The cytotoxicity of methacryloxylethyl cetyl ammonium chloride, a cationic antibacterial monomer, is related to oxidative stress and the intrinsic mitochondrial apoptotic pathway

Antibacterial monomers incorporated in dentin bonding systems may have toxic effects on the pulp. Thus, the cytotoxicity of antibacterial monomers and its underlying mechanisms must be elucidated to improve the safety of antibacterial monomer application. The influence of an antibacterial monomer, methacryloxylethyl cetyl ammonium chloride (DMAE-CB), on the vitality of L929 mouse fibroblasts was tested using MTT assay. Cell cycle progression was studied using flow cytometry. Production of intracellular reactive oxygen species (ROS) after DMAE-CB treatment was measured using 2,7-dichlorodihydrofluorescein diacetate staining and flow cytometry analysis. Loss of mitochondrial membrane potential, disturbance of Bcl-2 and Bax expression, as well as release of cytochrome C were also measured using flow cytometry analysis or Western blot to explore the possible involvement of the mitochondrial-related apoptotic pathway. DMAE-CB elicited cell death in a dose-dependent manner and more than 50% of cells were killed after treatment with 30 µM of the monomer. Both necrosis and apoptosis were observed. DMAE-CB also induced G1- and G2-phase arrest. Increased levels of intracellular ROS were observed after 1 h and this overproduction was further enhanced by 6-h treatment with the monomer. DMAE-CB may cause apoptosis by disturbing the expression of Bcl-2 and Bax, reducing the mitochondrial potential and inducing release of cytochrome C. Taken together, these findings suggest that the toxicity of the antibacterial monomer DMAE-CB is associated with ROS production, mitochondrial dysfunction, cell cycle disturbance, and cell apoptosis/necrosis.

The effect of microgravity on tissue structure and function of rat testis

To explore whether an environment of weightlessness will cause damage to the reproductive system of animals, we used the tail-suspension model to simulate microgravity, and investigated the effect of microgravity on the tissue structure and function of the testis in sexually mature male rats. Forty-eight male Wistar rats weighing 200-250 g were randomly assigned to three groups (N = 16 each): control, tail traction, and tail suspension. After the rats were suspended for 7 or 14 days, morphological changes of testis were evaluated by histological and electron microscopic methods. The expression of HSP70, bax/bcl-2 and AR (androgen receptor) in testis was measured by immunohistochemistry. Obvious pathological lesions were present in the testis after the rats were suspended for 7 or 14 days. We detected overexpression of HSP70 and an increase of apoptotic cells, which may have contributed to the injury to the testis. The expression of AR, as an effector molecule in the testis, was significantly decreased in the suspended groups compared to control (P < 0.01). We also observed that, with a longer time of suspension, the aforementioned pathological damage became more serious and some pathological injury to the testis was irreversible. The results demonstrated that a short- or medium-term microgravity environment could lead to severe irreversible damage to the structure of rat testis.

Hydrogen sulfide postconditioning protects isolated rat hearts against ischemia and reperfusion injury mediated by the JAK2/STAT3 survival pathway

The JAK2/STAT3 signal pathway is an important component of survivor activating factor enhancement (SAFE) pathway. The objective of the present study was to determine whether the JAK2/STAT3 signaling pathway participates in hydrogen sulfide (H2S) postconditioning, protecting isolated rat hearts from ischemic-reperfusion injury. Male Sprague-Dawley rats (230-270 g) were divided into 6 groups (N = 14 per group): time-matched perfusion (Sham) group, ischemia/reperfusion (I/R) group, NaHS postconditioning group, NaHS with AG-490 group, AG-490 (5 µM) group, and dimethyl sulfoxide (DMSO; <0.2%) group. Langendorff-perfused rat hearts, with the exception of the Sham group, were subjected to 30 min of ischemia followed by 90 min of reperfusion after 20 min of equilibrium. Heart rate, left ventricular developed pressure (LVDP), left ventricular end-diastolic pressure (LVEDP), and the maximum rate of increase or decrease of left ventricular pressure (± dp/dt max) were recorded. Infarct size was determined using triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining. Myocardial TUNEL staining was used as the in situ cell death detection method and the percentage of TUNEL-positive nuclei to all nuclei counted was used as the apoptotic index. The expression of STAT3, bcl-2 and bax was determined by Western blotting. After reperfusion, compared to the I/R group, H2S significantly improved functional recovery and decreased infarct size (23.3 ± 3.8 vs 41.2 ± 4.7%, P < 0.05) and apoptotic index (22.1 ± 3.6 vs 43.0 ± 4.8%, P < 0.05). However, H2S-mediated protection was abolished by AG-490, the JAK2 inhibitor. In conclusion, H2S postconditioning effectively protects isolated I/R rat hearts via activation of the JAK2/STAT3 signaling pathway.

Effect of different durations of overdistention on rat bladder function and morphology

We investigated the contribution of the duration of overdistention (DOD) to rat bladder function and morphology and explored its possible molecular mechanisms. Bladder overdistention was induced in male Sprague-Dawley rats (200-250 g) by an infusion of saline. Forty rats were divided into 5 groups submitted to different DOD, i.e., 1, 2, 4, and 8 h, and control. Bladder function was evaluated by cystometry. Morphological changes were observed by light and transmission electron microscopy. Compared to control (44.567 ± 3.472 cmH2O), the maximum detrusor pressure of groups with 2-, 4- and 8-h DOD decreased significantly (means ± SEM): 32.774 ± 3.726, 31.321 ± 2.847, and 29.238 ± 3.724 cmH2O. With the increase of DOD, inflammatory infiltration and impairment of ultrastructure were more obvious in bladder tissue. Compared to control (1.90 ± 0.77), the apoptotic indexes of groups with 1-, 2-, 4-, and 8-h DOD increased significantly (6.47 ± 2.10, 10.66 ± 1.97, 13.91 ± 2.69, and 18.33 ± 3.28%). Compared to control (0.147 ± 0.031/0.234 ± 0.038 caspase 3/β-actin and Bax/Bcl-2 ratios), both caspase 3/β-actin and Bax/Bcl-2 ratios of 1-, 2-, 4-, and 8-h DOD increased significantly (0.292 ± 0.037/0.508 ± 0.174, 0.723 ± 0.173/1.745 ± 0.471, 1.104 ± 0.245/4.000 ± 1.048, and 1.345 ± 0.409/8.398 ± 3.332). DOD plays an important role in impairment of vesical function and structure. With DOD, pro-apoptotic factors increase and anti-apoptotic factors decrease, possibly contributing to the functional deterioration and morphological changes of the bladder.

Rhein induces apoptosis of human gastric cancer SGC-7901 cells via an intrinsic mitochondrial pathway

Rhein is a primary anthraquinone found in the roots of a traditional Chinese herb, rhubarb, and has been shown to have some anticancer effects. The aim of the present study was to investigate the effect of rhein on the apoptosis of the human gastric cancer line SGC-7901 and to identify the mechanism involved. SGC-7901 cells were cultured and treated with rhein (0, 50, 100, 150, and 200 µM) for 24, 48, or 72 h. Relative cell viability assessed by the MTT assay after treatment was 100, 99, 85, 79, 63% for 24 h; 100, 98, 80, 51, 37% for 48 h, and 100, 97, 60, 36, 15% for 72 h, respectively. Cell apoptosis was detected with TUNEL staining and quantified with flow cytometry using annexin FITC-PI staining at 48 h after 100, 200 and 300 µm rhein. The percentage of apoptotic cells was 7.3, 21.9, 43.5%, respectively. We also measured the mRNA levels of caspase-3 and -9 using real-time PCR. Treatment with 100 µM rhein for 48 h significantly increased mRNA expression of caspase-3 and -9. The levels of apoptosis-related proteins including Bcl-2, Bax, Bcl-xL, and pro-caspase-3 were evaluated in rhein-treated cells. Rhein increased the Bax:Bcl-2 ratio but decreased the protein levels of Bcl-xL and pro-caspase-3. Moreover, rhein significantly increased the expression of cytochrome c and apoptotic protease activating factor 1, two critical components involved in mitochondrial pathway-mediated apoptosis. We conclude that rhein inhibits SGC-7901 proliferation by inducing apoptosis and this antitumor effect of rhein is mediated in part by an intrinsic mitochondrial pathway.

Quercetin postconditioning attenuates myocardial ischemia/reperfusion injury in rats through the PI3K/Akt pathway

Quercetin (Que), a plant-derived flavonoid, has multiple benefical actions on the cardiovascular system. The current study investigated whether Que postconditioning has any protective effects on myocardial ischemia/reperfusion (I/R) injury in vivo and its potential cardioprotective mechanisms. Male Sprague-Dawley rats were randomly allocated to 5 groups (20 animals/group): sham, I/R, Que postconditioning, Que+LY294002 [a phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt signaling pathway inhibitor], and LY294002+I/R. I/R was produced by 30-min coronary occlusion followed by 2-h reperfusion. At the end of reperfusion, myocardial infarct size and biochemical changes were compared. Apoptosis was evaluated by both TUNEL staining and measurement of activated caspase-3 immunoreactivity. The phosphorylation of Akt and protein expression of Bcl-2 and Bax were determined by Western blotting. Que postconditioning significantly reduced infarct size and serum levels of creatine kinase and lactate dehydrogenase compared with the I/R group (all P<0.05). Apoptotic cardiomyocytes and caspase-3 immunoreactivity were also suppressed in the Que postconditioning group compared with the I/R group (both P<0.05). Akt phosphorylation and Bcl-2 expression increased after Que postconditioning, but Bax expression decreased. These effects were inhibited by LY294002. The data indicate that Que postconditioning can induce cardioprotection by activating the PI3K/Akt signaling pathway and modulating the expression of Bcl-2 and Bax proteins.

Therapeutic mechanism of treating SMMC-7721 liver cancer cells with magnetic fluid hyperthermia using Fe2O3 nanoparticles

This study aimed to investigate the therapeutic mechanism of treating SMMC-7721 liver cancer cells with magnetic fluid hyperthermia (MFH) using Fe2O3 nanoparticles. Hepatocarcinoma SMMC-7721 cells cultured in vitro were treated with ferrofluid containing Fe2O3 nanoparticles and irradiated with an alternating radio frequency magnetic field. The influence of the treatment on the cells was examined by inverted microscopy, MTT and flow cytometry. To study the therapeutic mechanism of the Fe2O3 MFH, Hsp70, Bax, Bcl-2 and p53 were detected by immunocytochemistry and reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). It was shown that Fe2O3 MFH could cause cellular necrosis, induce cellular apoptosis, and significantly inhibit cellular growth, all of which appeared to be dependent on the concentration of the Fe2O3 nanoparticles. Immunocytochemistry results showed that MFH could induce high expression of Hsp70 and Bax, decrease the expression of mutant p53, and had little effect on Bcl-2. RT-PCR indicated that Hsp70 expression was high in the early stage of MFH (<24 h) and became low or absent after 24 h of MFH treatment. It can be concluded that Fe2O3 MFH significantly inhibited the proliferation of in vitro cultured liver cancer cells (SMMC-7721), induced cell apoptosis and arrested the cell cycle at the G2/M phase. Fe2O3 MFH can induce high Hsp70 expression at an early stage, enhance the expression of Bax, and decrease the expression of mutant p53, which promotes the apoptosis of tumor cells.

A combination of STI571 and BCR-ABL1 siRNA with overexpressed p15INK4B induced enhanced proliferation inhibition and apoptosis in chronic myeloid leukemia

p15INK4B, a cyclin-dependent kinase inhibitor, has been recognized as a tumor suppressor. Loss of or methylation of the p15INK4B gene in chronic myeloid leukemia (CML) cells enhances myeloid progenitor formation from common myeloid progenitors. Therefore, we examined the effects of overexpressed p15INK4B on proliferation and apoptosis of CML cells. Overexpression of p15INK4B inhibited the growth of K562 cells by downregulation of cyclin-dependent kinase 4 (CDK4) and cyclin D1 expression. Overexpression of p15INK4B also induced apoptosis of K562 cells by upregulating Bax expression and downregulating Bcl-2 expression. Overexpression of p15INK4B together with STI571 (imatinib) or BCR-ABL1 small interfering RNA (siRNA) also enhanced growth inhibition and apoptosis induction of K562 cells. The enhanced effect was also mediated by reduction of cyclin D1 and CDK4 and regulation of Bax and Bcl-2. In conclusion, our study may provide new insights into the role of p15INK4B in CML and a potential therapeutic target for overcoming tyrosine kinase inhibitor resistance in CML.

Esculetin, a coumarin derivative, exerts in vitro and in vivo antiproliferative activity against hepatocellular carcinoma by initiating a mitochondrial-dependent apoptosis pathway

This study investigated the in vitro and in vivo antiproliferative activity of esculetin against hepatocellular carcinoma, and clarified its potential molecular mechanisms. Cell viability was determined by the MTT (tetrazolium) colorimetric assay. In vivoantitumor activity of esculetin was evaluated in a hepatocellular carcinoma mouse model. Seventy-five C57BL/6J mice were implanted with Hepa1-6 cells and randomized into five groups (n=15 each) given daily intraperitoneal injections of vehicle (physiological saline), esculetin (200, 400, or 700 mg·kg-1·day-1), or 5-Fu (200 mg·kg-1·day-1) for 15 days. Esculetin significantly decreased tumor growth in mice bearing Hepa1-6 cells. Tumor weight was decreased by 20.33, 40.37, and 55.42% with increasing doses of esculetin. Esculetin significantly inhibited proliferation of HCC cells in a concentration- and time-dependent manner and with an IC50 value of 2.24 mM. It blocked the cell cycle at S phase and induced apoptosis in SMMC-7721 cells with significant elevation of caspase-3 and caspase-9 activity, but did not affect caspase-8 activity. Moreover, esculetin treatment resulted in the collapse of mitochondrial membrane potential in vitro and in vivo accompanied by increased Bax expression and decreased Bcl-2 expression at both transcriptional and translational levels. Thus, esculetin exerted in vitro and in vivo antiproliferative activity in hepatocellular carcinoma, and its mechanisms involved initiation of a mitochondrial-mediated, caspase-dependent apoptosis pathway.

Propofol inhibits burn injury-induced hyperpermeability through an apoptotic signal pathway in microvascular endothelial cells

Recent studies have revealed that an intrinsic apoptotic signaling cascade is involved in vascular hyperpermeability and endothelial barrier dysfunction. Propofol (2,6-diisopropylphenol) has also been reported to inhibit apoptotic signaling by regulating mitochondrial permeability transition pore (mPTP) opening and caspase-3 activation. Here, we investigated whether propofol could alleviate burn serum-induced endothelial hyperpermeability through the inhibition of the intrinsic apoptotic signaling cascade. Rat lung microvascular endothelial cells (RLMVECs) were pretreated with propofol at various concentrations, followed by stimulation with burn serum, obtained from burn-injury rats. Monolayer permeability was determined by transendothelial electrical resistance. Mitochondrial release of cytochrome C was measured by ELISA. Bax and Bcl-2 expression and mitochondrial release of second mitochondrial-derived activator of caspases (smac) were detected by Western blotting. Caspase-3 activity was assessed by fluorometric assay; mitochondrial membrane potential (Δψm) was determined with JC-1 (a potential-sensitive fluorescent dye). Intracellular ATP content was assayed using a commercial kit, and reactive oxygen species (ROS) were measured by dichlorodihydrofluorescein diacetate (DCFH-DA). Burn serum significantly increased monolayer permeability (P<0.05), and this effect could be inhibited by propofol (P<0.05). Compared with a sham treatment group, intrinsic apoptotic signaling activation - indicated by Bax overexpression, Bcl-2 downregulation, Δψm reduction, decreased intracellular ATP level, increased cytosolic cytochrome C and smac, and caspase-3 activation - was observed in the vehicle group. Propofol not only attenuated these alterations (P<0.05 for all), but also significantly decreased burn-induced ROS production (P<0.05). Propofol attenuated burn-induced RLMVEC monolayer hyperpermeability by regulating the intrinsic apoptotic signaling pathway.

Étude du rôle de la MAP Kinase non-conventionnelle ERK3 dans le développement thymique et l'activation des lymphocytes T

Les voies de signalisation des MAP kinases (MAPK) conventionnelles jouent des rôles essentiels pendant le développement des lymphocytes T (LT) ainsi que lors de leur activation suite à la reconnaissance antigénique. En raison de ses différences structurelles ainsi que de son mode de régulation, ERK3 fait partie des MAPK dites non-conventionnelles. Encore aujourd’hui, les événements menant à l’activation de ERK3, ses substrats ou partenaires ainsi que sa fonction physiologique demeurent peu caractérisés. Nous avons entrepris dans cette thèse d’étudier le rôle de ERK3 lors du développement et de l’activation des LT en utilisant un modèle de souris déficient pour l’expression de ERK3. Nous avons premièrement établi que ERK3 est exprimée chez les thymocytes. Ensuite, nous avons évalué le développement thymique chez la souris ERK3-déficiente et nous avons observé une diminution significative de la cellularité aux étapes DN1, DP et SP CD4+ du développement des LT. La création de chimères hématopoïétiques ERK3-déficientes nous a permis de démontrer que la diminution du nombre de cellules observée aux étapes DN1 et DP est autonome aux thymocytes alors que le phénotype observé à l’étape SP CD4+ est dépendant de l’abolition simultanée de ERK3 dans l’épithélium thymique et dans les thymocytes. Une étude plus approfondie de l’étape DP nous a permis de démontrer qu’en absence de ERK3, les cellules DP meurent plus abondamment et accumulent des cassures doubles brins (DSB) dans leur ADN. De plus, nous avons démontré que ces cassures dans l’ADN sont réalisées par les enzymes RAG et qu’en absence de ces dernières, la cellularité thymique est presque rétablie chez la souris ERK3-déficiente. Ces résultats suggèrent que ERK3 est impliquée dans un mécanisme essentiel à la régulation des DSB pendant le réarrangement V(D)J de la chaîne  du récepteur des cellules T (RCT). Dans le deuxième article présenté dans cette thèse, nous avons montré que ERK3 est exprimé chez les LT périphériques, mais seulement suite à leur activation via le RCT. Une fois activés in vitro les LT ERK3-déficients présentent une diminution marquée de leur prolifération et dans la production de cytokines. De plus, les LT ERK3-déficients survivent de façon équivalente aux LT normaux, mais étonnamment, ils expriment des niveaux plus faibles de la molécule anti-apoptotique Bcl-2. Ces résultats suggèrent que la prolifération réduite des LT ERK3-déficients est la conséquence d’une altération majeure de leur activation. Ainsi, nos résultats établissent que ERK3 est une MAPK qui joue des rôles essentiels et uniques dans le développement thymique et dans l’activation des lymphocytes T périphériques. Grâce à ces travaux, nous attribuons pour la toute première fois une fonction in vivo pour ERK3 au cours de deux différentes étapes de la vie d’un LT.

Réduction des dommages myocardiques par le célécoxib suite à une ischémie transitoire chez le rat

Cette étude a été conçue afin d’évaluer l’effet d’un pré-traitement à long terme au célécoxib sur la taille d’infarctus suite à un infarctus du myocarde. Sachant que le célécoxib est un anti-inflammatoire et que des dommages myocardiques peuvent découler des processus inflammatoires, l’inhibition de l’inflammation devrait hypothétiquement réduire la taille d’un éventuel infarctus. Pour ce faire, un traitement au célécoxib (3 mg/kg/jour i.p.) ou au véhicule (DMSO 50% ; EtOH 15% ; eau distillée) a été administré chroniquement pendant 28 jours à des rats mâles Sprague-Dawley (n=18 par groupe) par pompes osmotiques ALZET. Après avoir été anesthésiés, les animaux ont été sujets à l’occlusion de l’artère coronaire gauche descendante, suivie d’une période de reperfusion de 24 heures. Les résultats démontrent que la taille de l’infarctus des animaux traités au célécoxib est significativement réduite comparativement à celle du groupe témoin (37,5±2,5% versus 48,0±2,6% de la zone à risque, p < 0,05). Par la suite, l’accumulation de neutrophiles indique une hausse de ces leucocytes pour la zone ischémique, sans toutefois discriminer entre les groupes traité et non-traité, qui contenaient aussi les couches sub-endocardique et sous-épicardique. Cependant, aucune différence significative est notée entre les groupes traité et témoin au niveau de l’expression de la prostaglandine E2 plasmatique et du facteur de nécrose tumorale alpha. D’un autre côté, l’apoptose, déterminée par le ratio de Bax/Bcl2 et par un essai TUNEL est significativement réduite pour la couche sub-endocardique de la zone à risque des animaux traités au célécoxib. Enfin, l’agrégation plaquettaire, induite à l’adénosine diphosphate et analysée dans le sang complet, suggère que le célécoxib diminue l’agrégation plaquettaire. Cette étude indique alors qu’un pré-traitement au célécoxib peut réduire la taille d’infarctus par un mécanisme impliquant l’apoptose.

Polymeric micelles as versatile carriers for drugs and nucleic acids

Le cancer est la principale cause de mortalité au Canada. Les taxanes (e.g. le paclitaxel et le docétaxel (DCTX)) constituent des remèdes efficaces contre une série de tumeurs solides telles que les cancers du sein, du poumon et de l’ovaire. Par ailleurs, des acides nucléiques (e.g. les oligonucléotides antisens (AON) ou les petits ARN interférents (siRNAs)), capables de supprimer sélectivement certains oncogènes impliqués dans la carcinogénèse, sont actuellement étudiés pour traiter une large gamme de cancers. Bien que l’activité des taxanes et des acides nucléiques soit bien établie sur des modèles humains et/ou animaux, plusieurs aspects physico-chimiques et cliniques restent encore à améliorer. Leur solubilité limitée (pour les taxanes), leur dégradation rapide dans le sang (pour les acides nucléiques), leur élimination précoce, leur absence de sélectivité et leur toxicité envers les tissus sains sont les principaux facteurs limitant leur efficacité. C’est pourquoi de nombreux efforts ont porté sur l’élaboration de systèmes de vectorisation ciblés à base de polymères, dans le but de surmonter les problèmes associés aux thérapies actuelles. Dans cette thèse, deux types de micelles polymères ont été développés pour la vectorisation de DCTX et d’acides nucléiques. D’une part, des micelles de poly(oxyde d’éthylène)-bloc-poly(oxyde de butylène/styrène) ont été étudiées pour la première fois pour solubiliser le DCTX et le protéger de l’hydrolyse. Ces polymères se sont révélés moins toxiques que le surfactant utilisé commercialement pour solubiliser le DCTX (i.e. polysorbate 80) et ont permis une libération prolongée du principe actif. D’autre part, deux systèmes différents de micelles polyioniques (PICM) ont été mis au point pour la vectorisation d’acides nucléiques. De nouveaux conjugués de poly(éthylène glycol) (PEG)-oligonucléotide ont été proposés pour la protection et la libération contrôlée d’AON. Lorsque ces conjugués ont été formulés avec des dendrimères de poly(amidoamine) (PAMAM), des complexes de taille homogène ont été obtenus. Ces PICM ont permis de prolonger la libération de l’AON et de le protéger efficacement contre la dégradation enzymatique. De plus, des polymères de poly(oxyde d’éthylène)-bloc-poly(méthacrylate de propyle-co-acide méthacrylique) ont été incorporés afin de conférer des propriétés acido-sensibles aux PICM. Dans ces micelles, formées de ce dernier polymère formulé avec le dendrimère PAMAM, des oligonucléotides (AON et siRNA) ciblant l’oncogène Bcl-2 ont été encapsulés. L’internalisation cellulaire fut assurée par un fragment d’anticorps monoclonal (Fab’) situé à l’extrémité de la couronne de PEG. Après l’internalisation cellulaire et la protonation des unités d’acide méthacrylique sous l’effet de l’acidification des endosomes, les micelles se sont affranchies de leur couronne. Elles ont ainsi exposé leur cœur composé d’acide nucléique et de dendrimère PAMAM, qui possède une charge positive et des propriétés endosomolytiques. En effet, ces PICM acido-sensibles ciblées ont permis d’augmenter la biodisponibilité des acides nucléiques vectorisés et se sont avérées plus efficaces pour silencer l’oncoprotéine Bcl-2 que les micelles non ciblées ou que le dendrimère de PAMAM commercial seul. Finalement, les nanovecteurs polymères présentés dans cette thèse se révèlent être des systèmes prometteurs pour la vectorisation des anticancéreux et des acides nucléiques.

Étude de l’implication de la force du signal transmis par le récepteur des cellules T dans le développement et la survie des lymphocytes T mémoires

Suite à la rencontre d’un antigène (Ag) présenté à la surface des cellules présentatrice de l’Ag (CPA), les lymphocytes T naïfs, ayant un récepteur des cellules T (RCT) spécifique de l’Ag, vont proliférer et se différencier en LT effecteurs (1). Suite à l’élimination de l’Ag la majorité des LTe vont mourir par apoptose alors que les restants vont se différencier en LT mémoire (LTm) protégeant l’organisme à long terme. Les mécanismes qui permettent la différenciation des LTe en LTm sont encore inconnus. Pour comprendre comment les LTm CD8+ sont générés à partir des LTe, nous avons émis l’hypothèse que la densité de l’Ag présenté par les CPA peut avoir un impact sur la sélection des LT CD8+ répondant l’Ag à se différencier en LTm. De manière intéressante, nos résultats montrent qu’une immunisation avec des cellules dendritiques (DCs) exprimant un haut niveau de complexe CMH/peptide à sa surface permet le développement de LTm. À l’inverse, le développement des LTm est fortement réduit (10-20X) lorsque les souris sont immunisées avec des DCs exprimant un niveau faible de complexes CMH/peptide à leur surface. De plus, la quantité d’Ag n’a aucune influence ni sur l’expansion des LT CD8+ ni sur l’acquisition de leurs fonctions effectrices, mais affecte de manière critique la génération des LTm. Nos résultats suggèrent que le nombre de RCT engagé lors de la reconnaissance de l’Ag est important pour la formation des LTm. Pour cela nous avons observé par vidéo-microscopie le temps d’interaction entre des LTn et des DCs. Nos résultats montrent que le temps et la qualité de l’interaction sont dépendants de la densité d’Ag présenté par les DCs. Effectivement, nous observons une diminution dans le pourcentage de LT faisant une interaction prolongée avec les DCs quand le niveau d’Ag est faible. De plus, nous observons des variations de l’expression des facteurs de transcription clefs impliqués dans la différenciation des LTm tels qu’Eomes, Bcl-6 et Blimp-1. Par ailleurs, la densité d’Ag fait varier l’expression du Neuron-derived orphan nuclear receptor 1 (Nor-1). Nor-1 est impliqué dans la conversion de Bcl-2 en molécule pro-apoptotique et contribue à la mort par apoptose des LTe pendant la phase de contraction. Notre modèle propose que la densité de l’épitope contrôle la génération des CD8+ LTm. Une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la génération des LTm permettra le développement de meilleures stratégies pour la génération de vaccin. Dans un second temps, nous avons évalué le rôle du signal RCT dans l’homéostasie des LTm. Pour ce faire, nous avons utilisé un modèle de souris transgénique pour le RCT dont son expression peut être modulée par un traitement à la tétracycline. Ce système nous a permis d’abolir l’expression du RCT à la surface des LTm. De manière intéressante, en absence de RCT exprimé, les LTm CD8+ peuvent survivre à long terme dans l’organisme et rester fonctionnels. De plus, une sous population des LTm CD4+ a la capacité de survivre sans RCT exprimé dans un hôte lymphopénique alors que l’autre sous population nécessite l’expression du RCT.

Identification et caractérisation de gènes différemment exprimés dans les tubules proximaux de reins diabétiques et impliqués dans le développement de la néphropathie diabétique

La néphropathie diabétique est une maladie rénale caractérisée par un syndrome néphrotique et de la glomérulosclérose. Celle-ci est reliée à l’angiopathie de capillaires suite au diabète. Il s’agit d’une importante cause d’insuffisance rénale en Amérique. Or, les anomalies tubulaires comme l’apoptose ou le détachement de tubules des glomérules sont reconnues comme étant de bons marqueurs de progression de cette maladie. Ainsi, il a été proposé au cours des travaux reliés à cette thèse d’étudier les différents mécanismes moléculaires reliés à l’apoptose des tubules proximaux, en particulier dans un thème de relation avec les dommages reliés aux espèces réactives oxygénées (ROS). Une des hypothèses développée au cours de précédents travaux faisait état que l’une des sources initiales qui entrainent le développement de dommages tubulaires soit régulée à travers la production de ROS dérivés des NADPH oxydases. Ainsi, une des premières séries d’expériences entreprises au cours de cette thèse a été effectuée sur un modèle animal de diabète de type 2, la souris db/db. Suite à la caractérisation des différentes pathologies rénales et leur réduction par la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase dans les tubules proximaux, des expériences de micro-puces d’expression génétiques furent effectuées. À l’aide de cet outil et par des analyses bioinformatiques, il a été possible d’établir un profilage de gènes reliés à différentes voies de signalisation modulées par le diabète et la catalase. Ainsi, il a été possible d’effectuer de plus amples études sur des gènes reliés à l’apoptose surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques. Un des gènes pro-apoptotique mieux caractérisé durant cette thèse fut le gène Bmf, un membre de la famille des régulateurs de Bcl-2 impliqués dans l’apoptose via le relâchement de cytochrome c de la mitochondrie. Ainsi, il a été déterminé que ce gène est surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques, et que celui-ci était augmenté dans différents modèles in vitro de diabète. Cela a permis de conclure que Bmf joue sans doute un rôle important la régulation de l’apoptose et de l’atrophie des tubules proximaux. Une autre étude effectuée dans le cadre de cette thèse était reliée avec l’utilisation d’un modèle transgénique afin de mieux définir le rôle que jouent les dommages reliés au stress oxydatif dans la progression des pathologies rénales reliées à l’induction du système rénine-angiotensine. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase a permis de réduire les différentes pathologies rénales observées dans les souris transgéniques, ce qui permet de conclure que les espèces réactives oxygénées jouen un rôle important dans le développement de l’hypertension et des dommages rénaux.