le traitement des cancers. Il est donc primordial de continuer d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour mieux traiter ces maladies. ZNF768 est une protéine à doigts de zinc encore peu caractérisée dans la littérature. En 2021, cette protéine fut identifiée comme un nouvel acteur dans la réponse cellulaire au stress par l'équipe du Dr Laplante dans un article publié à *Nature Communications*. Cette protéine, dont l'expression est altérée dans les tumeurs, régule la prolifération et l'activation de p53 en réponse au stress génotoxique dans les cellules. Il est donc possible que l'altération de ZNF768 dans les cancers soit un des mécanismes permettant la prolifération aberrante des cellules dans ces maladies. L'objectif de cette thèse visait à définir les fonctions de ZNF768 *in vivo* dans le but de mieux comprendre ses fonctions physiologiques et pathologiques avec une emphase particulière sur le cancer. Les travaux décrits dans cette thèse ont démontré que le lien établi entre le stress génotoxique, la déplétion de ZNF768 et l'activation de p53 *in vitro* se produit également *in vivo* chez la souris. Démontrant un rôle direct de ZNF768 dans la réponse au stress génotoxique, la perte de ZNF768 altère la réponse à l'irradiation chez la souris. Comparativement aux souris sauvages, les souris ZNF768 knockout montrent une radiosensibilité accrue et une augmentation de l'expression de certaines cibles de p53 dans les tissus après l'irradiation. Nos travaux ont également établi que la surexpression de ZNF768 est un phénomène commun dans les cancers chez l'humain et la souris. De plus, les niveaux de ZNF768 corrèlent avec certaines caractéristiques des tumeurs avancées dont les marqueurs prolifératifs Ki-67 et le score mitotique dans les adénocarcinomes pulmonaires humains et le grade des tumeurs dans les adénocarcinomes pulmonaires murins. La délétion complète de ZNF768 permet également de réprimer le développement d'adénocarcinome pulmonaire dans ce même modèle chez la souris. Globalement, les travaux présentés dans cette thèse ont contribué à mieux définir les processus menant à la prolifération non-contrôlée des cellules cancéreuses en confirmant un rôle actif de ZNF768 dans la réponse au stress génotoxique et la tumorigenèse *in vivo*. / Cancer is one of the leading causes of death worldwide and its incidence is constantly increasing. This complex disease is characterized by the excessive proliferation of abnormal cells that acquire the capacity to invade other tissues. Hence, the mechanisms regulating proliferation are inevitably altered in cancer. Despite the incredible advances in cancer treatment and their positive impact on patient survival, there still exists cancers for which no treatment is available. Furthermore, when treatments are available, they almost always stop working due to the development of resistance by clonal cells and can lead to the development of a range of side-effects and toxicities. These effects are the main limiting factors in cancer treatment. Therefore, it is essential to continue the search for novel therapeutic targets to better treat cancer. ZNF768 is a zinc finger protein that is still poorly characterized in the literature. This protein was identified as a novel actor in the cellular stress response in a study published in 2021 by Dr. Laplante in *Nature Communications*. This protein regulates proliferation and p53 activation in response to genotoxic stress in cells. Furthermore, ZNF768 expression is elevated in tumors suggesting that ZNF768 overexpression might be a mechanism supporting proliferation in cancer cells. The main objective of this thesis was to define the *in vivo* functions of ZNF768 to better understand its physiological and pathological functions with an emphasis on cancer. The work of this thesis demonstrated that the established link between genotoxic stress, ZNF768 depletion and p53 activation observed *in vitro* also happens *in vivo* in mice. Showing a direct role of ZNF768 in the response to genotoxic stress, ZNF768 loss alters the response to irradiation in mice. In comparison to wild-type mice, ZNF768 knockout mice show increased radiosensitivity and increased expression of some p53 targets in tissues following irradiation. Our work also establishes that ZNF768 overexpression is a frequent event in cancer in mice and humans. Furthermore, ZNF768 levels correlate with some characteristics of advanced tumors including Ki-67 and the mitotic score in human lung adenocarcinoma and with tumor grade in murine lung adenocarcinoma. ZNF768 loss also represses lung adenocarcinoma development in this same model in mice. Globally, the results presented in this thesis contributed to a better understanding of the processes leading to uncontrolled proliferation in cancer cells by establishing a direct role of ZNF768 in the response to genotoxic stress and tumorigenesis *in vivo*.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales / Les cicatrices hypertrophiques font partie des principales complications chez les victimes de brûlures graves qui survivent à leur traumatisme. Parmi les traitements les plus utilisés dans le monde entier, la thérapie par compression est l'une des méthodes préférées pour améliorer l'apparence. Or, le mécanisme derrière son efficacité est toujours mal compris. L'étude présentée dans ce mémoire s'intéresse aux effets de la compression sur les fibroblastes cutanés normaux, et sur les myofibroblastes, type cellulaire anormalement persistant dans les cicatrices hypertrophiques. À l'aide du modèle de derme reconstruit par autoassemblage développé au Centre de Recherche en Organogénèse expérimentale de l'Université Laval/LOEX, l'objectif principal était de comparer la réponse des fibroblastes et des myofibroblastes à une compression équivalente à celle des vêtements compressifs et de développer une méthode de mesure de la force de contraction de ces substituts. Les travaux présentés suggèrent que la compression n'a pas d'effets significatifs à court terme sur les propriétés mécaniques des substituts dermiques reconstruits par autoassemblage de ces deux types cellulaires. La nouvelle méthode de mesure de la force de contraction des substituts dermiques qui a été élaborée et validée au moyen de différentes études in vitro est également présentée. Cette méthode innovante se démarque des autres méthodes présentées dans la littérature par sa simplicité et son aspect non destructif adapté à la caractérisation des tissus par autoassemblage. Ainsi, ce projet de maîtrise propose de nouvelles méthodes pour étudier la compression et la contraction des tissus reconstruits par génie tissulaire, dans l'optique de mieux comprendre les mécanismes de prévention et/ou de guérison des cicatrices hypertrophiques. / Hypertrophic scars are one of the main complications for severe burn victims who survive their trauma. Among the most widely used treatments worldwide, compression therapy is one of the preferred methods for improving hypertrophic scar appearance. Yet the mechanism behind its effectiveness is still poorly understood. The study presented in this master focuses on the effects of compression on normal cutaneous fibroblasts, and on myofibroblasts, a cell type abnormally persistent in hypertrophic scars. Using the self-assembled dermis model developed at the Centre de Recherche en Organogénèse Expérimentale de l'Université Laval/LOEX, the main objective was to compare the response of fibroblasts and myofibroblasts to a compression equivalent to that of compressive garments and to develop a method for measuring the contraction force of these substitutes. The work presented suggests that compression has no significant short-term effects on the mechanical properties of dermal substitutes reconstructed by self-assembly with the two cell types. A new method was designed for measuring the contraction force of dermal substitutes and validated by means of various in-vitro studies. This innovative method stands out from other methods presented in the literature thanks to its simplicity and non-destructive aspect adapted to the manufacturing process of self-assembled tissues.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'utilisation des revêtements photopolymérisables cent pourcent solides est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour protéger les produits finaux du bois des rayures, de l'abrasion et des attaques chimiques, tout en créant également l'apparence souhaitée en matière de brillance. L'une des façons de contrôler la brillance de la surface du revêtement est de créer une rugosité de surface en ajoutant des particules solides à la composition du revêtement. En raison de l'absence de composés organiques volatils (COV) dans la composition du revêtement à durcissement UV 100% solides, la présence d'agents de matage à la surface du revêtement est réduite et, par conséquent, leur effet sur la création de la rugosité diminue. Il est donc essentiel de trouver un type d'agents de matage approprié ainsi qu'une méthode efficace de création de rugosité. Cette étude a examiné les particules magnétiques en tant que nouveau type d'agent de matage dans la formulation du revêtement à durcissement UV et par exposition à un champ magnétique externe. Les particules ont été soumises à des modifications afin de garantir leur bonne dispersion au sein de la formulation. Par conséquent, les particules d'oxyde de fer (Fe₃O₄) enrobées de polymère et les particules de pentacarbonyle de fer (Fe(CO)₅) ont été modifiées avec un l'aminosilane (APTES) avant d'être ajoutées à la formulation du revêtement. Cette recherche a étudié l'effet combiné de l'ajout de particules magnétiques et de l'application d'un champ magnétique pendant la polymérisation UV sur la brillance de la surface du revêtement, en raison de la création de particules magnétiques assemblées sous l'effet du champ magnétique. La brillance de la surface a été caractérisée à l'aide d'un brillancemètre, et la rugosité de la surface a été mesurée à l'aide d'images 3D prises par le microscope numérique Keyence. De plus, dans cette étude, l'impact de la nature des particules, de leur concentration et de leur méthode de modification, ainsi que l'effet des paramètres du champ magnétique, y compris son type et sa puissance, sur la brillance finale de la surface et l'uniformité de la surface finale ont été évalués. / One hundred percent solids ultraviolet-curable coating is one of the most used methods to protect final wood products from scratches, abrasion, and chemical attacks and also to create a desired appearance in terms of gloss. One of the ways to control the coating's surface gloss is to create surface roughness by adding solid particles to the coating composition. Due to the absence of volatile organic compounds (VOC) in 100% solids UV-curable coating composition, the presence of matting agent at the coating surface is reduced and hence, their effect on the creation of roughness diminishes. Therefore, finding a suitable matting agent type and efficient roughness creation method is essential. This study investigated magnetic particles as a new matting agent type in the UV-curable coating formulation to be photo-polymerized under an external magnetic field. The particles required modification to ensure their proper dispersion within the formulation. Therefore, the polymer-coated iron oxide (Fe₃O₄) particles and iron pentacarbonyl (Fe(CO)₅) particles were modified with aminosilane (APTES) before being added to the coating formulation. This research investigated the combined effect of adding magnetic particles and applying magnetic field during UV-curing on the coating's surface gloss due creating self-assembled magnetic particles under magnetic field. The surface gloss was characterized through glossmeter, and the surface roughness was measured by 3D images taken using a Keyence digital microscope. Moreover, in this study, the impact of particles' nature, concentration, modification method, and the effect of magnetic field parameters, including its type and strength, on the final surface gloss and the uniformity of the final surface have been assessed.