Academic literature on the topic 'Physiopathologie – Aspect moléculaire'

"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures de l'Université Laval comme exigence partielle du programme de maîtrise en médecine expérimentale-génétique des populations humaines offerts à l'Université du Québec à Chicoutimi en vertu d'un protocole d'entente avec l'Université Laval pour l'obtention du grade ès sciences (M.Sc.)"
L’asthme est une affection respiratoire chronique caractérisée par des processus inflammatoires. Ceux-ci sont provoqués par l’interaction de différentes cellules effectrices avec la muqueuse bronchique, ce qui engendre un remodelage des tissus. Le macrophage, étant donné sont implication dans l’autorégulation du processus inflammatoire dans l’asthme, s’est avéré une cible intéressante pour mieux comprendre les bases moléculaires de ce trait. Dans un premier temps, la technologie des puces d’ADN a été utilisée lors de ce projet de recherche pour identifier des biomarqueurs relatifs au rôle du macrophage alvéolaire dans l’asthme, dans le but de mieux documenter le phénotype de cette cellule dans le contexte de l’asthme allergique. D’ailleurs, une famille de gène ayant une implication probable dans la pathologie de l’asthme, les HSP, plus précisément le HSP60, a pu être mis en évidence. Dans un deuxième temps, le potentiel anti-inflammatoire d’un composé isolé d’origine naturelle, la querciméritrine, a pu être testé en utilisant le macrophage comme modèle cellulaire, dans le but de développer de nouvelles approches thérapeutiques. En effet, les recherches ayant pour cible le macrophage ou ses médiateurs pourraient permettre de mieux comprendre sont rôle dans l’asthme et mener au développement de nouvelles thérapies pour le contrôle des maladies inflammatoires.

Les nématodes à galles du genre Méloidogyne ou « root-knot nematodes (RKN) », sont de redoutables endoparasites sédentaires obligatoires de nombreuses espèces végétales. Ils sont capables d’engendrer de profondes modifications au niveau des cellules racinaires, en induisant la formation de structures nourricières spécifiques. Ces cellules vasculaires des racines évoluent en cellules nourricières géantes complexes (cellules géantes) qui fournissent les nutriments indispensables à la croissance, la sédentarisation et le développement des nématodes jusqu’au stade adulte fertile. Les cellules géantes sont acytokinétiques, multinucléées et hypertrophiées. Leur cytoplasme est dense et présente une intense activité métabolique. Les organites qu’il renferme prolifèrent abondamment. L’actine et le cytosquelette microtubulaire sont totalement réarrangés. Par conséquent, le cytosquelette de la cellule végétale pourrait être l’une des principales cibles d’action du nématode au moment de l’infection et sa réorganisation semble être une étape majeure pour la réussite du cycle de vie du parasite. Afin de savoir quel rôle joue le cytosquelette lors de la croissance isodiamétrique des cellules nourricières et quels sont les composants du cytosquelette impliqués dans la mise en place des sites d’alimentation du nématode ou « nematode feeding sites (NFS) », nous avons entrepris l’étude de la répartition et du réarrangement des microtubules du cytosquelette tout au long du développement des cellules géantes. L’analyse immunocytochimique des tubulines ainsi que l’observation in vivo des microtubules (MT) décorées avec le GFP a mis en évidence d’importantes modifications du cytosquelette au cours du développement des cellules géantes. Nos résultats montrent clairement que les microtubules corticaux sont denses et apparemment désordonnés et que les MTs endoplasmiques subissent probablement une dépolymérisation partielle au cours de l’ontogénèse des cellules géantes. Par ailleurs on observe dans ces cellules de nombreux sites contenant des phragmoplastes non alignés lors d’événements mitotiques qui s’avèrent également incomplets. Ce réarrangement global du cytosquelette semble important pour l’initiation de la formation puis le développement des galles. Afin de mieux comprendre les réarrangements du cytosquelette qui apparaissent lors du développement des cellules nourricières, nous avons entrepris l’étude du rôle spécifique des y-tubulines dans la nucléation MT au niveau des centres d’organisation MT (MTOCs). L’analyse par RT-PCR quantitative a révélé, au niveau des NFS, une surexpression des transcrits des gènes des deux y-tubulines d’Arabidopsis (TUBG1 et TUBG2) ainsi que des gènes codant les protéines du complexe y-tubuline (GCP3 et GCP4). En utilisant des lignées mutantes pour les protéines du complexe y-tubuline, nous avons démontré que les deux y-tubulines (TUBG1 et TUBG2) sont nécessaires au bon développement des cellules nourricières et à la maturité des nématodes. Les analyses immunocytochimiques des racines d’Arabidopsis infectées par les nématodes ont montré que les y-tubulines GFPs sont abondamment présentes et localisées au niveau des phragmoplastes des cellules géantes et qu’elles y sont associées au MTs corticaux et cytosoliques. En outre, l’immunofluorescence des y-tubulines de lignées mutantes dans les racines infectées par les nématodes a indiqué que les y-tubulines protéines TUBG1 et TUBG2 n’ont pas la même localisation dans les cellules géantes : TUGB1 est fortement concentrée autour de la membrane nucléaire alors que TUBG2 est répartie dans l’ensemble du cortex cellulaire. Nous avons généré des plantes transgéniques exprimant la protéine de fusion y-tubuline-GFP et les observations in vivo du méristène apical des racines ont mis en évidence une répartition homogène de la protéine dans tout le cytoplasme, le cortex cellulaire et le long des fuseaux miotiques et des phragmoplastes pendant la mitose. Dans les cellules géantes, la y-tubuline est répartie principalement autour des noyaux avec une répartition régulière en tache. La surexpression de la y-tubuline a également provoqué une croissance incurvée des racines avec apparition d’un phénotype en forme de vrille. Le traitement avec des molécules chimiques actives sur le cytosquelette (propyzamide et oryzaline) a entraîné une réversion de ce phénotype vrillé et un retour à une croissance normale des racines, identique au type sauvage. Enfin, l’immunolocalisation réalisée en microscopie électronique a démontré que GCP3 est co-localisée avec la y-tubuline autour de la surface nucléaire et dans le cortex de la cellule géante. De ce fait l’existence d’une complexe de type « y-tubulin ring complex (yTuRC) » dans les cellules géantes est très vraisemblable. Ce travail suggère que la présence des MTOCs dans les cellules géantes pourrait être responsable d’un nouveau type de nucléation MT au niveau du cortex cellulaire, autour des noyaux et pendant la phase de mitose de cellules géantes induites par les nématodes à galles. Par conséquent, les y-tubulines semblent jouer un rôle important dans le contrôle de la restructuration du cytosquelette des cellules géantes induites par les nématodes
Root-knot nematode (RKN) Meloidogyne species are one of the most important obligate sedentary endoparasites attacking many plants species. They are competent to modify plant root cells by inducing specialized feeding structures. The genera Meloidogyne is capable to induce abnormal changes in selectes root vascular cells to form complex feeding cells (giant cells) that supply nutrients for the nematodes to enlarge, become sedentary and finally developing into fertile adults. Giant cells are hypertrophied multinucleated acytokinetic cells containing a dense metabolically active cytoplasm filled with proliferating organelles and showing an entirely rearranged actin and microtubular cytoskeleton. Therefore, the plant cytoskeleton might be one of the main targets during nematode infection and its rearrangement seems to be important for the successful completion of the nematode’s life cycle. In order to find out which role the cytoskeleton plays during the fast isodiametric growth of feeding cells and which cytoskeleton components are involved in the cytoskeletal remodelling of nematode feeding site (NFS), we investigated the distribution of the microtubular cytoskeleton and its behaviour during giant cell development. Immunocytochemical analysis of tubulins as well as in vivo observation of GFP-decorates microtubules (MT) revealed that severe changes of the cytoskeleton occur during feeding cell development. Our results provide evidence that cortical microtubules are dense and seemingly disordered and that endoplasmic MT’s probably undergo partial depolymerisation during giant cell ontogeny. On the other hand, large and multiple malformed spindles and phragmoplasts are seen in these giant feeding cells during (incomplete) mitotic events. The rearrangement of the cytoskeleton seems important for the proper initiation and development of galls,. In order to better understand the cytoskeleton rearrangement during feeding cell development we have initiated studies to investigate the involvement of y-tubulins which are required for MT nucleation at MT organizing centers (MTOCs). Our quantitative-RT-PCR analysis revealed that the transcripts of Arabidopsis y-tubulin genes (TUBG1 and TUBG2) and two y-tubulin complex proteins genes (GCP3 and GCP4) are upregulated in NFS. By using y-tubulin mutant lines, we demonstrated that both Arabidopsis y-Tubulins are needed for proper feeding cell development and nematode maturity. Immunocytochemical analyses of nematode infected Arabidopsis roots illustrated that y-tubulin-GFP are abundantly present in giant cells, localized to giant cell phragmoplasts and are associated with the cortical and cytosolic MTs. Furthermore, the immunofluorescence of y-tubulins in roots of nematode infected mutant lines indicated that y-tubulin proteins (TUBG1 and TUBG2) localize differently in giant cells : TUBG1 is highly concentrated around the nuclear surface of giant cell whereas TUBG2 is mainly distributed throughout the celle cortex. We have generated transgenic plants expressing the y-tubulin –GFP protein and in vivo observations of root apical meristem revealed abundant protein distributed throughout the cytoplasm and along spindles during mitosis. In giant cells y-tubulin was distributed mainly around the nuclei. Overexpression of y-tubulin also induced roots to skew and to adopt a twisted phenotype. Treatment with cytoskeleton drugs (propyzamide and oryzalin) showed that the twisted phenotype disappeared and roots grew traight as in wild type. Finally, immunolocalization carried out at the light and electron microscope level demonstrated that GCP3 colocalized with y-tubulin along the nuclear surface and in the giant cell cortex suggesting the presence of thze y-tubulin ring complex (yTuRC) in giant cells. This work suggests the presence of MTOCs in giant cells that might responsible for novel MT nucleation at the cell cortex, around the nuclei and during mitosis in giant-feeding cells induced by roots-knot nematodes. Therefore, y-tubulins may be play an important role in the control of cytoskeleton remodelling in nematode induced feeding cells

La tyrosinémie héréditaire de type 1 (TH1) est un désordre autosomique récessif causé par la déficience en fumarylacétoacétate hydrolase (FAH), la dernière enzyme du sentier catabolique de la tyrosine. Cette maladie métabolique sévère est caractérisée principalement par des dysfonctions hépatiques et rénales, dues à l’accumulation de métabolites toxiques. Par ailleurs, les dommages créés au niveau du foie peuvent mener jusqu’au développement d’un carcinome hépatocellulaire (CHC). Le seul traitement disponible est un apport quotidien en NTBC combiné avec une diète restrictive faible en tyrosine et phénylalanine. Alors que ce traitement augmente l’espérance de vie des patients, le risque de développer un CHC demeure. Les objectifs généraux du travail sont de définir les variations physiopathologiques du phénotype de la TH1 ainsi que les mécanismes moléculaires impliqués dans la transformation cellulaire et la progression de la dysfonction hépatique dans un modèle murin. Des souris fah-/- ont été soumises à une interruption du NTBC afin d’étudier l’implication des voies de signalisation à différentes étapes de la maladie. Le retrait du NTBC induit une dégénérescence des conditions physiologiques générales. L’analyse histologique a dévoilé une distorsion de la morphologie du foie avec des lésions hépatocellulaires accompagnées d’inflammation et de nodules stéatosiques. Les résultats d’immunobuvardage ont démontré une modulation progressive et chronique des voies de signalisation en réponse au stress et liées à la survie et la prolifération cellulaire. À ce stade, aucun cancer n’a été diagnostiqué, mais une importante activation des voies de signalisation du réticulum endoplasmique a été démontrée durant la progression de la TH1. Cette modulation peut jouer un rôle central lors de la dégénération des cellules hépatiques en créant un microenvironnement propice à l’éventuelle croissance et invasion du CHC.
Hereditary tyrosinemia type 1 (HT1) is an autosomal recessive disorder caused by deficiency of fumarylacetoacetate hydrolase (FAH), the last enzyme of the tyrosine catabolic pathway. This severe metabolic disease is mainly caracterized by liver and kidney dysfuntion, due to the accumulation of toxic metabolites. Moreover, injuries inflicted on the liver could lead to the development of hepatocellular carcinoma (HCC). Actually, the only treatment is a daily intake of NTBC combined with a restrictive diet low in tyrosine and phenylalanine. While this treatment increases the life expectancy of patients, the risk of developing HCC remains. The general objectives of this work are to determine the pathophysiological changes of the HT1 phenotype and the molecular mechanisms involved in cell transformation and progression of liver dysfunction in a mouse model. fah-/- mice were subjected to NTBC withdrawal to investigate the signaling pathways involved in various stages of the disease. The interruption of NTBC induced a degeneration of general physiological conditions. Histological analysis revealed a distortion of the liver’s morphology with hepatocellular lesions, inflammation and steatotic nodules. Western blotting results have shown a chronic and progressive modulation of signaling pathways related to cell survival and proliferation in response to stress. At this point, no cancer has been diagnosed, but a significant activation of the endoplasmic reticulum signaling pathways has been demonstrated during the progression of TH1. This modulation may play a central role in the degeneration of liver cells by creating a microenvironment suitable for future HCC growth and invasion.

Le diabète est une dérégulation systémique chronique caractérisée par des perturbations métaboliques permanentes à l’origine de nombreuses complications, y compris le cancer. Le diabète augmente le risque du cancer colorectal (CRC) de 1,2 à 1,5 fois. Cependant, les voies moléculaires et cellulaires en jeu ne sont pas assez élucidées. Nos résultats témoignent d’une dérégulation de la voie AMPK/mTORC1 dans le diabète et le CRC avec une surexpression de la NADPH oxydase Nox4, augmentant ainsi la production de ROS. Ceci provoque un stress oxydatif qui s’élève en cas de diabète et contribue à la progression du CRC. De plus, nos résultats montrent que ce stress induit une altération de la voie de signalisation AMPK/mTORC1, aboutissant à une agressivité accrue du comportement des cellules cancéreuses du côlon et de la formation de polypes. Notre projet permet, d’une part, d’identifier de nouveaux mécanismes moléculaires impliqués dans la progression du CRC induite par le diabète et d’autre part, de développer des stratégies thérapeutiques efficaces pour inverser la progression du CRC chez les patients diabétiques
Diabetes is a chronic systemic malfunction characterized by persistent metabolic disturbances that culminate in a high rate of complications to which cancer was recently annexed. In fact, diabetes inflates colorectal cancer (CRC) risk by 1.2-1.5 folds. However, the cellular and molecular pathways involved are not well understood. Our results show that AMPK/mTORC1 pathway is deregulated in both diabetes and CRC. This was paralleled by an elevation in the expression of the NADPH oxidase Nox4 leading to an increase in ROS production. Furthermore, our results show that oxidative stress, secondary to alteration in the level and activity of Nox4 is augmented in diabetes and contributes to the progression of CRC. The resulting oxidative stress further led to an alteration in the signaling of the AMPK/mTORC1 pathways culminating in an exacerbated aggressiveness in cancer cell behavior and colon polyp formation. Our project allows the identification of novel molecular mechanisms involved in diabetes-induced CRC progression and development of effective therapeutic strategies to reverse the progression of CRC in diabetic patients

L'HBP est une pathologie très fréquemment associée au vieillissement pouvant être source de complications importantes nécessitant des traitements médicaux ou chirurgicaux. Pour sa part, le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué et la seconde cause de décès reliés au cancer chez l'homme. Au total , près de 75% des hommes développeront une hyperplasie bénigne entre l'âge de 55 ans et 90 ans, alors que 12% des hommes, soit un homme sur huit, développeront un cancer de la prostate. Puisque nous vivons dans une société vieillissante, le nombre d'hommes atteints de ces pathologies ne fera qu'augmenter sans cesse. C'est alimenté par la présence locale d'androgènes que le cancer de la prostate se développe insidieusement. Le dépistage des hommes au stade précoce de la maladie est essentiel à la survie des patients puisqu'elle se traite· alors efficacement. Nous avons donc évalué par immunocytochimie la pertinence des protéines AR, ERß, Cdc47 et AlbZIP comme marqueurs de maladies prostatiques. Ces travaux ont démontré qu'AlbZIP et Cdc47 pourraient être utilisés comme marqueurs diagnostiques et pronostiques de maladies prostatiques. AR joue un rôle prédominant dans la transcription des gènes impliqués dans la croissance et la prolifération des cellules prostatiques normales et cancéreuses. Bien que nous n'ayons observé aucune différence par immunocytochimie dans les niveaux d'expression de cette protéine au cours du processus de carcinogenèse, la quantification de l'ARNm de AR par hybridation in situ a bien démontré que ceux-ci étaient significativement plus élevés dans la prostate cancéreuse comparativement aux cellules prostatiques bénignes. De plus, nous avons démontré que la localisation intracellulaire combinée de la protéine AR dans le noyau et le cytoplasme pourrait potentiellement être marqueur d'un risque accru que le cancer s'étende à l'extérieur de la prostate. Enfin, pour mieux comprendre le métabolisme des androgènes dans les cellules épithéliales et stromales de la prostate humaine bénigne, nous avons quantifié par PÇ; R quantitatif en temps réel les transcrits de AR et d'enzymes de la stéroïdogenès.e impliquées dans le métabolisme des androgènes. Cette étude préliminaire tend à confirmer l'importance des deux types cellulaires dans la synthèse globale intracrine d'androgènes intraprostatiques.

La myopathie à agrégats tubulaires (TAM) est une maladie génétique qui se caractérise par la présence d’agrégats tubulaires dans les biopsies musculaires de patients. Notre équipe a identifié pour la première fois des mutations dans STIM1 comme étant à l’origine de cette maladie. STIM1 (stromal interaction molecule 1) est le senseur calcique du réticulum sarco/endoplasmique (RE/RS). En effet, en cas de diminution du calcium (Ca2+) dans le RE/RS, STIM1 se déplie, oligomérise et migre à proximité de la membrane plasmique (MP) pour activer le canal calcique ORAI1 et permettre le remplissage des stocks. Ce mécanisme est le «store-operated Ca2+ entry» (SOCE). D’autres équipes ont rapporté une mutation dans STIM1 (p.R304W) conduisant à une TAM associée à d’autres symptômes, ou encore syndrome de Stormorken. Ainsi, ce travail a eu pour but d’étudier et de comparer l’impact des mutations TAM et Stormorken à différents niveaux du SOCE. Nous avons ainsi montré que les mutations TAM et Stormorken conduisent à une augmentation de l’expression de STIM1, à la formation de clusters constitutifs de STIM1 à proximité de la MP, ainsi qu’au recrutement du canal ORAI1 et à l’activation de la voie du NFAT, dépendante du Ca2+
Tubular aggregate myopathy (TAM) is a genetic disorder characterized by tubular aggregates in muscle biopsies of patients. Our team identified for the first time mutations in STIM1 as causative of this disease. STIM1 (stromal interaction molecule 1) is the main calcium (Ca2+) sensor of the endo/sarcoplasmic reticulum (ER/SR). Following Ca2+ depletion of the ER/SR, STIM1 unfolds, oligomerizes and migrates close to the plasma membrane (PM) to activate the Ca2+ channel ORAI1, leading to Ca2+ entry. This mechanism is the «store-operated Ca2+ entry» (SOCE). Several teams report a mutation in STIM1 (p.R304W) leading to TAM associated with other symptoms, described as Stormorken syndrome. Therefore, this work aims to assess and compare the impact of TAM and Stormorken mutations at different stages of the SOCE pathway. We show that TAM and Stormorken mutations lead to an increase expression of the protein, a constitutive STIM1 clustering near the PM, to ORAI1 constitutive recruitment and to the activation of a Ca2+ -dependent pathway: the NFAT pathway

Par sa fréquence et sa gravité, le cancer colorectal (CCR) demeure un problème de santé publique. Notre objectif global est de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l'homéostasie intestinale au travers de Mucdhl, une cadhérine atypique méconnue mais qui semble jouer un rôle très particulier dans l'épithélium intestinal et être impliquée dans les CCR. De manière intéressante, son expression semble fréquemment perdue dans les CCR, tandis que son maintien dans les cellules cancéreuses coliques diminue leur potentiel tumoral.Pour mieux appréhender le mode d'action de Mucdhl, une caractérisation fonctionnelle de son interaction avec β-caténine oncogénique a été réalisée et de nouveaux partenaires ont été identifiés dans les cellules intestinales. Afin de comprendre le rôle de Mucdhl dans la physiologie intestinale, encore inconnu à ce jour, un modèle murin déficient pour Mucdhl a été étudié. L'analyse des conséquences de la perte d'expression de Mucdhl indique qu'il est impliqué dans la structure et le fonctionnement de l'intestin chez la souris, mais également au niveau de processus métaboliques. De plus, cette perte d'expression de Mucdhl augmente la sensibilité des souris au développement de certaines tumeurs intestinales. Ces travaux ont donc permis de générer des informations inédites sur les fonctions physiopathologiques de Mucdhl, une cadhérine atypique encore mal connue, mais potentiellement impliquée dans les CCR
Because of its frequency and severity, Colorectal Cancer (CRC) remains an important public health issue. Our objective is to understand mechanisms contributing to intestinal homeostasis through Mucdhl, a poorly characterized atypical cadherin that may play a unusual role in the intestinal , epithelium and be implicated in CRC. lnterestingly, its expression seems to be frequently reduced in CRC, while its retention in colon cancer cells decreases their tumorigenic potential.To better apprehend the mode of action of Mucdhl, a functional characterization of its interaction with oncogen,iç β-catenin was performed and new partners have been identified in intestinal cells.To understand the role of Mucdhl in intestinal physiology, mice genetically-invalidated at the Mucdhl locus were studied. Analysis of the consequences of Mucdhl loss of expression indicates that it is involved in the morphology and function of the mouse intestine, but also in metabolic processes. Moreover, Mucdhl loss of expression increases the sensibility of mice to the development of certain intestinal tumors. Thus, we generated new information on the physiopathological functions of Mucdhl, an intriguing atypical cadherin potentially involved in CRC