Le mélanome malin (MM) est un cancer très réfractaire aux thérapies anticancéreuses, dont les vincalcaloïdes (VAs). Afin d'étudier le rôle de la GSTM1 (glutathion S-transférase 1) et la MRP1 (multidrug resistance protein 1) dans la résistance acquise du MM aux VAs, nous avons établi 4 modèles cellulaires de résistance à la vincristine (CAL1R-VCR), à la vindésine (CAL1R-VDS), à la vinorelbine (CAL1R-VRB) et à la vinflunine (CAL1R-VFL), par exposition continue de cellules du MM (CAL1-wt), pendant un an, à ces anticancéreux. L'expression d'ne GSTM1 fonctionnelle est spécifiquement observée (RT-PCR, western blot, activité GST totale) dans les cellules résistantes. Le curcumin (inhibiteur de GSTM1), la BSO (inhibiteur de synthèse de glutathion) et le MK571 (inhibiteur de MRP1), réduisent considérablement le résistance acquise à la VCR et à la VDS mais pas à la VRB ou à la VFL. Toutefois, tous ces VAs réduisent spécifiquement l'activité GSTM1. Ces données montrent l'implication différentielle de GSTM1 et MRP1 dans la résistance aux VAs. Pour déterminer les mécanismes moléculaires de cette chimiorésistance, nous avons réalisé une étude pangénomique (biopuces Affymetrix HG-U133 Plus 2.00) sur les lignées CAL1 (wt et R). Le regroupement hiérarchique (par Cluster et TreeView) des données des puces a révélé une similarité entre les profils d'expression génique de CAL1R-VRB et CAL1-wt mais aussi entre ceux de CAL1R-VCR et CAL1R-VDS. L'analyse bioinformatique (par IPA) des transcrits les plus différemment exprimés entre les lignées cellulaires, a mis en évidence 6 réseaux géniques connus pour leur rôle dans la chimiorésistance tumorale. Le programme FatiGO a révélé 3 termes biologiques sur-représentés (> 60%) dans CAL1R (ribosome, filaments intermédiaires du cytosquelette, récepteurs olfactifs) tandis que l'étude fonctionnelle (invalidation génique par siRNA, test de viabilité) de GPR143, KIT et SLC45A2 (gènes interagissant avec NF-κB et CCND1 (facteurs de la chimiorésistance tumorale), très exprimés dans CAL1-wt et muets dans CAL1R) a montré la faible tendance des deux premiers à être impliqués dans la résistance aux VAs. / Malignant melanoma (MM) is a very refractory tumor to anticancer therapies, including vinca alkaloïds (VAs). To investigate the role of GSTM1 (glutathione S-transferase μ1) and MRP1 (multidrug resistance protein 1) in MM acquired resistance to VAs, we established 4 cellular models of resistance to vincristine (CAL1R-VCR), to vindesine (CAL1R-VDS), to vinorelbine (CAL1R-VRB) and to vinflunine (CAL1R-VFL), by continuous exposure of MM cells (CAL1-wt), for one year, to these anticancer agents. The expression of a functional GSTM1 is specifically observed (RT-PCR, western blot, total GST activity) in resistant cells. Curcumin (GSTM1 inhibitor), BSO (glutathione synthesis inhibitor) and MK571 (MRP1 inhibitor), considerably reduce the acquired resistance to VCR and VDS but not that to VRB or VFL. However, all these VAs specifically reduce GSTM1 activity. These data show the differential involvement of GSTM1 and MRP1 in resistance to VAs. To determine the molecular mechanisms of this chemoresistance, we performed a pangenomic study (Affymetrix HG-U133 Plus 2.00 microarrays) on the CAL1 lines (wt and R). The hierarchical clustering (by Cluster and TreeView) of array data revealed a similarity between the gene expression profiles of CAL1R-VRB and CAL1-wt, but also between those of CAL1R-VCR and CAL1R-VDS. The bioinformatic analysis (by IPA) of the most differentially expressed transcripts between cell lines, highlighted 6 gene networks known for their role in tumor chemoresistance. FatiGO program revealed 3 biological terms overrepresented (>60%) in CAL1R (ribosome, intermediate filaments of cytoskeleton, olfactory receptors), while functional study (gene invalidation by siRNA, viability test) of GPR143, KIT and SLC45A2 (genes interacting with NF-kB and CCND1 (tumor chemoresistance factors), highly expressed in CAL1-wt and mute in CAL1R) showed the weak trend of the two formers to be involved in resistance to VAs.

Les recherches menées au sein de notre laboratoire ont montré que la Nicotinamide Phosphoribosyltransférase (Nampt) est surexprimée lors de l’activation de plusieurs cellules immunes. Cette surexpression est surprenante si l’on considère que cette enzyme intervient dans le métabolisme de base de toute cellule (immune et non immune) en participant à la synthèse du cofacteur NAD. Au cours de ce travail, nous avons essayé de comprendre quelle est la contribution de cette enzyme aux fonctions immunes. <p>Puisque les souris génétiquement invalidées pour le gène de la Nampt meurent à un stade embryonnaire précoce nous avons invalidé ce gène de façon conditionnelle uniquement dans les lymphocytes T et B. Nos résultats suggèrent que la délétion de la Nampt dans les cellules T et B compromet leur survie. <p>De plus, nous avons testé l’effet d’un inhibiteur spécifique de la Nampt sur la sécrétion de TNF par des macrophages et des cellules dendritiques. Nos résultats montrent que l’inhibition de la Nampt s’accompagne d’une diminution du taux de NAD intracellulaire et, parallèlement, d’une réduction de la quantité de TNF&61537; synthétisé. De même, nous avons montré qu’en augmentant le taux de NAD cellulaire il est possible d’augmenter la quantité de TNF&61537; produit, ce qui laisse supposer que la capacité de la cellule à synthétiser du TNF&61537; serait directement liée à son contenu en NAD. Cette régulation semble impliquer une étape post-transcriptionnelle puisque l’ARNm du TNF&61537; ne paraît pas être affecté par ces traitements. Puisque le taux de NAD peut influencer directement l’activité d’enzymes NAD-dépendantes, et en particulier l’activité des enzymes de la famille des sirtuines, nous nous sommes demandés si une sirtuine était impliquée dans la synthèse du TNF&61537; Une approche pharmacologique et une approche génétique nous ont permis de montrer que SIRT6 serait capable d’augmenter la production de TNF&61537; à une étape traductionnelle. Cette conclusion semble être confirmée par le fait que des cellules dendritiques dérivées de souris invalidées pour le gène SIRT6 produisent moins de TNF&61537; en réponse à un stimulus microbien par rapport à des cellules sauvages. <p>En conclusion nos observations suggèrent la Nampt, en affectant le niveau intracellulaire de NAD, joue un rôle important dans le contrôle de la production du TNF&61537; par les cellules de système immunitaire<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Problématique : Le glutathion est une molécule clé de la défense antioxydante. Chez les enfants sous nutrition parentérale (NP), particulièrement les nouveau-nés, sa concentration tissulaire est anormalement basse. Puisque la capacité de synthèse de glutathion est adéquate, un déficit en cystéine, le substrat limitant, est soupçonnée. À cause de son instabilité en solution, la cystéine est peu présente en NP; la méthionine étant le précurseur endogène de cet acide aminé. L’activité de la méthionine adénosyltransférase (MAT), une enzyme essentielle à la transformation de la méthionine en cystéine, est facilement inhibée par l’oxydation. L’hypothèse : Le faible taux de glutathion chez les enfants sous NP est causé par l’inhibition de la MAT par les peroxydes contaminant ces solutions nutritives. Objectif: Mesurer l’impact d’une infusion de NP et de H2O2 sur l’activité hépatique de MAT en relation avec le niveau de glutathion. Méthode : Un cathéter est placé dans la jugulaire droite de cobayes de trois jours de vie. Quatre groupes sont comparés:1- Témoin (animaux aucune manipulation, sans cathéter) 2)-(animaux nourris normalement et le cathéter (noué)); 3) NP (animaux nourris exclusivement par voie intraveineuse (acides aminés + dextrose + lipides + vitamines + électrolytes), cette solution génère environ 400 µM de peroxyde. 4) H2O2 (animaux nourris normalement et recevant via le cathéter 400 µM de H2O2). Après quatre jours, le foie et le sang sont prélevés pour la détermination du glutathion, potentiel redox et l’activité de MAT, glutathion peroxydase et glutathion reductase. Résultats : L’activité de MAT est plus faible dans les groupes NP et H2O2. Le potentiel redox du foie et dans le sang est plus oxydé dans le groupe NP. Tandis que la concentration de GSSG du foie est plus élevée dans le groupe NP. Ainsi la concentration de GSH dans le sang et foie est plus faible dans les NP et H2O2 Discussion: La relation entre l’inhibition de MAT et le stress oxydant observée dans le groupe NP pourrait bien expliquer la perturbation du système glutathion observée chez les nouveau-nés prématurés. / Introduction: The low glutathione level in premature newborns can partly explain the high incidence of complications associated with oxidative stress in this population. Since the synthetic activity of glutathione is mature, a lack of substrate, especially cysteine, is suspected. Methionine provided by their parenteral nutrition (PN) is the in vivo precursor of cysteine. Since, methionine adenosyltransferase (MAT), the first enzyme in methionine transformation, has redox sensitive cysteines, we hypothesize that peroxides contaminating PN inhibit the activity of MAT, leading to a lower availability of cysteine for glutathione synthesis. Methods: At 3 days of life, guinea pigs a catheter fixed in jugular vein, the animals were separated in 4 groups: 1) Control: animals without any treatment and no catheter 2) sham: animals fed regular chow, a node closed their catheter; 3) PN: animals fed exclusively with parenteral nutrition (dextrose, amino acids, fat, vitamins) containing about 400 µM peroxides; 4) H2O2: animals fed regular chow and received continuously 400 µM H2O2 through the catheter. Four days later, liver and blood were sampling for determination of reduced glutathione (GSH), oxidized glutathione (GSSG), redox potential and activities of MAT, glutathione peroxidase, and glutathione reductase. Results: MAT activity was lower in groups receiving PN or H2O2. Liver redox was more oxidized in PN group whereas blood redox was more oxidized in PN and H2O2. Liver and blood GSH is lower in PN and H2O2. Liver GSSG was higher in PN. Conclusion: The inhibition of MAT in the PN group could explain the disruption of the glutathione system observed in premature infants. Furthermore the impact of a lower activity of MAT on GSH level is observed in liver and blood. Suggesting that the hepatic synthesis of GSH is insufficient to maintain its own level of glutathione and sustain the rate of export.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Les glutathion transférases (GSTs) constituent une famille multigénique d’enzymes présentes dans les trois domaines du vivant. Cette présence ubiquitaire souligne l’origine sans doute très ancienne de ces enzymes ainsi que des fonctions fondamentales conservées au cours de l’évolution. Ces enzymes sont impliquées notamment dans la détoxication cellulaire de molécules toxiques et dans le métabolisme secondaire. Les analyses phylogénétiques regroupent les GSTs des organismes photosynthétiques au sein de quatorze classes qui peuvent être séparées en deux grands groupes selon le résidu catalytique : les GSTs à sérine catalytique qui possèdent des activités de conjugaison du glutathion (GSH) et/ou peroxydase tandis que les GSTs à cystéine catalytique présentent des activités thioltransférase, déshydroascorbate réductase et de déglutathionylation. Les GSTs à sérine catalytique de la classe Phi (GSTF) sont présentes chez les organismes photosynthétiques et certains basidiomycètes. Chez les plantes, cette classe comprend un nombre de gènes plus important que les autres classes de GSTs. Ceux-ci sont parmi les plus régulés en réponse à divers stress et ils ont été fortement étudiés chez les plantes céréalières en raison de l’activité de détoxication des herbicides des protéines correspondantes. Pourtant, à quelques exceptions près, les rôles physiologiques des GSTFs restent inconnus et la redondance d’isoformes dans cette classe reste incomprise. Par des approches moléculaires, biochimiques et structurales, l’analyse structure-fonction des huit GSTFs de l’arbre modèle Populus trichocarpa a été réalisée au cours de cette thèse. L’analyse phylogénétique des GSTFs chez les organismes photosynthétiques a montré que cette classe est apparue au moment de l’apparition terrestre des végétaux et que différents groupes pouvaient être identifiés avec des motifs catalytiques distincts. L’analyse transcriptionnelle a montré que les gènes relatifs aux GSTFs de peuplier sont principalement exprimés dans les fleurs femelles, les pétioles et les fruits. Certains aspects du mécanisme réactionnel ont été caractérisés en déterminant notamment les paramètres cinétiques et d’interaction des huit GSTFs et de plusieurs variants mutés pour des résidus clés vis-à-vis de substrats modèles. Les structures de cinq des huit GSTFs ont été résolues et ces protéines dimériques adoptent un repliement GST canonique et des spécificités structurales au niveau du site actif ont pu être observées. De plus, au regard de la capacité des orthologues des GSTFs à lier des hormones et des flavonoïdes ainsi que de l’expression récurrente des GSTFs de peuplier dans les fruits et les fleurs femelles, deux organes riches en ces molécules, il peut être supposé qu’elles ont aussi des propriétés de type ligandine. Des résultats préliminaires ont également été obtenus pour la recherche de substrats physiologiques à partir de métabolites extraits de différents organes de peuplier. A terme, l’identification de ces substrats permettra de déterminer le mode d’action (catalytique vs ligandine) de chaque enzyme et d’identifier clairement les fonctions in planta de ces enzymes / Glutathione transferases (GSTs) belong to a multigenic family whose presence in most eukaryotes, prokaryotes and archaea reflects their widespread nature and very likely important functions. These enzymes represent a major group of enzymes involved in xenobiotic detoxification and secondary metabolism. From the most recent genomic and phylogenetic analyses, the GST family is subdivided into 14 classes that can be separated into two main groups based on the catalytic residue which is either a serine (Ser-GST) or a cysteine (Cys-GST). Ser-GSTs usually catalyze glutathione (GSH) conjugation and/or peroxide reduction. On the other hand, Cys-GSTs cannot perform GSH-conjugation reactions but instead catalyze thiol-transferase, dehydroascorbate reductase and deglutathionylation reactions. Ser-GSTs from the Phi class (GSTF) are present in photosynthetic organisms and some basidiomycetes. This class is composed of a large number of genes compared to other GST classes which are amongst the most stress-inducible. The corresponding proteins have been extensively studied in crops with regard to their detoxification activities toward herbicides. However, with a few exceptions, very little is known about their roles in planta and it is not well understood why this class has expanded. By combining molecular, cellular, biochemical and structural approaches, the eight isoforms from the model tree Populus trichocarpa have been characterized during this PhD project. Phylogenetic analysis of GSTFs in the green lineage shows that the apparition of this class is concomitant with the appearance of terrestrial plants and that different groups can be distinguished based on the active site signature. RT-PCR analysis of the eight isoforms of GSTFs showed that transcripts mostly accumulate in female flowers, petioles and fruits. Some aspects of the reaction mechanism have been characterized by determining kinetic parameters of the eight poplar GSTFs and of several mutated variants for key residues towards model substrates. The structures of five GSTFs have been solved and these dimeric proteins display a typical GST fold but specificities have been observed at the catalytic site level. Moreover, considering the demonstrated capacity of GSTF orthologs to bind hormones, anthocyanins or flavonoids, and the consistent high expression of poplar GSTFs in female flowers and fruits, two organs rich in these molecules, we speculate that they may also possess ligandin properties. Preliminary results have been obtained regarding the nature of the substrates in various poplar organs by analyzing protein thermostability in the presence of putative ligands. In order to assess whether a functional redundancy between poplar Phi GSTs exists and to identify their mode of action (catalytic vs ligandin functions), we started to isolate and identify physiological substrates

Problématique : Le glutathion est une molécule clé de la défense antioxydante. Chez les enfants sous nutrition parentérale (NP), particulièrement les nouveau-nés, sa concentration tissulaire est anormalement basse. Puisque la capacité de synthèse de glutathion est adéquate, un déficit en cystéine, le substrat limitant, est soupçonnée. À cause de son instabilité en solution, la cystéine est peu présente en NP; la méthionine étant le précurseur endogène de cet acide aminé. L’activité de la méthionine adénosyltransférase (MAT), une enzyme essentielle à la transformation de la méthionine en cystéine, est facilement inhibée par l’oxydation. L’hypothèse : Le faible taux de glutathion chez les enfants sous NP est causé par l’inhibition de la MAT par les peroxydes contaminant ces solutions nutritives. Objectif: Mesurer l’impact d’une infusion de NP et de H2O2 sur l’activité hépatique de MAT en relation avec le niveau de glutathion. Méthode : Un cathéter est placé dans la jugulaire droite de cobayes de trois jours de vie. Quatre groupes sont comparés:1- Témoin (animaux aucune manipulation, sans cathéter) 2)-(animaux nourris normalement et le cathéter (noué)); 3) NP (animaux nourris exclusivement par voie intraveineuse (acides aminés + dextrose + lipides + vitamines + électrolytes), cette solution génère environ 400 µM de peroxyde. 4) H2O2 (animaux nourris normalement et recevant via le cathéter 400 µM de H2O2). Après quatre jours, le foie et le sang sont prélevés pour la détermination du glutathion, potentiel redox et l’activité de MAT, glutathion peroxydase et glutathion reductase. Résultats : L’activité de MAT est plus faible dans les groupes NP et H2O2. Le potentiel redox du foie et dans le sang est plus oxydé dans le groupe NP. Tandis que la concentration de GSSG du foie est plus élevée dans le groupe NP. Ainsi la concentration de GSH dans le sang et foie est plus faible dans les NP et H2O2 Discussion: La relation entre l’inhibition de MAT et le stress oxydant observée dans le groupe NP pourrait bien expliquer la perturbation du système glutathion observée chez les nouveau-nés prématurés. / Introduction: The low glutathione level in premature newborns can partly explain the high incidence of complications associated with oxidative stress in this population. Since the synthetic activity of glutathione is mature, a lack of substrate, especially cysteine, is suspected. Methionine provided by their parenteral nutrition (PN) is the in vivo precursor of cysteine. Since, methionine adenosyltransferase (MAT), the first enzyme in methionine transformation, has redox sensitive cysteines, we hypothesize that peroxides contaminating PN inhibit the activity of MAT, leading to a lower availability of cysteine for glutathione synthesis. Methods: At 3 days of life, guinea pigs a catheter fixed in jugular vein, the animals were separated in 4 groups: 1) Control: animals without any treatment and no catheter 2) sham: animals fed regular chow, a node closed their catheter; 3) PN: animals fed exclusively with parenteral nutrition (dextrose, amino acids, fat, vitamins) containing about 400 µM peroxides; 4) H2O2: animals fed regular chow and received continuously 400 µM H2O2 through the catheter. Four days later, liver and blood were sampling for determination of reduced glutathione (GSH), oxidized glutathione (GSSG), redox potential and activities of MAT, glutathione peroxidase, and glutathione reductase. Results: MAT activity was lower in groups receiving PN or H2O2. Liver redox was more oxidized in PN group whereas blood redox was more oxidized in PN and H2O2. Liver and blood GSH is lower in PN and H2O2. Liver GSSG was higher in PN. Conclusion: The inhibition of MAT in the PN group could explain the disruption of the glutathione system observed in premature infants. Furthermore the impact of a lower activity of MAT on GSH level is observed in liver and blood. Suggesting that the hepatic synthesis of GSH is insufficient to maintain its own level of glutathione and sustain the rate of export.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

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L’objectif de ces travaux de thèse était de rechercher un potentiel effet inhibiteur de l’acide acétique endogène sur le métabolisme oxydo réductif de Saccharomyces cerevisiae, afin d’évaluer la pertinence d’une stratégie d’amélioration des capacités de production d’éthanol par la modulation de la synthèse de cet acide. Ces travaux devaient également permettre d’approfondir la compréhension des principaux facteurs commandant la synthèse de l’acide acétique et plus largement des acides organiques. La stratégie de modulation de la synthèse d’acide acétique mise en place reposait sur des approches microbiologique et génétique, consistant en l’ajout d’acide oléique et / ou de carnitine dans le milieu de culture ainsi que la surexpression du gène CIT2 ou la suppression du gène ALD6.Cette démarche a permis de montrer que, contrairement à la version exogène, l’acide acétique endogène ne présentait pas d’effet inhibiteur du métabolisme oxydo réductif de Saccharomyces cerevisiae ou qu’il était négligeable par rapport au stress éthanol. En outre, la modulation de la production de cet acide ne semble pas être une stratégie envisageable en vue de l’amélioration des capacités de production d’éthanol de cette levure, bien qu’une corrélation ait été observée entre les titres finaux de ces deux molécules.En outre, il a été montré que l’isoforme 6 de l’acétaldéhyde déshydrogénase (Ald6p) était essentiel pour assurer la croissance cellulaire normale ainsi que les mécanismes de résistance au stress éthanol dans ces conditions de culture. Plus largement, l’interrelation entre les différents isoformes ne paraissait pas aussi flexible qu’en anaérobiose. Saccharomyces cerevisiae semblait également présenter un métabolisme flexible en réponse à une modulation de la synthèse d’acide acétique. La voie des pentoses phosphates serait ainsi capable de prendre le relais de l’Ald6p pour assurer la régénération du NADPH cytosolique, bien que le flux à travers cette voie semble avoir été limité par le ratio NADP+ / NADPH. Enfin, les cellules paraissaient capables de réguler la synthèse de l’acétyl coA à partir d’acide acétique en réaction à une évolution des besoins anaboliques lors de la fin de la phase de croissance. Elles seraient toutefois incapables de pallier le manque d’acétyl coA suite à la suppression du gène ALD6. La modulation de la synthèse des acides pyruvique et succinique a également fait l’objet de discussions. / The aim of this work was to investigate a potential inhibitory effect of endogenous acetic acid on the oxido-reductive metabolism of Saccharomyces cerevisiae, to assess the relevance of a strategy based of the modulation of the synthesis of this acid, to improve ethanol production capacities. This work should also help to broaden the understanding of the main factors controlling the synthesis of acetic acid, and more generally organic acids. The strategy to modulate the synthesis of acetic acid was based on microbiological and genetic approaches, consisting in the addition of oleic acid and / or carnitine in the medium as well as the overexpression of the gene CIT2 or the deletion of the gene ALD6.This approach has shown that, contrary to exogenous version, endogenous acetic acid did not induce inhibitory effects on the oxido-reductive metabolism of Saccharomyces cerevisiae, or was negligible compared to stress caused by ethanol. Moreover, the modulation of the synthesis of this acid appear to be not an attractive strategy to improve ethanol production capacities of the yeast, although a correlation was observed between the end-culture titer of these two molecules.In addition, it has been shown that the isoform 6 of acetaldehyde dehydrogenase (Ald6p) was essential to ensure regular growth and mechanisms of ethanol stress resistance under these conditions of culture. More broadly, the interrelation between the different isoforms did not seem as flexible as under anaerobic conditions. Saccharomyces cerevisiae also seemed to have a flexible metabolism in response to a modulation of the synthesis of acetic acid. The pentose-phosphate way would be able to take over from Ald6p for regeneration of cytosolic NADPH, although the ratio NADP+ / NADPH seemed to lessen the flux through this pathway. Finally, the cells appeared to be able to regulate the synthesis of acetyl-CoA from acetic acid in response to changing in anabolic needs at the end of the growth phase. However, yeasts would be unable to overcome the lack of acetyl-CoA following the suppression of the gene ALD6. The modulation of the synthesis of pyruvic and succinic acids has also been discussed.