790 resultados para signalisation cellulaire
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Ce projet de recherche explore un nouveau mcanisme de rgulation de lactivit du domaine HECT de la ligase Itch. Ce domaine est responsable de la polyubiquitylation des protines impliquant le plus souvent leur dgradation par le protasome. Itch est une ligase de lubiquitine de la famille CWH contenant un domaine HECT catalytique en C-terminal, quatre domaines WW, et un domaine C2 N-terminal qui est important pour sa localisation cellulaire. Les ligases CWH interagissent par leur domaine WW avec leurs ligands. Un mcanisme propos pour ces ligases est que la premire molcule dubiquitine lie au substrat active le domaine HECT de manire former une chaine dubiquitine sur le substrat. Itch a une particularit dans la famille CWH, car elle possde un domaine riche en proline qui lui permet dinteragir avec plusieurs protines domaine SH3. Dans cette tude, nous avons dtermin leffet de lubiquitylation initiale des protines SH3 sur lactivit du domaine HECT de la ligase Itch, et sur la rgulation de ces substrats.
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Lors de lattribution du prix Nobel de chimie aux docteurs Robert Leftkowitz et Brian Kobika pour leurs travaux essentiels sur les rcepteurs coupls des protines G (RCPGs), Sven Lindin, membre du comit Nobel, a affirm que jusqu' la moiti des mdicaments reposent sur une action ciblant les RCPG . En raison de leurs rles importants, leurs mcanismes d'activation et laction de leurs ligands, les RCPG demeurent les cibles potentielles de la majorit des recherches pour le dveloppement de nouveaux mdicaments et de leurs applications cliniques. Dans cette optique, nous avons concentr nos recherches travers cette thse pour lucider les rles, les mcanismes daction et les effets des ligands de trois RCPG : GPR55; GPR91 et GPR99 au cours du dveloppement des axones des cellules ganglionnaires de la rtine (CGRs). Les rsultats de nos tudes confirment lexpression des rcepteurs lors du dveloppement embryonnaire, postnatal et adulte des CGRs ainsi quau cours de ltablissement de la voie rtinothalamique. In vitro, la modulation pharmacologique et gntique de lactivit de ces RCPGs rorganise la morphologie du cne de croissance des CGRs, celle des neurones corticaux et elle modifie la croissance axonale globale. De plus, les effets de la stimulation avec des ligands des ces trois RCPGs sur le guidage axonal varient daucun effet (GPR91 et GPR99) la rpulsion ou lattraction (GPR55). La voie de signalisation MAPK-ERK1/2 joue un rle essentiel dans la mdiation des effets des ligands de ces rcepteurs avec une implication de la voie de RhoA hautes concentrations pour lagoniste endogne de GPR55. In vivo, cette recherche dmontre galement limplication de GPR55 dans les processus de slection des cibles thalamiques et de raffinement au cours du dveloppement du systme nerveux visuel.
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Developper de nouveaux nanomateriaux, interrupteurs et machines nanometriques sensibles a de petites variations de temperature specifiques devrait etre de grande utilite pour une multitude de domaines uvrant dans la nanotechnologie. De plus, lobjectif est de convaincre le lecteur que les nanotechnologies a base dADN offrent denormes possibilites pour la surveillance de temperature en temps reel a lechelle nanometrique. Dans la section Resultats, nous exploitons les proprietes de lADN pour creer des thermometres versatiles, robustes et faciles a employer. En utilisant une serie de nouvelles strategies inspirees par la nature, nous sommes en mesure de creer des nanothermometres dADN capables de mesurer des temperatures de 25 a 95C avec une precision de <0.1C. En creant de nouveaux complexes dADN multimeriques, nous arrivons a developper des thermometres ultrasensibles pouvant augmenter leur fluorescence 20 fois sur un intervalle de 7C. En combinant plusieurs brins dADN avec des plages dynamiques differentes, nous pouvons former des thermometres montrant une transition de phase lineaire sur 50C. Finalement, la vitesse de reponse et la precision des thermometres developpes et leur reversibilite sont illustrees a laide dune experience de surveillance de temperature a linterieur dun unique puits dun appareil de qPCR. En conclusion, les applications potentielles de tels nanothermometres en biologie synthetique, imagerie thermique cellulaire, nanomachines dADN et livraison controlee seront considerees.
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Lestradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rle essentiel, la fois dans la rgulation et dans la dtermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la diffrenciation et la prolifration cellulaire. Lorsque lE2 est donn en supplment, par exemple dans le cas de thrapie hormonale, deux effets sont observs, un effet gnomique et un effet non-gnomique, de par son interaction avec les rcepteurs strogne du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. Leffet non-gnomique est plus difficile tudier biologiquement parce que leffet se produit sur une chelle de temps extrmement courte et cause de la nature hydrophobe de lE2 qui rduit sa biodisponibilit et donc son accessibilit aux cellules cibles. Cest pourquoi il est ncessaire de dvelopper des systmes dadministration de lE2 qui permettent de ntudier que leffet non-gnomique de lstrogne. Une des stratgies employe consiste greffer lE2 des macromolcules hydrophiles, comme de lalbumine de srum bovin (BSA) ou des dendrimres de type poly(amido)amine, permettant de maintenir linteraction de lE2 avec les rcepteurs dstrogne de la membrane cellulaire et dviter la pntration de lE2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systmes macromolcules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et lE2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. Lobjectif de cette thse est donc de dvelopper de nouvelles plateformes fonctionnalises avec de lE2 en utilisant les approches de synthses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre dtudier le mcanisme de leffet non-gnomique de lE2, ainsi que dexplorer des applications potentielles dans le domaine biomdical. Lapproche ascendante est base sur un ligand dE2 activ, lacide 17,-thinylestradiol-benzoque, attach de faon covalente un polymre de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). Lestradiol est sous forme de pro-drogue attache au polymre qui sauto-assembler pour former un film. Leffet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a t tudi sur des cellules endothliales. Les films de compositions chimiques diffrentes ont pralablement t caractriss de faon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhologie des diffrents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont t tudis par microscopie force atomique (AFM), potentiel zta, rsonance plasmonique de surface et par microbalance cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les rsultats de QCM-D ont montr que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogne qui sadsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultives sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appels sphrodes au bout de 4 jours, alors que ce nest pas le cas lorsque ces cellules sont cultives sur des films de CH-PC15. Lattachement de lestradiol au polymre a t caractris par plusieurs techniques, telles que la rsonance magntique nuclaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transforme de Fourier rfraction totale attnue (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacit retenir leau) ainsi que linteraction des films avec des rcepteurs E2, ont t tudis par la QCM-D. Des tudes dimagerie cellulaires utilisant du diactate de diaminofluoresceine-FM ont rvl que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production doxyde nitrique par les cellules endothliales, qui joue un rle protecteur pour le systme cardiovasculaire. Lensemble de ces tudes met en valeur les rles diffrents et les applications potentielles quont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la mdecine cardiovasculaire rgnrative. Lapproche descendante est base sur lattachement de faon covalente dE2 sur des ilots dor de 2 m disposs en ranges et espacs par 12 m sur un substrat en verre. Les ilots ont t prpars par photolithographie. La surface du verre a quant elle t modifie laide dun tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant ladhsion cellulaire. Lattachement dE2 sur les surfaces dor a t suivi et confirm par les techniques de SPR et de QCM-D. Des tudes dELISA ont montr une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de leffet non-gnomique) aprs 1 heure dexposition des cellules endothliales aux motifs alternant lE2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancreuses sont dposes sur les surfaces prsentant des motifs dE2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggre que lE2 nexerce pas deffet gnomique. Les rsultats de lapproche descendante montrent le potentiel des surfaces prsentant des motifs dE2 pour ltude des effets non-gnomiques de lE2 dans un modle in vitro.
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Les dinoflagells sont des eucaryotes unicellulaires retrouvs dans la plupart des cosystmes aquatiques du globe. Ces organismes amnent une contribution substantielle la production primaire des ocans, soit en tant que membre du phytoplancton, soit en tant que symbiontes des anthozoaires formant les rcifs coralliens. Malheureusement, ce rle cologique majeur est souvent nglig face la capacit de certaines espces de dinoflagells former des fleurs d'eau, parfois d'tendue et de dure spectaculaires. Ces floraisons d'algues, communment appeles "mares rouges", peuvent avoir de graves consquences sur les cosystmes ctiers, sur les industries de la pche et du tourisme, ainsi que sur la sant humaine. Un des facteurs souvent corrl avec la formation des fleurs d'eau est une augmentation dans la concentration de nutriments, notamment lazote et le phosphore. Le nitrate est un des composants principaux retrouvs dans les eaux de ruissellement agricoles, mais galement la forme d'azote bioaccessible la plus abondante dans les cosystmes marins. Ainsi, l'agriculture humaine a contribu magnifier significativement les problmes associs aux mares rouges au niveau mondial. Cependant, la pollution ne peut pas expliquer elle seule la formation et la persistance des fleurs d'eau, qui impliquent plusieurs facteurs biotiques et abiotiques. Il est particulirement difficile d'valuer l'importance relative qu'ont les ajouts de nitrate par rapport ces autres facteurs, parce que le mtabolisme du nitrate chez les dinoflagells est largement mconnu. Le but principal de cette thse vise remdier cette lacune. J'ai choisi Lingulodinium polyedrum comme modle pour l'tude du mtabolisme du nitrate, parce que ce dinoflagell est facilement cultivable en laboratoire et qu'une tude transcriptomique a rcemment fourni une liste de gnes pratiquement complte pour cette espce. Il est galement intressant que certaines composantes molculaires de la voie du nitrate chez cet organisme soient sous contrle circadien. Ainsi, dans ce projet, j'ai utilis des analyses physiologiques, biochimiques, transcriptomiques et bioinformatiques pour enrichir nos connaissances sur le mtabolisme du nitrate des dinoflagells et nous permettre de mieux apprcier le rle de l'horloge circadienne dans la rgulation de cette importante voie mtabolique primaire. Je me suis tout d'abord pench sur les cas particuliers o des floraisons de dinoflagells sont observes dans des conditions de carence en azote. Cette ide peut sembler contreintuitive, parce que l'ajout de nitrate plutt que son puisement dans le milieu est gnralement associ aux floraisons d'algues. Cependant, jai dcouvert que lorsque du nitrate tait ajout des cultures initialement carences ou enrichies en azote, celles qui s'taient acclimates au stress d'azote arrivaient survivre prs de deux mois haute densit cellulaire, alors que les cellules qui n'taient pas acclimates mourraient aprs deux semaines. En condition de carence d'azote svre, les cellules arrivaient survivre un peu plus de deux semaines et ce, en arrtant leur cycle cellulaire et en diminuant leur activit photosynthtique. Lincapacit pour ces cellules carences synthtiser de nouveaux acides amins dans un contexte o la photosynthse tait toujours active a men laccumulation de carbone rduit sous forme de granules damidon et corps lipidiques. Curieusement, ces deux rserves de carbone se trouvaient des ples opposs de la cellule, suggrant un rle fonctionnel cette polarisation. La deuxime contribution de ma thse fut didentifier et de caractriser les premiers transporteurs de nitrate chez les dinoflagells. J'ai dcouvert que Lingulodinium ne possdait que trs peu de transporteurs comparativement ce qui est observ chez les plantes et j'ai suggr que seuls les membres de la famille des transporteurs de nitrate de haute affinit 2 (NRT2) taient rellement impliqus dans le transport du nitrate. Le principal transporteur chez Lingulodinium tait exprim constitutivement, suggrant que lacquisition du nitrate chez ce dinoflagell se fondait majoritairement sur un systme constitutif plutt quinductible. Enfin, j'ai dmontr que l'acquisition du nitrate chez Lingulodinium tait rgule par la lumire et non par l'horloge circadienne, tel qu'il avait t propos dans une tude antrieure. Finalement, jai utilis une approche RNA-seq pour vrifier si certains transcrits de composantes impliques dans le mtabolisme du nitrate de Lingulodinium taient sous contrle circadien. Non seulement ai-je dcouvert quil ny avait aucune variation journalire dans les niveaux des transcrits impliqus dans le mtabolisme du nitrate, jai aussi constat quil ny avait aucune variation journalire pour nimporte quel ARN du transcriptome de Lingulodinium. Cette dcouverte a dmontr que lhorloge de ce dinoflagell n'avait pas besoin de transcription rythmique pour gnrer des rythmes physiologiques comme observ chez les autres eukaryotes.
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Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences voluant rapidement, promettant des avances majeures en ce qui concerne la comprhension du fonctionnement crbral. La formation de circuits neuronaux en rponse des stimuli environnementaux est une proprit mergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature prcise de ces rseaux est encore limite. Au niveau du cortex visuel, qui est laire crbrale la plus tudie, la manire dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplore. Cela nous invite tudier lmergence des microcircuits en rponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment linteraction entre un stimulus et une assemble cellulaire est-elle mise en place et module? Mthodes En rponse la prsentation de grilles sinusodales en mouvement, des ensembles neuronaux ont t enregistrs dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthsis, laide de multi-lectrodes en tungstne. Des corrlations croises ont t effectues entre lactivit de chacun des neurones enregistrs simultanment pour mettre en vidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fentre de 5 ms sur les corrlogrammes croiss corrigs). Ces liens fonctionnels dvoils indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont t compars afin de mettre en vidence la collaboration synergique temporelle dans les rseaux fonctionnels rvls. Enfin, des spectrogrammes dpendants du taux de dcharges entre neurones ou stimulus-dpendants ont t calculs pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits mergents. Un indice de corrlation (Rsc) a galement t calcul pour les neurones connects et non connects. Rsultats Les neurones lis fonctionnellement ont une activit accrue durant une priode de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connects. Cela suggre que les connexions entre neurones mnent une synergie de leur inter-excitabilit. En outre, lanalyse du spectrogramme dpendant du taux de dcharge entre neurones rvle que les neurones connects ont une plus forte activit gamma que les neurones non connects durant une fentre dopportunit de 50ms. Lactivit gamma de basse-frquence (20-40 Hz) a t associe aux neurones dcharge rgulire (RS) et lactivit de haute frquence (60-80 Hz) aux neurones dcharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connects ont systmatiquement un Rsc plus lev que les neurones non connects. Finalement, lanalyse des corrlogrammes croiss rvle que dans une assemble neuronale, le rseau fonctionnel change selon lorientation de la grille. Nous dmontrons ainsi que lintensit des relations fonctionnelles dpend de lorientation de la grille sinusodale. Cette relation nous a amen proposer lhypothse suivante : outre la slectivit des neurones aux caractres spcifiques du stimulus, il y a aussi une slectivit du connectome. En bref, les rseaux fonctionnels signature sont activs dans une assemble qui est strictement associe lorientation prsente et plus gnralement aux proprits des stimuli. Conclusion Cette tude souligne le fait que lassemble cellulaire, plutt que le neurone, est l'unit fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isol de chaque neurone, cest dire le paradigme classique du taux de dcharge qui a t traditionnellement utilis pour tudier l'encodage des stimuli. Cette tude contribue aussi faire avancer le dbat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systmatiquement entre neurones connects dans les assembles, en consquence dun ajout de cohrence. Bien que la taille des assembles enregistres soit relativement faible, cette tude suggre nanmoins une intrigante spcificit fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemble en rponse une stimulation visuelle. Cette tude peut tre considre comme une prmisse la modlisation informatique grande chelle de connectomes fonctionnels.
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Thse numrise par la Direction des bibliothques de l'Universit de Montral.
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Mmoire numris par la Direction des bibliothques de l'Universit de Montral.
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Mmoire numris par la Direction des bibliothques de l'Universit de Montral.
