Current articular cartilage tissue engineering endeavors, using synthetic polymers as scaffolds, have been somewhat successful. However, the use of these materials has not yielded a satisfactory, functional replacement for articular cartilage. Therefore, this project focuses on an alternative to these materials, chitosan, which is a naturally occurring biopolymer. The first project objective was to fabricate and analyze bulk, porous chitosan scaffolds, based on total porosity, average pore diameter, mechanical integrity, and degradation susceptibility. Secondly, scaffolds were evaluated in terms of their ability to support neochondrogenesis, including assessments of cell attachment and viability, cell morphology, and the biosynthesis of proteoglycan and type-II collagen-rich extracellular matrix. Results indicated that chitosan scaffolds possessing an interconnecting, porous structure could be easily created through a simple freezing and lyophilization process, and these scaffolds did support neochondrogenesis. Results suggest chitosan may be a useful alternative to synthetic polymers for use in cartilage tissue engineering applications.

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The purpose of this study was to determine the prevalence of known risk factors associated with diabetes among James Moody Adams (JMA) clinic patients in order to develop and test educational material and clinical interventions to reduce the incidence of pre-diabetes and uncontrolled Type II Diabetes. The research objectives for this study focused on: 1. prevalence of Type II Diabetic patients at the Clinic; 2. pre- and post-test knowledge level of patients regarding their Type II Diabetes; 3. relationship between dependent variables (body mass index [BMI], blood glucose level, blood pressure, waist circumference, level of tobacco use, and level of depression) and the independent variables (age, gender, family history of diabetes, socio-demographical data [education level, level of income], literacy, and exercise regimen, medication, and diabetes knowledge); 4. effectiveness of a nutritional and lifestyle modification intervention program to control Type II Diabetes. Two hypotheses tests: 1. decrease blood glucose levels of Type II Diabetes Mellitus patients; 2. decrease weight by 5 percent among pre-diabetic and Type II Diabetes Mellitus patients. A follow-up survey determined participant's reflection on key dimensions of the study and impact of unforeseen political unrest that occurred during this study. The methodology was a case study with clinical and educational intervention across a 6 months. The population included patients presenting at the JMA clinic at onset of the study; an initial sample of 96 reduced to 48 due in part to political unrest was still within power test specification. Instrumentation include researcher developed, standard of care clinical practice and standardized forms. Analyses utilized descriptive statistics and t-test. Significant gain was determined for diabetic knowledge (p < 0.001); and significant decrease in Type II Diabetic blood glucose with p = 0.031. An important conclusion is that implementing a Type II Diabetic prevention program is feasible and effective in this study. Future recommendations include replication of the study and implementation of protocols and education that were successful in this study. / Ph. D.

L'interféron-y est une cytokine produite entre autres par les lymphocytes T effecteurs et est impliquée dans la réponse immunitaire ainsi que dans les maladies inflammatoires de type Thl. Les intégrines liant le collagène ont été récemment impliquées dans les maladies inflammatoires de type Thl. Puisque les lymphocytes T effecteurs expriment ces intégrines, nous avons émis l'hypothèse que l'adhésion des lymphocytes T au collagène peut être impliquée dans la régulation de l'expression de l'interféron-y. Nous avons déterminé que le collagène de type I, par l'intermédiaire de son récepteur, l'intégrine oc2pi, augmentait significativement l'expression et la production de l'interféron-y induite par le TCR. Des expériences d'inhibition ont démontré que les MAP kinases ERK et JNK, mais pas p38 sont nécessaires pour la production d'interféron-y et que le collagène de type I augmentait significativement l'activation de ces deux MAP kinases. Le collagène de type I augmente également l'activation de la voie PI-3 kinase/AKT qui est aussi nécessaire à l'expression de l'interféron-y. Par contre, le collagène de type IV, liant l'intégrine al pi, n'augmente pas l'expression d'interféron-y, probablement dû au fait qu'il n'augmente pas l'activation de JNK induite par le TCR. Nos résultats suggèrent que l'intégrine oc2pi exprimée chez les lymphocytes T effecteurs peut contribuer au développement des maladies Thl en augmentant l'expression de l'interféron-y. Ainsi l'intégrine a2pi pourrait être une cible thérapeutique potentielle dans le traitement des maladies inflammatoires de type Thl. / Interferon-y is a cytokine produced by Thl cells and is involved in cell-mediated immune response and Thl inflammatory diseases. Collagen binding integrins have recently been involved in the development of Thl inflammatory diseases. Since Thl cells express these integrins, we hypothesized that adhesion of T cells to collagens could be involved in regulating the expression of interferon-y. We demonstrated that collagen type I, through its receptor the integrin a2pi, augmented significantly the expression and production of interferon-y induced by the T cell receptor (TCR). Inhibition studies demonstrated that the MAP kinases ERK and JNK but not p38 were necessary for interferon-y production and that collagen type I augmented significantly the TCR-dependant activation of these two MAP kinases. Similarly, collagen type I also augmented the activation of the PI-3 kinase/AKT pathway which is also required for the expression of interferon-y. Our results indicate that the a2|31 integrin expressed on effector T cells can participate in development of Thl diseases by augmenting the expression of interferon-y through the ERK, JNK and PI-3 kinase/AKT pathways. In contrast, collagen type IV, which binds to a l (31 integrin, does not increase interferon-y expression probably because it does not increase TCR-dependant activation of JNK. Our study suggests that a2(31 integrin could contribute to Thl diseases by increasing the production of interferon-y and therefore could be a potential target in the treatment of Thl inflammatory diseases.

L’épidermolyse bulleuse simplex (EBS) est caractérisée par un décollement intra-épidermique au niveau de la couche basale de l’épiderme aboutissant à la formation de bulles et de cloques cutanées. L’EBS est causée par des mutations au niveau des gènes qui codent pour la kératine 5 (K5) ou la kératine (K14), qui sont transmises majoritairement selon un mode autosomique dominant. L’EBS affecte environ 1/50 000 à 1/30 000 personnes dans le monde et elle est considérée comme une maladie orpheline. Dans cette étude, les kératinocytes ont été isolés de biopsies de la peau de patients atteints d’EBS ayant des mutations dans le gène KRT14 et de témoins non atteints. Des essais thérapeutiques utilisant l’interféron gamma (IFN-γ) ont été réalisés afin de stimuler la production de la K15. Les résultats ont révélé que l’IFN-γ réduit l’expression et la production de la K15 contrairement à ce que suggérait la littérature. Cette discordance pourrait s’expliquer par un effet « régulateur » de l’IFN-γ sur la K15 lorsque les cellules seraient activées. Cette hypothèse a été validée par l’augmentation de l’expression de la KRT16 qui est considérée comme un marqueur de préactivation des kératinocytes. Ainsi, l’IFN-γ ne semble pas être une cible thérapeutique potentielle pour l’EBS causée par une mutation de KTR14 (R125S).

Researchers of <i>Clostridium perfringens</i>, a Gram-positive anaerobic pathogen, were lacking a tightlyregulated, inducible promoter system in their genetic toolbox. We constructed a lactose-inducible plasmid-based system utilizing the transcriptional regulator, BgaR. Using the <i>E. coli</i> reporter GusA, we characterized its induction in three different strains of <i>C. perfringens</i>. We then used a newly-developed mutation system to create in-frame deletion mutants in three genes with homology to Type IV pilins, and we used the promoter system described above to complement the mutants. We analyzed each pilin for localization and expression, as well as tested each of the mutants for various phenotypes frequently associated with type IV pili (TFP) and type II secretion systems. PilA2, PilA3, and PilA4 localized to the poles of the cells. PilA2 was expressed in the wildtype when <i>C. perfringens</i> was grown on agar plates, and the PilA3 mutant lacked a von Willebrand factor A domain-containing protein in its secretome. We used our promoter system to express GFP-tagged versions of the TFP ATPase homologues and view them in cells growing on surfaces. We saw that PilB1 and PilB2 co-localized nearly all of the time, while a portion of PilT was independent of the PilB proteins. PilT appeared necessary for the localization of PilB, and it localized independently of TFP proteins in <i>Bacillus subtilis</i>. PilT's typical localization in <i>Bacillus subtilis</i> was disrupted when the GTPase and polymerization activity of cell division protein FtsZ was blocked, suggesting that PilT associates with cell division proteins. / Master of Science

Le cancer du sein et le diabète de type II sont deux pathologies chroniques majeures chez la femme, qui sont suspectées de partager de nombreux facteurs de risque. Mais leurs étiologies demeurent encore partiellement inconnues,notamment en ce qui concerne certains facteurs alimentaires, ou encore certaines composantes du syndrome métabolique. Les données de la cohorte française E3N ont ainsi été utilisées pour évaluer les associations entre la consommation d’alcool, de café, de viande, les apports en vitamine D et les risques de cancer du sein et de diabète de type II. De plus, s’il est avéré que le syndrome métabolique est associé à un sur-risque de diabète, des questions persistent quant à l’influence de certaines composantes du syndrome métabolique, tels que le taux de cholestérol ou certains facteurs anthropométriques, sur le risque de cancer du sein. Dans l’évaluation des risques respectifs de cancer du sein et de diabète de type II, nos travaux ont mis en évidence qu’une consommation élevée de café était associée à une diminution de risque de diabète de type II, qu’un taux sérique élevé de vitamine D, ou un apport élevé en vitamine D alimentaire parmi les femmes résidant dans les zones de forte exposition solaire, étaient associés à une diminution de risque de cancer du sein. Si une consommation nulle ou modérée d’alcool s’est avérée être associée à une absence de sur-risque de diabète de type II, la consommation d’alcool était quant à elle associée à un sur-risque de cancer du sein. Nos résultats sont également en faveur d’une limitation de la consommation de viande préparée industriellement. Par ailleurs, maintenir un indice de masse corporelle et un tour de hanche le plus faible possible, à l’aide d’un régime alimentaire équilibré et une activité physique régulière,permettrait également de réduire les risques de cancer du sein et de diabète de type II. / Breast cancer and type II diabetes are two of the main chronic diseases in women and are suspected to share common risk factors. But their etiologies are still partially unknown, in particular concerning some dietary factors and some parameters of the metabolic syndrome. If evidence is convincing that themetabolic syndrome is associated with an increased type II diabetes risk, questions remain unanswered regarding cholesterol level, anthropometric factors and breast cancer risk. The French E3N cohort database was thus used to evaluate the associations between alcohol, coffee, meat consumption and serum concentration and dietary intake of vitamin D on the risks of breast cancer and type II diabetes. We showed that a high coffee consumption was associated with a decreased risk of type II diabetes, and that a high vitamin D blood level was associated with a decreased risk of breast cancer. Whereas null or moderated alcohol consumption was not related to type II diabetes risk, an increase in alcohol consumption was associated with an increased breast cancer risk. Our results suggested limiting processed meat consumption. They also favoured recommendation towards low body mass index ora low hip circumference by a healthy diet and a regular physical activity so as to decrease breast cancer and type II diabetes risks.

Type II collagen, which gives the cartilage its tensile strength, is destroyed in osteoarthritis (OA). Cathepsin K is recognized as capable of cleaving type II collagen, however, the regulation of its activity in the cartilage is little known. Our hypothesis is that the activity of cathepsin K in cartilage is measured by an ELISA specific to cathepsin K cleavage site. A new specific ELISA (C2K77) was developed and tested by measuring the activity of the exogenous cathepsin K. The ELISA C2K77 was then used to measure the activity of the endogenous cathepsin K in equine articular cartilage explants cultured with or without stimulation (IL-1β, TNF-α, Oncostatin M (OSM) and LPS). Then the activity of cathepsin K was compared to that of MMPs (C1,2C ELISA) in the cartilage explants and in the freshly harvested cartilage. A significant difference was observed between normal cartilage and cartilage digested with cathepsin K (p˂0.01). There was no significant difference in the content of C2K77 between the control group and the groups stimulated while the content of C1,2C was increased by the combination of IL-1β and OSM (p = 0.002) and TNF-α and OSM (p˂0.0001). The new ELISA C2K77 demonstrates the ability to measure the activity of cathepsin K and revealed that there is a difference between the regulation of cathepsin K and MMP in articular cartilage. / Le collagène de type II, qui confère au cartilage articulaire sa résistance à la tension, est détruit dans l’arthrose. La cathepsine K est reconnue comme pouvant cliver le collagène de type II. Cependant, la régulation de son activité dans le cartilage est peu connue. Notre hypothèse est que l’activité de la cathepsine K dans le cartilage est mesurable par une ELISA spécifique au site de clivage de la cathepsine K. Une nouvelle ELISA spécifique (C2K77) a été développée et testée en mesurant l’activité de la cathepsine K exogène. L’ELISA C2K77 a ensuite été utilisée pour mesurer l’activité de la cathepsine K endogène dans des explants de cartilage articulaire équin mis en culture avec ou sans stimulations (IL-1β, TNF-α, oncostatine M (OSM) et le LPS). Puis l’activité de la cathepsine K a été comparée à celle des MMPs (avec l’ELISA C1,2C) dans les explants de cartilage et dans le cartilage fraichement récolté. Une différence significative a été observée entre le cartilage normal et le cartilage digéré avec la cathepsine K exogène (p˂0.01). Il n’y avait aucune différence significative dans la quantité de C2K77 entre le groupe control et les groupes stimulés tandis que la quantité de C1,2C a été augmenté par la combinaison de l’IL-1β et de l’OSM (p=0.002) et du TNF-α et de l’OSM (p˂0.0001). La nouvelle ELISA C2K77 démontre la capacité de mesurer l’activité de la cathepsine K et a permis de voir qu’il y a une différence entre la régulation de la cathepsine K et des MMPs.