The extracellular matrix provides directional cues for neuronal migration during cerebellar development

Normal central nervous system development relies on accurate intrinsic cellular programs as well as on extrinsic informative cues provided by extracellular molecules. Migration of neuronal progenitors from defined proliferative zones to their final location is a key event during embryonic and postnatal development. Extracellular matrix components play important roles in these processes, and interactions between neurons and extracellular matrix are fundamental for the normal development of the central nervous system. Guidance cues are provided by extracellular factors that orient neuronal migration. During cerebellar development, the extracellular matrix molecules laminin and fibronectin give support to neuronal precursor migration, while other molecules such as reelin, tenascin, and netrin orient their migration. Reelin and tenascin are extracellular matrix components that attract or repel neuronal precursors and axons during development through interaction with membrane receptors, and netrin associates with laminin and heparan sulfate proteoglycans, and binds to the extracellular matrix receptor integrins present on the neuronal surface. Altogether, the dynamic changes in the composition and distribution of extracellular matrix components provide external cues that direct neurons leaving their birthplaces to reach their correct final location. Understanding the molecular mechanisms that orient neurons to reach precisely their final location during development is fundamental to understand how neuronal misplacement leads to neurological diseases and eventually to find ways to treat them.

Transient outward potassium current and Ca2+ homeostasis in the heart: beyond the action potential

Normal central nervous system development relies on accurate intrinsic cellular programs as well as on extrinsic informative cues provided by extracellular molecules. Migration of neuronal progenitors from defined proliferative zones to their final location is a key event during embryonic and postnatal development. Extracellular matrix components play important roles in these processes, and interactions between neurons and extracellular matrix are fundamental for the normal development of the central nervous system. Guidance cues are provided by extracellular factors that orient neuronal migration. During cerebellar development, the extracellular matrix molecules laminin and fibronectin give support to neuronal precursor migration, while other molecules such as reelin, tenascin, and netrin orient their migration. Reelin and tenascin are extracellular matrix components that attract or repel neuronal precursors and axons during development through interaction with membrane receptors, and netrin associates with laminin and heparan sulfate proteoglycans, and binds to the extracellular matrix receptor integrins present on the neuronal surface. Altogether, the dynamic changes in the composition and distribution of extracellular matrix components provide external cues that direct neurons leaving their birthplaces to reach their correct final location. Understanding the molecular mechanisms that orient neurons to reach precisely their final location during development is fundamental to understand how neuronal misplacement leads to neurological diseases and eventually to find ways to treat them.

Noncrystalline uric acid inhibits proteoglycan and glycosaminoglycan synthesis in distal tubular epithelial cells (MDCK)

Hyperuricemia is associated with renal stones, not only consisting of uric acid (UrAc) but also of calcium oxalate (CaOx). Glycosaminoglycans (GAGs) are well-known inhibitors of growth and aggregation of CaOx crystals. We analyzed the effect of noncrystalline UrAc on GAG synthesis in tubular distal cells. MDCK (Madin-Darby canine kidney) cells were exposed to noncrystalline UrAc (80 µg/mL) for 24 h. GAGs were labeled metabolically and characterized by agarose gel electrophoresis. The expression of proteoglycans and cyclooxygenase 2 (COX-2) was assessed by real-time PCR. Necrosis, apoptosis and prostaglandin E2 (PGE2) were determined by acridine orange, HOESCHT 33346, and ELISA, respectively. CaOx crystal endocytosis was evaluated by flow cytometry. Noncrystalline UrAc significantly decreased the synthesis and secretion of heparan sulfate into the culture medium (UrAc: 2127 ± 377; control: 4447 ± 730 cpm) and decreased the expression of perlecan core protein (UrAc: 0.61 ± 0.13; control: 1.07 ± 0.16 arbitrary units), but not versican. Noncrystalline UrAc did not induce necrosis or apoptosis, but significantly increased COX-2 and PGE2 production. The effects of noncrystalline UrAc on GAG synthesis could not be attributed to inflammatory actions because lipopolysaccharide, as the positive control, did not have the same effect. CaOx was significantly endocytosed by MDCK cells, but this endocytosis was inhibited by exposure to noncrystalline UrAc (control: 674.6 ± 4.6, CaOx: 724.2 ± 4.2, and UrAc + CaOx: 688.6 ± 5.4 geometric mean), perhaps allowing interaction with CaOx crystals. Our results indicate that UrAc decreases GAG synthesis in MDCK cells and this effect could be related to the formation of UrAc and CaOx stones.

Effect of castration on renal glycosaminoglycans and their urinary excretion in male and female rats with chronic renal failure

Glycosaminoglycans (GAGs) participate in a variety of processes in the kidney, and evidence suggests that gender-related hormones participate in renal function. The aim of this study was to analyze the relationship of GAGs, gender, and proteinuria in male and female rats with chronic renal failure (CRF). GAGs were analyzed in total kidney tissue and 24-h urine of castrated (c), male (M), and female (F) Wistar control (C) rats (CM, CMc, CF, CFc) and after 30 days of CRF induced by 5/6 nephrectomy (CRFM, CRFMc, CRFF, CRFFc). Total GAG quantification and composition were determined using agarose and polyacrylamide gel electrophoresis, respectively. Renal GAGs were higher in CF compared to CM. CRFM presented an increase in renal GAGs, heparan sulfate (HS), and proteinuria, while castration reduced these parameters. However, CRFF and CRFFc groups showed a decrease in renal GAGs concomitant with an increase in proteinuria. Our results suggest that, in CRFM, sex hormones quantitatively alter GAGs, mainly HS, and possibly the glomerular filtration barrier, leading to proteinuria. The lack of this response in CRFMc, where HS did not increase, corroborates this theory. This pattern was not observed in females. Further studies of CRF are needed to clarify gender-dependent differences in HS synthesis.

Oxidation of Aqueous Thiosulfate Solutions by Pulsed Corona Discharge

The aim of this Master’s thesis focused on the oxidation of sodium thiosulfate using non thermal plasma technology as an advance oxidation process (AOP). By using this technology we can degrade certain toxic chemical compounds present in mining wastewaters as pollutants. Different concentrations of thiosulfate and pulse frequencies were used in the PCD experiments and the results in terms of various delivered energies (kWh/m3) and degradation kinetics were compared. Pulsed corona discharge is an energy efficient process compared to other oxidation processes using for the treatment of waste water pollutants. Due to its simplicity and low energy costs make it attractive in the field of waste water treatment processes. This technology of wastewater treatment has been tested mainly on pilot scale level and in future the attempts are to be focus on PCD investigations on larger process scale. In this research work of oxidation of thiosulfate using pulsed corona discharge, the main aim of this research was to study degradation of a studied toxic and not environmental friendly chemical compound. The focus of this research was to study the waste waters coming from the gold mines containing leachate compound thiosulfate. Literature review contained also gold leaching process when cyanide is used as the leachate. Another objective of this work was to compare PCD process with other processes based on their energy efficiencies. In the experimental part two concentrations of sodium thiosulfate, 1000ppm and 400ppm, were used. Two pulse generator frequencies of 833 and 200 pulses per second (pps) were used. The chemical analyses of the samples taken during semi-batch PCD oxidation process were analyzed by ion chromatographic (IC). It is observed after the analyses that among different frequencies and concentrations, the most suitable ones for the process is 200pps and 1000ppm respectively because the pollutants present in the waste water has more time to react with the OH radicals which are the oxidants and the process is energy efficient compared to other frequencies.

Studies toward the total synthesis of natural and unnatural aeruginosins

Nous avons démontré l’utilité du groupement protecteur tert-butylsulfonyle (N-Bus) pour la chimie des acides aminés et des peptides. Celui-ci est préparé en deux étapes, impliquant la réaction d’une amine avec le chlorure de tert-butylsulfinyle, suivie par l’oxydation par du m-CPBA, pour obtenir les tert-butylsulfonamides correspondants avec d’excellents rendements. Le groupement N-Bus peut être clivé par traitement avec 0.1 N TfOH/DCM/anisole à 0oC en 10h pour régénérer le sel d’ammonium. Une variété d’acides aminés N-Bus protégés ainsi que d’autres aminoacides peuvent alors être utilisés pour préparer divers dipeptides et tripeptides. A l’exception du groupe N-Fmoc, les conditions de déprotection du groupe N-Bus clivent également les groupements N-Boc, N-Cbz et O-Bn. Une déprotection sélective et orthogonale des groupes N-Boc, N-Cbz, N-Fmoc et O-Bn est également possible en présence du groupe protecteur N-Bus. Le nouvel acide aminé non-naturel (3R, 2R) 3–méthyl-D-leucine (β-Me-Leu) et son régioisomère 2-méthyle ont été synthétisés par ouverture d’une N-Ts aziridine en présence d’un excès de LiMe2Cu. Chacun des régioisomères du mélange (1:1,2) a été converti en la méthylleucine correspondante, puis couplé à l’acide D-phényllactique puis au motif 2-carboxyperhydroindole 4-amidinobenzamide en présence de DEPBT. Des élaborations ultérieures ont conduit à des analogues peptidiques non-naturels d’aeruginosines telles que la chlorodysinosine A. Les deux analogues ont ensuite été évalués pour leur activité inhibitrice de la thrombine et la trypsine. La présumée aeruginosine 3-sulfate 205B et son anomère β ont été synthétisés avec succès à partir de 5 sous-unités : la 3-chloroleucine, l’acide D-phényllactique, le D-xylose, le 2-carboxy-6-hydroxyoctahydroindole et l’agmatine. La comparaison des données RMN 1H et 13C reportées avec celles obtenues avec l’aeruginosine synthétique 205B révèle une différence majeure pour la position du groupe présumé 3'-sulfate sur l’unité D-xylopyranosyle. Nous avons alors synthétisés les dérivés méthyl-α-D-xylopyranosides avec un groupement sulfate à chacune des positions hydroxyles, afin de démontrer sans ambiguïté la présence du sulfate en position C-4' par comparaison des données spectroscopiques RMN 1H et 13C. La structure de l’aeruginosine 205B a alors été révisée. Une des étapes-clés de cette synthèse consiste en la formation du glycoside avec le groupe hydroxyle en C-6 orienté en axial sur la sous-unité Choi. Le 2-thiopyridylcarbonate s’est avéré une méthode efficace pour l’activation anomérique. Le traitement par AgOTf et la tétraméthylurée en solution dans un mélange éther-DCM permet d’obtenir l’anomère α désiré, qui peut alors être aisément séparé de l’anomère β par chromatographie

Towards the nanomechanical actuation and controlled assembly of nanomaterials using charge-transfer reactions in electroactive self-assembled monolayers

Les microcantileviers fonctionnalisés offrent une plateforme idéale pour la nano- et micro-mécanique et pour le développement de (bio-) capteurs tres sensible. Le principe d’opération consiste dans des évènements physicochimiques qui se passent du côté fonctionnalisé du microcantilevier induisant une différence de stress de surface entre les deux côtés du cantilevier qui cause une déflexion verticale du levier. Par contre, les facteurs et les phénomènes interfacials qui régissent la nature et l'intensité du stress de surface sont encore méconnus. Pour éclaircir ce phénomène, la première partie de cette thèse porte sur l'étude des réactions de microcantileviers qui sont recouverts d'or et fonctionnalisés par une monocouche auto-assemblée (MAA) électroactive. La formation d'une MAA de ferrocènylundécanethiol (FcC11SH) à la surface d'or d'un microcantilevier est le modèle utilisé pour mieux comprendre le stress de surface induit par l’électrochimie. Les résultats obtenus démontrent qu'une transformation rédox de la MAA de FcC11SH crée un stress de surface qui résulte dans une déflexion verticale du microcantilevier. Dépendamment de la flexibilité du microcantilevier, cette déflexion peut varier de quelques nanomètres à quelques micromètres. L’oxydation de cette MAA de FcC11SH dans un environnement d'ions perchlorate génère un changement de stress de surface compressive. Les résultats indiquent que la déflexion du microcantilevier est due à une tension latérale provenant d'une réorientation et d'une expansion moléculaire lors du transfért de charge et de pairage d’anions. Pour vérifier cette hypothèse, les mêmes expériences ont été répéteés avec des microcantileviers qui ont été couverts d'une MAA mixte, où les groupements électroactifs de ferrocène sont isolés par des alkylthiols inactifs. Lorsqu’un potentiel est appliqué, un courant est détecté mais le microcantilevier ne signale aucune déflexion. Ces résultats confirment que la déflexion du microcantilevier est due à une pression latérale provenant du ferrocènium qui se réorganise et qui crée une pression sur ses pairs avoisinants plutôt que du couplage d’anions. L’amplitude de la déflexion verticale du microcantilevier dépend de la structure moléculaire de la MAA et du le type d’anion utilisés lors de la réaction électrochimique. Dans la prochaine partie de la thèse, l’électrochimie et la spectroscopie de résonance de plasmon en surface ont été combinées pour arriver à une description de l’adsorption et de l’agrégation des n-alkyl sulfates à l’interface FcC11SAu/électrolyte. À toutes les concentrations de solution, les molécules d'agent tensio-actif sont empilées perpendiculairement à la surface d'électrode sous forme de monocouche condensé entrecroisé. Cependant, la densité du film spécifiquement adsorbé s'est avérée être affectée par l'état d'organisation des agents tensio-actifs en solution. À faible concentration, où les molécules d'agent tensio-actif sont présentes en tant que monomères solvatés, les monomères peuvent facilement s'adapter à l’évolution de la concentration en surface du ferrocènium lors du balayage du potential. Cependant, lorsque les molécules sont présentes en solution en tant que micelles une densité plus faible d'agent tensio-actif a été trouvée en raison de l'incapacité de répondre effectivement à la surface de ferrocenium générée dynamiquement.

N-acétyltransférase lysosomale : organisation, fonctionnement et défauts moléculaires chez les patients atteints du syndrome de Sanfilippo type C

L’acétylation des résidus de glucosamine terminaux par la N-acétyltransférase lysosomale (HGSNAT) est une étape essentielle de la dégradation catabolique de l’héparan sulfate. Des défauts dans cette réaction causent une maladie de surcharge lysosomale autosomale récessive rare : le désordre de Sanfilippo type C (SFC). À ce jour, 54 mutations ont été rapportées chez des patients SFC, incluant 13 mutations des sites d’épissage, 11 insertions et délétions, 8 mutations non-sens, 18 mutations faux-sens et 4 polymorphismes, avec différentes manifestations phénotypiques. Nous avons identifié 10 d’entre elles et effectué une étude exhaustive portant sur l’éventail des mutations SFC, leur distribution dans la population de patients, ainsi que leur impact potentiel sur la structure de la HGSNAT. Les erreurs d’épissage, les mutations non-sens, les insertions et les délétions devraient toutes entraîner un ARN non fonctionnel qui est rapidement dégradé par des mécanismes de contrôle qualité cellulaire. Les 4 polymorphismes identifiés sont des changements d'acides aminés qui ne modifient pas l'activité enzymatique, la glycosylation ou la localisation et n'ont donc pas de signification au niveau clinique. Au niveau des enzymes, les polymorphismes sont des changements d’acides aminés qui n’affectent pas la fonction, mais dans un contexte d’acides nucléiques ils peuvent être considérés comme des mutations faux-sens. Les dix-huit mutations faux-sens qui ont été exprimées ont produit des protéines inactives, en raison d'erreurs dans leur repliement. Ceci expliquerait donc la progression sévère de la maladie chez les personnes porteuses de ces mutations. Les protéines mutantes mal repliées sont anormalement glycosylées et conservées dans le réticulum endoplasmique. La thérapie par amélioration de l’activité enzymatique par des chaperonnes est une option thérapeutique potentielle, spécifiquement conçue pour exploiter l'activité enzymatique résiduelle de mutants mal repliés, afin d’éliminer les substrats stockés. Nous avons démontré que le traitement de plusieurs lignées de fibroblastes de patients SFC avec le chlorhydrate de glucosamine, un inhibiteur spécifique de la HGSNAT, a partiellement restauré l’activité de l'enzyme mutante, fournissant une preuve de l’utilité future de la thérapie par des chaperonnes dans le traitement de la maladie de SFC.

Effets du virus MHV3 sur les propriétés inflammatoires des cellules endothéliales cérébrales et des macrophages myéloïdes

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

Agrégation de tensioactifs anioniques à une interface solide-aqueux induite par l'oxydation d'une monocouche auto-assemblée de ferrocenylalkanethiolates

L'oxydoréduction des monocouches auto-assemblées («Self-assembled monolayers ou SAMs) de ferrocenyldodecanethiolates sur une surface d'or (Fc(CH2)12SAu) dans des solutions aqueuses de n-alkyle sulfate de sodium (6, 8, 10 et 12 atomes de carbone) est étudiée par spectroscopie de résonance des plasmons de surface («Surface Plasmons Resonance ou SPR) couplée avec de la voltampérométrie cyclique (VC). La technique SPR est utilisée pour suivre en temps réel l'adsorption des tensioactifs en fonction du potentiel appliqué. Elle permet de quantifier l'épaisseur et le recouvrement des molécules adsorbées pour déterminer l'organisation des tensioactifs anioniques sur la SAM. La VC est utilisée afin de caractériser l'oxydation du groupement ferrocène en présence des n-alkyle sulfate de sodium qui s'associent à la SAM grâce à l'appariement entre le ferrocénium et le groupement sulfate. Des mélanges binaires d'alkylesulfates de différentes compositions sont utilisés dans le but de déterminer l'organisation induite par une réaction d'oxydoréduction. L'effet de la longueur de la chaîne d'hydrocarbures sur la quantité de tensioactifs anioniques adsorbés ainsi que les affinités relatives d'appariement des anions alkyle sulfate aux ferrocéniums sont rapportés dans ce mémoire. Ces surfaces électrosensibles permettront la détection de molécules amphiphiles et la compréhension du comportement de mélanges binaires de tensioactifs. Ainsi, ces travaux apporteront une avancée sur la modulation électrochimique de l'organisation de matériaux sur des substrats solides basée sur l'appariement d'ions.

Biochemical Effects of Anionic, Cationic and Non Ionic Surfactants on a Tropical Teleost Oreochromis Mossambicus(Peters) and a Marine Cyanobacterium Synechocystis Salina Wislouch

The present work is a base line attempt to investigate and assess the toxicities of three surfactants viz. anionic sodium dodecyl sulfate (SDS), non ionic Triton X-1OO (TX-IOO) and cationic cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB). These compounds represent simple members of the often neglected group of aquatic pollutants i.e. the anionic alkyl sulfates, non ionics and the cationics. These compounds are widely used In plastic industry, pesticide/herbicide formulations, detergents, oil spill dispersants, molluscicides etc. The test organisms selected for the present study are the cyanobacterium Synechocystis salina Wislouch representing a primary producer in the marine environment and a fresh water adapted euryhaline teleost Oreochromis mossambicus (peters) at the consumer level of the ecological pyramid. The fish species, though not indigenous to our country, is now found ubiquitously in fresh water systems and estuaries. Also it is highly resistant to pollutants and has been suggested as an indicator of pollution in tropical region .

Effect of dissolved NaCl, MgCl2, and Na2SO4 in seawater on the optical attenuation in the region from 430 to 630 nm

The split-pulse laser method is used to reinvestigate the optical attenuation of distilled water in the region from 430 to 630 nm. The studies are then extended to ionic solutions of NaCl, MgCl2, and Na2SO4, these salts forming the major constituents of seawater. The effect of the concentration of these constituents on optical attenuation is investigated. Further, optical attenuation studies are carried out for the region from 430 to 630 nm for an aqueous solution prepared with all the major constituents in the same proportions as in natural seawater. These values are then compared with values obtained for natural seawater. The relative role of dissolved salts and suspended particles on optical attenuation in seawater is discussed. The lowest attenuation is observed at ~450 nm for all solutions and is found to coincide with that for distilled water.

Laboratory simulation of terrestrial meteorite weathering using the Bensour (LL6) ordinary chondrite

Laboratory dissolution experiments using the LL6 ordinary chondrite Bensour demonstrate that meteoritic minerals readily react with distilled water at low temperatures, liberating ions into solution and forming reaction products. Three experiments were performed, all for 68 days and at atmospheric fO(2) but using a range of water/rock ratios and different ternperatures. Experiments I and 2 were batch experiments and undertaken at room temperature, whereas in experiment 3, condensed boiling water was dripped onto meteorite subsamples within a Soxhlet extractor. Solutions from experiment 1 were chemically analyzed at the end of the experiment, whereas aliquots were extracted from experiments 2 and 3 for analysis at regular intervals. In all three experiments, a very significant proportion of the Na, Cl, and K within the Bensour subsamples entered solution, demonstrating that chlorapatite and feldspar were especially susceptible to dissolution. Concentrations of Mg, Al, Si, Ca, and Fe in solution were strongly affected by the precipitation of reaction products and Mg and Ca may also have been removed by sorption. Calculations predict saturation of experimental solutions with respect to Al hydroxides, Fe oxides, and Fe (oxy)hydroxides, which would have frequently been accompanied by hydrous aluminosilicates. Some reaction products were identified and include silica, a Mg-rich silicate, Fe oxides, and Fe (oxy)hydroxides. The implications of these results are that even very short periods of subaerial exposure of ordinary chondrites will lead to dissolution of primary minerals and crystallization of weathering products that are likely to include aluminosilicates and silicates, Mg-Ca carbonates, and sulfates in addition to the ubiquitous Fe oxides and (oxy)hydroxides.

Glycosaminoglycans and protein disulfide isomerase-mediated reduction of HIV Env

Conformational changes within the human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) surface glycoprotein gp120 result from binding to the lymphocyte surface receptors and trigger gp41-mediated virus/cell membrane fusion. The triggering of fusion requires cleavage of two of the nine disulfide bonds of gp120 by a cell-surface protein disulfide-isomerase (PDI). Soluble glycosaminoglycans such as heparin and heparan sulfate bind gp120 via V3 and, possibly, a CD4-induced domain. They exert anti-HIV activity by interfering with the HIV envelope glycoprotein ( Env)/cell-surface interaction. Env also binds cell-surface glycosaminoglycans. Here, using surface plasmon resonance, we observed an inverse relationship between heparin binding by gp120 and its thiol content. In vitro, and in conditions in which gp120 could bind CD4, heparin and heparan sulfate reduced PDI-mediated gp120 reduction by approximately 80%. Interaction of Env with the surface of lymphocytes treated using sodium chlorate, an inhibitor of glycosaminoglycan synthesis, led to gp120 reduction. We conclude that besides their capacity to block Env/cell interaction, soluble glycosaminoglycans can effect anti-HIV activity via interference with PDI- mediated gp120 reduction. In contrast, their presence at the cell surface is dispensable for Env reduction during the course of interaction with the lymphocyte surface. This work suggests that the reduction of exofacial proteins in various diseases can be inhibited by compounds targeting the substrates ( not by targeting PDI, as is usually done), and that glycosaminoglycans that primarily protect proteins by preserving them from proteolysis also have a role in preventing reduction.

Comparison of bioactivities, binding properties and intra-follicular levels of bovine follistatins

Five isoforms of follistatin (FST) (Mr 31, 33, 35, 37, 41kDa) were purified from bovine follicular fluid (bFF). Comparison of their activin- and heparan sulphate proteoglycan (HSP)-binding properties and bio-potencies in neutralization of activin-A action in vitro revealed that all five isoforms bound activin-A, but with different affinities. Only the 31kDa isoform (FST-288) bound to HSP. FST-288 also showed the greatest biopotency with 35 and 41kDa isoforms being least potent. To determine whether bovine follicle development is associated with changing intrafollicular FST and activin profiles, we analyzed bFF from dominant (DF) and subordinate (SF) follicles collected at strategic times during a synchronized estrous cycle. Total FST, activin-A and activin-AB were measured by immunoassay while individual FST isoforms were quantified by immunoblotting. Follicle diameter was positively correlated with estrogen:progesterone ratio (r=0.56) in bFF but negatively correlated with activin-A (r=-0.34), activin-AB (r=-0.80) and ‘total’ FST (r=-0.70) levels. Follicle diameter was positively correlated with abundance of the 41 kDa isoform (r=0.59) but negatively correlated with abundance of 33 and 31 kDa isoforms (r=-0.56, -0.41). Both follicle status (DF vs SF) and cycle stage affected total FST, activin-A, activin-B levels while follicle status, but not cycle stage, affected abundance of 41, 37, 33 and 31kDa FST isoforms. Collectively, these findings indicate that intrafollicular FST isoforms that differ in their ability to bind and neutralise activins and associate with cell-surface proteoglycans, show divergent changes during follicle development. Enhanced FST production may have an important negative role, either directly or via inhibition of the positive effects of activins, on follicle growth and function during follicular waves.