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

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le tissu adipeux, outre son rôle de réserve énergétique, joue un rôle essentiel dans le contrôle de l'homéostasie du métabolisme ainsi que dans la physiopathologie de différentes affections, telles que diabète de type 2, dyslipidémies ou athérosclérose. Ce rôle est en partie assuré par des substances sécrétées par le tissu adipeux dans le plasma et regroupées sous le terme d'adipokines. Il s'agit notamment du tumor necrosis factor (TNF)-α, de la leptine, résistine ou encore de l'adiponectine (ApN). L'ApN se distingue des autres adipokines car, contrairement à l'augmentation des concentrations plasmatiques de leptine, de résistine ou de TNF-α observée dans l'obésité, ses taux sont corrélés de façon négative à l'indice de masse corporelle et de façon positive à la sensibilité à l'insuline. L'ApN joue donc un rôle très important dans la modulation du métabolisme lipidique et glucidique et/ou dans la régulation de l'insulinosensibilité. Afin d'étudier les répercussions in vivo d'une expression précoce et chronique d'ApN spécifiquement dans le tissu adipeux, nous avons créé des souris transgéniques où l'ADNc de l'ApN (forme complète) a été placé sous contrôle d'un promoteur adipocytaire. Selon le nombre de copies du transgène intégré dans le génome, nous obtenons des phénotypes forts différents, voire opposés. Dans notre étude réalisée chez des souris ayant intégré un nombre modeste de copies du transgène (6 copies), nous observons une diminution de l'expression (ARNm) et du contenu protéique en ApN du tissu adipeux. Ce rétrocontrôle négatif de la production d'ApN est associé à un phénotype d'intolérance au glucose et d'insulinorésistance, à une adiposité accrue probablement suite à la faible expression des molécules impliquées dans la dissipation d'énergie et à l'accroissement de la lipogenèse. Nous assistons également à une faible expression d'AdipoR2, l'isoforme du récepteur responsable de l'action de l'ApN sous sa forme complète. A l'inverse, les souris ayant intégré un grand nombre (100) de copies du transgène présentent une augmentation de l'expression et du contenu en ApN dans différents sites du tissu adipeux blanc (le phénomène de rétrocontrôle de l'ApN endogène étant masqué par une surexpression plus prononcée de l'ApN exogène). Cette surexpression d'ApN est associée à une amélioration attendue de l'homéostasie glucidique et du profil lipidique. De plus, ces souris présentent une nette réduction de leur adiposité secondaire à une augmentation de la dépense énergétique et, fait original, à une diminution de la différenciation adipocytaire. Le remaniement du tissu adipeux résulte en de petits adipocytes, caractérisés par une diminution d'expression des enzymes lipogéniques et de marqueurs adipocytaires, ainsi que par une augmentation d'expression de protéines découplantes et d'un marqueur préadipocytaire (Pref-1). Chez ces souris, l'expression d'AdipoR2 est accrue, peut-être suite à une réduction locale de TNFα. / Adipose tissue regulates fuel homeostasis and is implicated in the pathophysiology of several components of the metabolic syndrome, such as diabetes of type 2, dyslipidemia or atherosclerosis. The secretion of regulatory peptides, often referred to as adipocytokines, mediates in part these adipose functions. The best-known adipokines include tumor necrosis factor α (TNFα), leptin, resistin and adiponectin (ApN). Unlike the other adipokines, which are elevated in obesity, plasma ApN levels are negatively correlated to body mass index and positively to insulin sensitivity. Thus, ApN plays a fundamental role in regulating lipid and glucose metabolism, and insulin action. To study in vivo the chronic effects of ApN specifically on adipose tissue, we generated transgenic mouse lines allowing persistent and moderate expression of native full-length ApN targeted to white adipose tissue. We have obtained two different phenotypes according to the number of transgene copies integrated into the genome In our mouse lines with a modest copy number (6), we observed a decrease of expression (ARNm) and protein content of ApN in adipose tissue. This negative feedback on ApN production was associated with a phenotype of the glucose intolerance and insulin resistance, and with an increased adiposity due to low expression of molecules involved in energy expenditure, and to increased lipogenesis. We also observed a weak expression of AdipoR2, the receptor isoform responsible for the action of full-length ApN. On the contrary, mice with a high copy number (100), clearly overexpressed ApN in various sites of white fat (the downregulation of endogenous ApN being masked by the marked overexpression of exogenous ApN). This overexpression of ApN was associated with an expected improvement of glucose homeostasis and lipid profile. Furthermore, these mice showed reduced adiposity, due to increased energy expenditure and decreased adipocyte differentiation. Adipose tissue remodelling resulted in smaller (younger) adipocytes, characterized by a decrease of lipogenic enzymes and of adipocyte markers, as well as by an increased expression of uncoupling proteins and a preadipocyte marker (Pref-1). In this group of mice, the expression of AdipoR2 was enhanced possibly because of a local reduction of TNFα.

Les Connexines (Cx) et les jonctions gap, permettant la communication directe de cellule -àcellule, sont impliquées dans le contrôle de la prolifération cellulaire. Le rôle de la Cx32 sur la croissance normale et tumorale de la thyroïde a été étudié chez des souris surexprimant la Cx32 dans la thyroïde (Cx32-T+) ou n’exprimant pas la Cx32 (Cx32- KO). A l’état basal, les souris Cx32-T+ présentent une hypotrophie de la thyroïde. Après activation par la TSH, les souris Cx32-KO développent un goitre plus important que les souris sauvages. Des souris exprimant les oncogènes RET/PTC3 ou E7 dans la thyroïde ont été croisées avec des souris Cx32-KO. L’hypertrophie induite par RET/PTC3 ou E7 et la formation de tumeurs malignes en réponse à RET/PTC3 sont réduites chez les souris déficientes en Cx32. En conclusion, la Cx32 agirait comme régulateur a) négatif de la croissance de la thyroïde activée via la cascade AMPc, et b) positif du développement tumoral induit par les oncogènes RET/PTC3 ou E7. / Connexins (Cx) and gap junctions, allowing direct cell-to-cell communication, are involved in the control of cell proliferation. The role of Cx32 on normal and tumoral growth of the thyroid has been studied in mice overexpressing Cx32 in the thyroid (Cx32-T+) or deleted for Cx32 (Cx32-KO). In basal conditions, Cx32-T+ mice present a thyroid hypertrophy. After activation by TSH, Cx32-KO mice develop a larger goiter than wild type mice. Mice expressing RET/PTC3 or E7 oncogenes in the thyroid have been crossed with Cx32-KO mice. Hypertrophy induced by RET/PTC or E7 and the formation of malignant tumors in response to RET/PTC3 are reduced in mice deleted for the Cx32. In conclusion, Cx32 would act like as a) a negative regulator on the thyroid growth activated through the cAMP cascade, and b) a positive regulator on the tumoral development induced by RET/PTC3 or E7 oncogenes.

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

Les hormones thyroïdiennes (HT) ont un rôle majeur dans le développement du système nerveux central (SNC). Trois récepteurs nucléaires dirigent l'action des HT et deux sont majoritairement exprimés dans le cerveau : TR?1 et TR?1. L'ontogenèse du récepteur TR?1 coïncide avec la fenêtre d'action des HT, ce qui suggère un rôle majeur dans les effets postnataux des HT chez les rongeurs. Pour étudier son rôle in vivo, nous avons créé des souris transgéniques surexprimant, spécifiquement dans les neurones, un récepteur TR?1 muté pour sa liaison à l'hormone. Le cervelet de ces souris présente les mêmes altérations de développement que les souris hypothyroïdiennes. L'inhibition de l'expression du facteur de transcription BTEB, régulé par les HT probablement via TR?1, dans des cultures primaires de neurones affecte la ramification mais pas l'élongation neuritique dépendante de la T3. La phosphorylation spécifique de certains sites des protéines MAP2 et Tau par la T3 pourrait participer à ces processus.

Les cils primaires (CP) sont des antennes de signalisation présentes en un seul exemplaire à la surface de la plupart des cellules. Ils jouent un rôle de mécano/chimio-senseur pour le développement et le maintien de l’homéostasie des tissus, en réponse aux stimuli et à la voie de signalisation Hedgehog (Hh). En 2013, l’ultrastructure des CP a été mise en évidence au niveau de l’épithélium épididymaire d’équidés. L’épididyme, organe du système reproducteur masculin, est composé d’un épithélium pseudo-stratifié qui se différencie au cours du développement postnatal jusqu’à la maturité sexuelle. Les principaux types cellulaires qui composent cet organe au stade adulte, assurent des rôles distincts et bien orchestrés afin de contrôler la composition du micro environnement spermatique. Bien que la mutation de gènes codants pour les constituants majeurs des CP entraine une infertilité masculine, peu de choses sont connues concernant leur rôle au niveau du système reproducteur. Nous émettons donc l’hypothèse que les CP de l’épididyme joueraient un rôle dans le contrôle des fonctions épididymaires. Nos objectifs se définissent en deux points 1) la caractérisation spatiotemporelle de cette organelle le long de l’épididyme, 2) l’étude fonctionnelle des CP de l’épididyme dans la voie de signalisation Hh. Grâce à une souris double transgénique Ar13b/mCherry- EGFP/CETN2, nous avons révélé une évolution spatio-temporelle des CP au cours du développement postnatal. En effet, à la naissance, les CP sont localisés au pôle apical des cellules épithéliales alors que chez l’adulte, les CP sont exclusivement associés aux cellules basales cytokératine-V positives. De plus, par une approche pharmacologique nous avons évalué l’implication des CP de l’épididyme murin dans la voie de signalisation Hh. Bien que les fonctions des CP, au niveau de l’épididyme, restent à déterminer, notre étude préliminaire ouvre la porte à une meilleure compréhension du contrôle et maintien des fonctions épididymaires et de la fertilité masculine. / Primary cilia (PC) are signaling antennas present in a single copy on the surface of most cells. They play a mechano / chemo-sensory role for the development and maintenance of tissue homeostasis, in response to extracellular stimuli. In 2013, the ultrastructure of PC was demonstrated in equine epididymal epithelium. The epididymis, an organ of the male reproductive system, is composed of a pseudo-stratified epithelium that differentiates during postnatal development until puberty. The different cell types populating this epithelium control discrete and well-orchestrated role in order to monitor the composition of the spermatic microenvironment. Although the mutation of genes coding for the major constituents of PC leads to male infertility, little is known regarding their role in the male reproductive system. Our hypothesis is that PC play a role in the control of the functions important to epididymis development and homeostasis. Our objectives are defined in two points: 1) to define the spatio-temporal localization of this organelle along the epididymis, and 2) to determine the function of PC in the transduction of the Hh signaling pathway, which is known to be important for proper sperm maturation. Using an Arl13b / mCherry- Cetn2 / GFP transgenic mouse model, we revealed for the first time a spatio-temporal change of PC cell-specificity during epididymis postnatal development, from birth to adulthood. After birth, PC are localized at the apical pole of undifferentiated cells whereas in the adult, elongated PC are exclusively associated with cytokeratin-V positive basal cells. In addition, we evaluated the involvement of epididymal PC in the transduction of the Hh signaling pathway through a pharmacological approach. Although the functions of PC in the epididymis remains to be determined, our preliminary in vitro studies open the door to a better understanding of the control and maintenance of epididymal functions and male fertility.

Tableau d'honneur de la FÉSP / La maladie d’Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative qui se manifeste par l’apparition progressive de troubles de la mémoire. Le nombre de personnes affectées par la maladie est en constante hausse, mais il n’existe pour l’instant aucun traitement curatif pour la MA. L’âge avancé est le principal facteur de risque de la MA et est associé à un déficit de thermorégulation. De précédentes études animales montrent d’ailleurs que l’hypothermie augmente la phosphorylation de la protéine tau, l’un des principaux marqueurs neuropathologiques de la MA. La souris triple transgénique (3xTg-AD), un modèle murin de la MA, présente un déficit de thermorégulation qui s’installe progressivement avec le vieillissement et l’apparition de la neuropathologie. Une exposition aigüe au froid aggrave l’hyperphosphorylation de tau dans le cerveau de ces souris, tandis que les placer à une température thermoneutre (28°C) diminue leurs déficits de mémoire et leur pathologie amyloïde. Le tissu adipeux brun (TAB) est le principal siège de la thermogenèse chez les mammifères. La stimulation de son activité, par des expositions au froid ou l’administration d’agonistesdes récepteurs β3 adrénergiques(Rβ3A), permet de diminuer les altérations métaboliques périphériques. Puisque les maladies métaboliques sont des facteurs de risques importants pour la MA, et qu’un déficit de thermorégulation semble aggraver la MA, nous avons émis l’hypothèse que la stimulation du TAB pourrait être bénéfique pour la MA en corrigeant les déficits de thermorégulation et les troubles métaboliques. L’objectif de cette thèse était de déterminer si la stimulation de la thermogenèse du TAB permettait de diminuer la neuropathologie et les déficits comportementaux dans un modèle murin de la MA, la souris 3xTg-AD. Dans un premier temps, nous avons montré que l’âge avancé potentialisaitla phosphorylation de tau induite par une exposition aigüe au froid. Dans un second temps, nous avons montré que de courtes expositions répétées au froid permettaient d’augmenter la capacité de thermogenèse du TAB et de réduire l’intolérance au glucose des souris 3xTg-AD âgées. Une meilleure thermorégulation conférait une protection contre la phosphorylation de tau induite par une exposition aigüe au froid. De plus, nous avons observé une corrélation négative entre les niveaux du facteur de croissance des fibroblastes 21 (FGF21) et la phosphorylation de tau dans l’hippocampe, suggérant que cette hormone produite par le TAB est impliquée dans la neuroprotection contre une exposition aigüe au froid. Finalement, nous avons investigué l’effet d’un agoniste des Rβ3A sur la neuropathologie et la mémoire des souris 3xTg-AD âgées. Cette approche pharmacologique a permis d’améliorer la tolérance au glucose et d’augmenter la thermogenèse du TAB des souris 3xTg-AD et NonTg âgées de 16 mois. Le traitement a renversé le déficitde mémoire de reconnaissance et a diminué le ratiode peptides Aβ42/Aβ40 insolubles dans l’hippocampedes souris transgéniques, sans moduler la phosphorylation de la protéinetau. Ces résultats montrent que les interventions visant à stimuler la thermogenèse permettent de diminuer les désordres métaboliques et d’altérer la neuropathologie et les déficits comportementaux de la MA dans un modèle murin. Ainsi, nos résultats mettent en lumière la thermorégulation comme une nouvelle cible thérapeutique et ouvrent la voie à de nouvelles stratégies pour cette maladie. / Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease characterized by a progressive loss of memory. The number of people affected by the disease is constantly in creasing, but there is currently no curefor AD. Aging, the main risk factor for AD, is also associated with a thermoregulatory deficit. Previous animal studies have shown that hypothermia in creases the phosphorylation of the protein tau, one of the main neuropathological markers of AD. The transgenic triple mouse (3xTg-AD), a mouse model of AD neuropathology, develops thermoregulatory deficits along with the progression of the neuropathology. Acute cold exposure exacerbates tau hyperphosphorylation in the brain of 3xTg-AD mice, while exposing them to a thermoneutral environment (28°C) alleviates their memory deficits and amyloid pathology. Brown adipose tissue (BAT) is the main site of thermogenesisin mammals. The stimulation of its activity, by cold exposures or the administration of β3 adrenergic receptor agonists (β3AR), has been shown to improve peripheral metabolic determinants. Since metabolic diseases are important risk factors for AD, and thermoregulatory deficits mayworsen AD, we hypothesized that BAT stimulation could be beneficial in AD by correcting both thermoregulatory deficits and metabolic disorders. The aim of this thesis was to determine whether the stimulation of BAT thermogenesis reduces neuropathology and behavioral deficits in a mouse model of AD, the 3xTg-AD mouse. First, we showed that advanced age potentiates tau phosphorylation induced by acute cold exposure. Secondly, we observedthat repeated short cold exposures increased the thermogenesis capacity of BAT and reduced glucose intolerance in aged 3xTg-AD mice. Better thermoregulation provided protection against tau phosphorylation induced by an acute cold exposure. In addition, we reported a negative correlation between fibroblast growth factor 21 (FGF21) levels and tau phosphorylation in the hippocampus, suggesting that this BAT-secreted hormone is involved in neuroprotection against acute cold exposure. Finally, we investigated the effect of a β3AR agonist on the neuropathology and memory of old 3xTg-AD mice. This pharmacological approach improved glucose tolerance and increased BAT thermogenes is in 16-month-old 3xTg-AD and NonTg mice. The treatment reversed the recognition memory deficiency and decreased the ratio of insoluble Aβ42/Aβ40 peptides in the hippocampus of transgenic mice, without modulating tauphosphorylation. These results show that interventions aiming at stimulating thermogenes is can reduce metabolic disorders and modulate neuropathology and behavioral deficits of AD in a mousemodel. Thus, our results high light thermoregulation as a novel therapeutic target for this disease.

La sclérose en plaques (SP) est une maladie auto-immune chronique du système nerveux central (SNC) caractérisée par une neurodégénérescence et une invalidité croissante avec le temps. Au Canada, plus de 100 000 personnes sont atteintes de SP. Plusieurs facteurs peuvent contribuer à l’aggravation de la maladie, mais la cause exacte n’est toujours pas connue. Il est largement admis que les lymphocytes T et B franchissent la barrière hémato-encéphalique et invoquent une attaque inflammatoire contre la myéline du SNC. Le rôle des cellules T et B dans l'auto-immunité du SNC peut être étudié à l'aide d'un modèle animal appelé encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Dans la première partie de la thèse, j'ai utilisé une souris transgénique sur un fond de diabète non obèse (DNO) appelé 1C6, dont les cellules T réagissent spécifiquement à un peptide de la myéline, la glycoprotéine de la myéline provenant des oligodendrocytes 35-55 (MOG[35-55]). Les cellules T CD4 de souris 1C6 mâles et femelles sont différenciées en cellules Th17 et sont transférées de manière adoptive à des souris DNOscid déficientes en lymphocytes. Les cellules 1C6 Th17 mâles sont devenues très pathogéniques par rapport aux femelles et ont induit une maladie évolutive sévère chez les receveurs. Les cellules Th17 des deux sexes présentaient une plasticité phénotypique telle que mesurée par leur expression de la cytokine Th1 classique IFN-©. Cependant, les Th17 mâles affichent une production accrue d’ IFN-© par les cellules Th17 mâles, ce qui est corrélé à la gravité de la maladie chez les souris receveuses. L'utilisation d'un modèle de génotype à quatre noyaux nous a permis de séparer l'effet des hormones sexuelles et des chromosomes sexuels dans l'EAE. Nous avons découvert qu'un gène de régulation immunitaire dans le chromosome X, appelé Jarid1c, s'est avéré être régulé négativement dans les cellules Th17 mâles ayant causé une plus grande sévérité, ainsi que dans les cellules T CD4+ provenant du sang périphérique d'hommes atteints de SP. Dans la deuxième partie de la thèse, j'ai utilisé une souris transgénique appelée IgH[MOG] sur un fond DNO dont les cellules B sont spécifiques de la protéine MOG. Lors de l'immunisation avec MOG[35-55], les souris IgH[MOG] ont présenté une EAE rapide et létale, qui est corrélée à l'inflammation et à la démyélinisation du système nerveux central de ces souris. Ceci est accompagné par l'infiltration de cellules B et de cellules T dans le système nerveux central. Chez les souris IgH[MOG], les cellules T CD4+ infiltrantes dans le SNC sont devenues très pro-inflammatoires, comme le montre leur production d'IL-17 et de GM-CSF dans le SNC. Par conséquent, nos données fournissent un aperçu des contributions des réponses des cellules T Th17, du sexe masculin et des cellules B dans l'auto-immunité chronique du SNC. À l’avenir, ces travaux pourraient nous permettre d’identifier des molécules et des voies pouvant être ciblées pour le traitement de la SP. / Multiple sclerosis (MS) is a chronic autoimmune disease of the central nervous system (CNS) marked by neurodegeneration and accumulating disability over time. Over 100,000 people in Canada are affected by MS. Multiple factors could contribute to the worsening of the disease and yet the exact cause is still unknown. It is widely accepted that T and B lymphocytes cross the blood-brain barrier and invoke an inflammatory attack against CNS myelin. The role of T and B cells in CNS autoimmunity can be studied using an animal model called experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). In the first part of this thesis, I have used a transgenic mouse on a non-obese diabetic (NOD) background called 1C6 whose T cells possess specificity for a myelin-derived peptide, myelin oligodendrocyte glycoprotein 35-55 (MOG[35-55]). 1C6 CD4+ T cells from both male and female mice are differentiated into Th17 cells and are adoptively transferred into lymphocyte deficient NOD.Scid mice. Male 1C6 Th17 cells became highly pathogenic compared to the females and induced a severe progressive disease in the recipients. Th17 cells from both sexes exhibited phenotypic plasticity as measured by their expression of the classic Th1 cytokine IFN-©. However, male Th17 display increased production of IFN-© by male Th17 cells and this is correlated with disease severity in recipient mice. The use of four core genotype model has allowed us to segregate the effect of sex hormones and sex chromosomes in EAE. We uncovered an immune regulatory gene in the X chromosome called Jarid1c is found to be downregulated in both male Th17 cells that caused greater severity as well as in CD4+ T cells from the peripheral blood of men with MS. In the second part of the thesis, I utilized a transgenic mouse called IgH[MOG] on a NOD background whose B cells are specific for MOG protein. Upon immunization with MOG[35-55], IgH[MOG] mice displayed a rapid and lethal EAE, which is correlated to the inflammation and demyelination in the CNS of these mice. This is accompanied by the infiltration of B cells and T cells into the CNS. In IgH[MOG] mice, CNSinfiltrating CD4+ T cells became highly proinflammatory as measured by their production of IL-17 and GM-CSF in the CNS. Hence, our data provide insight into the contributions of Th17 T cell responses, male sex and B cells in chronic CNS autoimmunity. In the future, this work may permit us to identify targetable molecules and pathways for the treatment of MS.