Thèse de doctorat : Epidémiologie et Santé Publique : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / La maladie de Stargardt est la dégénérescence maculaire la plus fréquente chez les enfants de 6 à 12 ans. La maladie se caractérise par une perte graduelle et irréversible de la vision centrale. La forme récessive du Stargardt (90% des cas) est causée par le gène ABCA4. Le but de notre étude était d'identifier la nature et la prévalence des mutations retrouvées dans ABC A4 chez la population canadienne-française souffrant de Stargardt. Parmi les 19 familles recrutées, 29 patients souffraient de Stargardt et se partageaient 39 haplotypes distincts. Sur les 20 variations détectées, 15 étaient de réelles mutations alors que les cinq autres étaient des polymorphismes sans conséquence sur la maladie. 45% des 58 chromosomes étudiés ont été associés à une mutation. Sept nouvelles mutations ont été confirmées, mais aucun effet fondateur n'a été observé. Ceci est dû au gène ABCA4 qui est extrêmement polymorphique et sujet aux réarrangements géniques.

Les parasites protozoaires du genre Leishmania sont responsables de différentes pathologies et représentent une cause importante de morbidité et de mortalité au niveau mondial. En absence de vaccins, le contrôle de la leishmaniose repose sur l’administration d’agents chimiothérapeutiques. Les médicaments disponibles sont peu nombreux et la plupart d’entre eux sont associés à des facteurs limitants, comme une toxicité relative à leur administration ou un coût trop élevé pour être utilisés de routine au niveau des zones endémiques les plus pauvres. Les composés à base d’antimoine pentavalent sont utilisés en thérapie depuis plusieurs décennies et demeurent encore aujourd’hui un traitement de première ligne contre les différentes formes de leishmanioses. Cependant, l’augmentation du nombre d’infections réfractaires au traitement, associée à la présence de foyers épidémiques de résistance, amenuisent le potentiel thérapeutique de ces molécules. Les mécanismes impliqués dans la résistance sont partiellement élucidés et ont révélé l’importance de la famille des protéines ATP-binding cassette (ABC) dans la résistance. De plus, l’étude de mutants résistants sélectionnés en laboratoire indique la présence de mécanismes de résistance supplémentaires, pour lesquels les gènes impliqués n’ont pas encore été identifiés. Les objectifs de cette thèse étaient i) de définir la famille des protéines ABC chez Leishmania et d’en effectuer l’analyse phylogénique, pour ensuite ii) étudier l’implication de la sous-famille ABCC dans la résistance à l’antimoine chez ce parasite, et finalement iii) de profiter de la disponibilité de la séquence du génome de Leishmania pour évaluer le profil d’expression génique associé au phénotype de résistance à l’antimoine à l’échelle génomique. L’analyse phylogénique a d’abord permis de démontrer la diversité de la famille des protéines ABC chez Leishmania, qui semble avoir évoluée par des événements de duplication génique suite à la divergence évolutive du parasite. Ensuite, des études de localisation protéique, associées à des expériences de surexpression génique, ont permis de déterminer la localisation intracellulaire de l’ensemble des protéines appartenant à la sous-famille ABCC chez Leishmania et de démontrer l’implication de deux d’entre elles dans la résistance à l’antimoine chez ce parasite. Enfin, une étude transcriptomique a confirmé l’importance du gène MRPA dans la résistance à l’antimoine et a permis d’identifier les mécanismes de recombinaison homologue impliqués dans son amplification chez une souche de L. infantum hautement résistante. Finalement, l’analyse transcriptomique a également révélé la présence de chromosomes aneuploïdes chez différents mutants résistants à l’antimoine, alors que la sélection d’une souche révertante partielle a permis d’observer une bonne corrélation entre les niveaux de résistance et le nombre de copies des chromosomes aneuploïdes. / The parasite Leishmania is responsible for considerable morbidity and mortality around the world. No effective vaccine is yet available against this parasite and treatment thus relies on chemotherapy. Few drugs are available and most of them are associated with limitations such as toxicity and high cost. Pentavalent antimonials have been used for decades in the treatment of leishmaniasis and remain the mainstay against all forms of Leishmania infections in most endemic regions. However, the efficacy of these compounds is compromised by the selection of resistant parasites that are now described on a frequent basis in several endemic regions. The mechanisms involved in antimony resistance are partly understood and have pinpointed the role of ATP-binding cassette (ABC) proteins. Moreover, drug resistance studies with different in vitro-selected mutants have suggested the presence of unidentified mechanisms involved in antimony resistance. The objectives of this thesis were i) to define the complete ABC protein family in Leishmania and to analaze their evolution by phylogenetic analyses, ii) to assess the role of the entire ABCC subfamily in antimony resistance, and iii) to take advantage of the availability of the Leishmania genome sequence to study the gene expression profile associated with an antimony resistance phenotype at the genomic level. Phylogenetic analyses revealed the magnitude of the ABC gene family in Leishmania, which seemed to have undergone gene duplication events following the divergence of the Leishmania lineage. Moreover, subcellular localization experiments indicated that the entire ABCC protein subfamily is located to intracellular compartments in Leishmania, and gene overexpression experiments revealed the involvement of two of these proteins in antimony resistance. Finally, a whole-genome transcriptomic study confirmed the involvement of MRPA in antimony resistance and revealed the recombination events associated with its amplification in the highly resistant L. infantum Sb2000.1 mutant. More importantly, the transcriptomic study revealed the presence of aneuploid chromosomes in at least two different antimony-resistant mutants and selection of a partial revertant strain allowed the observation of a good correlation between the antimony resistance levels and the copy number of the aneuploid chromosomes.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

La zéaralénone (ZEN) est une mycotoxine produite par des Fusarium qui contaminent les cultures céréalières. Oestrogéno-mimétique et perturbateur endocrinien, ses effets toxiques concernent l'appareil reproducteur. En amont de l'évaluation du risque lié à une exposition à de faibles doses de ZEN, nous nous sommes intéressés à l'effet de la ZEN sur le niveau d'expression de transporteurs ABC majeurs. Ces pompes d'efflux sont présentes dans les barrières de l'organisme (notamment les barrières testiculaires et placentaires) où elles jouent un rôle dans la protection des tissus contre la toxicité de leurs substrats xénobiotiques. Dans ce travail nous avons d'abord caractérisé le métabolisme et la distribution tissulaire de la ZEN chez le rat, puis avons évalué son effet respectivement à court et long terme sur l'expression des transporteurs ABC après une exposition gestationnelle et néonatale. Nos résultats mettent en évidence des différences de comportement toxicocinétique de la ZEN en fonction du genre et du statut hormonal, et une réelle exposition fœtale et néonatale via la mère. La ZEN module l'expression des transporteurs ABC majeurs in vivo (dans les organes maternels, le foie foetal, le testicule du jeune adulte exposé J1-J5). Les résultats obtenus sur modèles in vitro (lignées sertolienne et placentaire) suggèrent que ces modulations sont liées en partie à l'interaction de la ZEN avec les récepteurs aux oestrogènes. Les conséquences d'une modulation de l'expression des transporteurs ABC induite par la ZEN pourraient être dramatiques pour le développement et la santé des individus à l'âge adulte et doivent être évaluées / Zearalenone (ZEN) is a mycotoxin produced by Fusarium that infect cereal crops. This Estrogenmimetic and endocrine disruptor affects the reproductive system. Upstream of the risk assessment of exposure to low doses of ZEN, we are interested in the effect of ZEN on the expression level of major ABC transporters. These efflux pumps are present in the barriers of organism (including testicular and placental barriers), where they protect tissues against the toxicity of their xenobiotic substrates. In this work, we first characterized the metabolism and tissue distribution of ZEN in rat and then evaluated respectively its short and long-term effect on ABC transporters expression after gestational and neonatal exposure. Our results highlight differences in the toxicokinetic behavior of ZEN by gender and hormonal status, and fetal and neonatal real exposure via the mother. ZEN modulates the expression of major ABC transporters in vivo (in the maternal organs, fetal liver, testis of young adult exposed J1-J5). The results of in vitro models (sertoli and placental cell lines) suggest that these variations are partly due to the interaction of ZEN with the estrogen receptors. The consequences of expression modulations of ABC transporters induced by ZEN could be dramatic for the development and health of individuals in adulthood and should be evaluated

L'enveloppe bactérienne est une cible majeure d'un grand nombre d'antibiotiques naturels. Certains provoquent d'importantes perturbations de la membrane cytoplasmique, d'autres ciblent spécifiquement les différentes étapes enzymatiques de la voie de biosynthèse du peptidoglycane, constituant majeur de la paroi. Pour contrer l'action de ces antibiotiques, les bactéries ont développé divers systèmes de résistance leur conférant un avantage sélectif dans leur niche écologique. Le rejet de l'antibiotique est un des principaux mécanismes de résistance rencontré chez les bactéries. Il implique parfois des transporteurs membranaires de type ABC (pour ATP Binding Cassette) pouvant hydrolyser l'ATP pour exporter ou importer un allocrite. Les bactéries possèdent également divers systèmes leur permettant, d'une part, de détecter un signal environnemental (antibiotique ou stress de la paroi qu'il engendre), et, d'autre part, d'assurer la transduction du signal qui aboutit à une réponse adaptée. Deux types de systèmes sont impliqués dans les réponses aux stress de la paroi : les phosphorelais et les facteurs sigma à fonction extracytoplasmique.<br /><br />Le groupe des Firmicutes, dont la bactérie modèle est Bacillus subtilis, est un groupe ubiquitaire producteur d'antibiotiques et contenant de nombreux organismes pathogènes. Les analyses effectuées au laboratoire ont permis d'identifier chez les Firmicutes des systèmes associant un phosphorelais et un transporteur ABC. Dans chacun des cas, les gènes codant les différents partenaires du système sont à proximité sur le chromosome et le phosphorelais régule l'expression des gènes codant le transporteur ABC. On trouve trois de ces systèmes chez B. subtilis nommés BceRSAB (anciennement YtsABCD), YvcPQRS et YxdJKLM. L'objectif de notre étude était de tester l'hypothèse selon laquelle ces systèmes pouvaient être impliqués dans la résistance aux antibiotiques ciblant l'enveloppe bactérienne.<br /><br />La bacitracine est un antibiotique qui se complexe à l'undécaprényl pyrophosphate (UPP) et inhibe la dernière étape de la biosynthèse du peptidoglycane : la régénération de l'undécaprényl phosphate (UP). Nos résultats indiquent que le système BceRSAB est le composant majeur de la résistance à la bacitracine chez B. subtilis. L'expression de l'opéron bceAB est activée, en présence de bacitracine, par le phosphorelais BceRS. Nous avons également identifié une protéine, nommée BcrC, qui participe à la résistance à la bacitracine chez B. subtilis. Nous avons démontré que cette dernière est une UPP phosphatase impliquée dans la régénération de l'UP et s'oppose ainsi à l'action de la bacitracine. L'expression du gène bcrC ne dépend pas du phosphorelais BceRS mais de trois facteurs sigma à fonction extracytoplasmique. En conclusion, B. subtilis possède deux types de systèmes de résistance à la bacitracine indépendants et complémentaires.<br />Nous avons par la suite analysé le mécanisme de régulation de l'induction du système BceRSAB par la bacitracine. Nos résultats sont surprenants et montrent clairement que le transporteur ABC BceAB participe à l'activation de l'expression de ses propres gènes de structure avec le phosphorelais BceRS. De plus, lorsque le pool cellulaire d'UPP diminue (lorsque la phosphatase BcrC est surproduite), et en présence de bacitracine, l'expression du gène bceA diminue également. Ceci montre que l'UPP participe, avec la bacitracine, au stimulus du système BceRSAB. Notre hypothèse de travail est que le transporteur ABC, prédit comme étant un exporteur, prend en charge le complexe UPP/bacitracine et agit comme une flippase pour créer une dissymétrie membranaire ressentie par le senseur BceS. Il n'est pas exclu, qu'en présence de bacitracine, le transporteur BceAB puisse interagir avec le senseur BceS pour permettre l'activation du système.<br /><br />La majeure partie des bactéries du groupe des Firmicutes possède, d'une part, des protéines similaires à BcrC, et, d'autre part, des systèmes similaires au système BceRSAB. Toutes les protéines « BcrC-like » ont un motif caractéristique permettant de les classer dans la famille des phosphatases de type PAP2. Il est tentant de penser qu'elles sont toutes des UPP phosphatases assurant une des étapes clés de la synthèse du peptidoglycane. <br />Par ailleurs, les deux autres systèmes « Bce-like » de B. subtilis, YvcPQRS et YxdJKLM, sont également activés en présence d'antibiotiques ciblant l'enveloppe bactérienne et nous savons que le transporteur ABC YvcRS est aussi impliqué dans le mécanisme de régulation. Nous proposons donc que les systèmes « Bce-like » des Firmicutes sont tous des systèmes de détoxification dirigés contre des antibiotiques ciblant l'enveloppe bactérienne.

La surexpression de pompes d'efflux par les cellules cancéreuses permet l'élimination d'agents cytotoxiques, induisant alors une résistance à la chimiothérapie. Trois transporteurs ABC sont principalement impliqués dans cette résistance : ABCB1 (aussi appelé P-gp), ABCC1 (ou MRP1) et ABCG2 (ou BCRP, MXR, ABCP). Du fait de leur implication dans le phénotype de " MultiDrug Resistance ", il est essentiel de mieux comprendre le fonctionnement de ces transporteurs. Une étude par mutagenèse dirigée a montré que les boucles intracellulaires, ICL0 et ICL1 sont impliquées dans le transport des substrats. Deux résidus sont particulièrement intéressants : W379 qui agirait comme un filtre des substrats ; et H457 qui participerait à la reconnaissance ou à la fixation des substrats. Par ailleurs, il est important de moduler cette chimiorésistance. Dans ce contexte nous avons développé une nouvelle classe d'inhibiteurs d'ABCB1 et ABCG2 non compétitifs basés sur un motif dipeptidique. Les composés les plus efficaces, CT1347 pour ABCB1 et CT1364 pour ABCG2, s'avèrent, d'une part peu ou pas cytotoxiques à fortes concentrations, abolissent d'autre part la résistance induite par ABCB1 ou ABCG2 et se comportent comme des inhibiteurs non compétitifs du Hoechst 33342 et de la daunorubicine. De plus, CT1364 inhibe l'activité ATPasique d'ABCG2 et induit une diminution rapide de l'expression de la protéine. Enfin, les 1ers tests in vivo de ce composé montrent que l'association avec l'irinotécan ralentit la croissance des xénogreffes de petite taille chez des souris

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La zéaralénone (ZEN) est une mycotoxine produite par des Fusarium qui contaminent les cultures céréalières. Oestrogéno-mimétique et perturbateur endocrinien, ses effets toxiques concernent l'appareil reproducteur. En amont de l'évaluation du risque lié à une exposition à de faibles doses de ZEN, nous nous sommes intéressés à l'effet de la ZEN sur le niveau d'expression de transporteurs ABC majeurs. Ces pompes d'efflux sont présentes dans les barrières de l'organisme (notamment les barrières testiculaires et placentaires) où elles jouent un rôle dans la protection des tissus contre la toxicité de leurs substrats xénobiotiques. Dans ce travail nous avons d'abord caractérisé le métabolisme et la distribution tissulaire de la ZEN chez le rat, puis avons évalué son effet respectivement à court et long terme sur l'expression des transporteurs ABC après une exposition gestationnelle et néonatale. Nos résultats mettent en évidence des différences de comportement toxicocinétique de la ZEN en fonction du genre et du statut hormonal, et une réelle exposition fœtale et néonatale via la mère. La ZEN module l'expression des transporteurs ABC majeurs in vivo (dans les organes maternels, le foie foetal, le testicule du jeune adulte exposé J1-J5). Les résultats obtenus sur modèles in vitro (lignées sertolienne et placentaire) suggèrent que ces modulations sont liées en partie à l'interaction de la ZEN avec les récepteurs aux oestrogènes. Les conséquences d'une modulation de l'expression des transporteurs ABC induite par la ZEN pourraient être dramatiques pour le développement et la santé des individus à l'âge adulte et doivent être évaluées

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. [101]-118. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.