Analyse du mécanisme de la dégradation du récepteur CD4 par la protéine Vpu du virus de l'immunodéficience humaine-1 (VIH-1)

Le VIH-1 a développé plusieurs mécanismes menant à la dégradation de son récepteur cellulaire, la molécule CD4, dans le but d’augmenter la relâche de particules virales infectieuses et d’éviter que la cellule soit surinfectée. L’un de ces mécanismes est la dégradation, induite par la protéine virale Vpu, du CD4 nouvellement synthétisé au niveau du réticulum endoplasmique (RE). Vpu doit lier CD4 et recruter l’ubiquitine ligase cellulaire SCFβ-TrCP, via sa liaison à β-TrCP, afin de dégrader CD4. Puisque CD4 doit être retenu au RE pour permettre à Vpu d’induire sa dégradation via le système ubiquitine-protéasome, il a été suggéré que ce processus implique un mécanisme semblable à une voie cellulaire de dégradation des protéines mal-repliées appelée ERAD (« endoplasmic reticulum-associated degradation »). La dégradation par ERAD implique généralement la dislocation des protéines du RE vers le cytoplasme afin de permettre leur poly-ubiquitination et leur dégradation par le protéasome. Nous avons démontré que Vpu induit la poly-ubiquitination de CD4 dans des cellules humaines. Nos résultats suggèrent aussi que CD4 doit subir une dislocation afin d’être dégradé par le protéasome en présence de Vpu. De plus, un mutant transdominant négatif de l’ATPase p97, qui est impliquée dans la dislocation des substrats ERAD, inhibe complètement la dégradation de CD4 par Vpu. Enfin, nos résultats ont montré que l’ubiquitination sur des résidus accepteurs de l’ubiquitine (lysines) de la queue cytoplasmique de CD4 n’était pas essentielle, mais que la mutation des lysines ralentit le processus de dégradation de CD4. Ce résultat suggère que l’ubiquitination de la queue cytosolique de CD4 pourrait représenter un événement important dans le processus de dégradation induit par Vpu. L’attachement de l’ubiquitine a généralement lieu sur les lysines de la protéine ciblée. Toutefois, l’ubiquitination sur des résidus non-lysine (sérine, thréonine et cystéine) a aussi été démontrée. Nous avons démontré que la mutation de tous les sites potentiels d’ubiquitination cytoplasmiques de CD4 (K, C, S et T) inhibe la dégradation par Vpu. De plus, la présence de cystéines dans la queue cytoplasmique apparaît suffisante pour rendre CD4 sensible à Vpu en absence de lysine, sérine et thréonine. Afin d’expliquer ces résultats, nous proposons un modèle dans lequel l’ubiquitination de la queue cytosolique de CD4 serait nécessaire à sa dégradation et où les sites d’ubiquitination de CD4 seraient sélectionnés de façon non spécifique par l’ubiquitine ligase recrutée par Vpu. Enfin, nous avons observé que la co-expression d’une protéine Vpu incapable de recruter β-TrCP (Vpu S52,56/D) semble stabiliser le CD4 qui est retenu au RE. De plus, d’autres mutants de Vpu qui semblent capables de recruter β-TrCP et CD4 sont toutefois incapables d’induire sa dégradation. Ces résultats suggèrent que l’association de Vpu à CD4 et β-TrCP est essentielle mais pas suffisante pour induire la dégradation de CD4. Par conséquent, ces résultats soulèvent la possibilité que Vpu puisse recruter d’autres facteurs cellulaires pour induire la dégradation de CD4. Les résultats présentés ont permis de mieux définir le mécanisme de dégradation de CD4 par Vpu dans des cellules humaines. De plus, ces résultats nous ont permis d’élaborer un modèle dans lequel l’ubiquitine ligase cellulaire SCFβ-TrCP démontre de la flexibilité dans le choix des résidus à ubiquitiner afin d’induire la dégradation de CD4. Enfin, ces études jettent un oeil nouveau sur le rôle de Vpu dans ce processus puisque nos résultats suggèrent que Vpu doive recruter d’autres partenaires cellulaires, mis à part β-TrCP, pour induire la dégradation de CD4.

Étude de la polyubiquitination en lysine 63 dans les effets proinflammatoires de l'angiotensine II in vitro

Les évidences scientifiques révèlent l’implication des actions proinflammatoires de l’angiotensine II (Ang II) dans le développement de l’athérosclérose. Cependant, la caractérisation des bases moléculaires de l’Ang II sur le tissu vasculaire n’est pas totalement élucidée. La majorité des actions de l’Ang II implique l’activation d’une variété de cascades de signalisation dont les voies mitogen-activated protein kinases (MAPKs) ; c-Jun N-terminal kinases (JNKs), p38 kinases et extracellular signal-regulated kinases (ERK) et l’activation du facteur de transcription NF-κB via le complexe IKK. Récemment, une nouvelle modification post-traductionnelle dans les actions de l’Ang II, soit la polyubiquitination de la sous-unité NF-κB essential modulator (NEMO) du complexe IKK, a été révélée. L’objectif de mon projet de recherche est de vérifier l’importance de la polyubiquitination en K63 tout en caractérisant les protéines impliquées dans la modification de NEMO dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) exposées à l’Ang II. Notre étude suggère, selon une approche siARN combinant Ubc7 et Ubc13, la diminution de la phosphorylation du complexe IKK, de Akt et des MAPKs. De plus, nos résultats illustrent l’implication de TRAF6 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II. Finalement, notre étude révèle la présence de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II par chromatographie d’affinité. Cette étude met en évidence l’implication de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation de l’Ang II dans des CMLV et implique Ubc13 et Ubc7 dans le remodelage vasculaire et l’inflammation dépendante de l’Ang II dans des CMLV.

Development and characterization of polymeric nanoparticles(NPs) made from functionalized poly (D,L- lactide) (PLA)polymers

Les nanoparticules polymériques biodégradable (NPs) sont apparues ces dernières années comme des systèmes prometteurs pour le ciblage et la libération contrôlée de médicaments. La première partie de cette étude visait à développer des NPs biodégradables préparées à partir de copolymères fonctionnalisés de l’acide lactique (poly (D,L)lactide ou PLA). Les polymères ont été étudiés comme systèmes de libération de médicaments dans le but d'améliorer les performances des NPs de PLA conventionnelles. L'effet de la fonctionnalisation du PLA par insertion de groupements chimiques dans la chaîne du polymère sur les propriétés physico-chimiques des NPs a été étudié. En outre, l'effet de l'architecture du polymère (mode d'organisation des chaînes de polymère dans le copolymère obtenu) sur divers aspects de l’administration de médicament a également été étudié. Pour atteindre ces objectifs, divers copolymères à base de PLA ont été synthétisés. Plus précisément il s’agit de 1) copolymères du poly (éthylène glycol) (PEG) greffées sur la chaîne de PLA à 2.5% et 7% mol. / mol. de monomères d'acide lactique (PEG2.5%-g-PLA et PEG7%-g-PLA, respectivement), 2) des groupements d’acide palmitique greffés sur le squelette de PLA à une densité de greffage de 2,5% (palmitique acid2.5%-g-PLA), 3) de copolymère « multibloc » de PLA et de PEG, (PLA-PEG-PLA)n. Dans la deuxième partie, l'effet des différentes densités de greffage sur les propriétés des NPs de PEG-g-PLA (propriétés physico-chimiques et biologiques) a été étudié pour déterminer la densité optimale de greffage PEG nécessaire pour développer la furtivité (« long circulating NPs »). Enfin, les copolymères de PLA fonctionnalisé avec du PEG ayant montré les résultats les plus satisfaisants en regard des divers aspects d’administration de médicaments, (tels que taille et de distribution de taille, charge de surface, chargement de drogue, libération contrôlée de médicaments) ont été sélectionnés pour l'encapsulation de l'itraconazole (ITZ). Le but est dans ce cas d’améliorer sa solubilité dans l'eau, sa biodisponibilité et donc son activité antifongique. Les NPs ont d'abord été préparées à partir de copolymères fonctionnalisés de PLA, puis ensuite analysés pour leurs paramètres physico-chimiques majeurs tels que l'efficacité d'encapsulation, la taille et distribution de taille, la charge de surface, les propriétés thermiques, la chimie de surface, le pourcentage de poly (alcool vinylique) (PVA) adsorbé à la surface, et le profil de libération de médicament. L'analyse de la chimie de surface par la spectroscopie de photoélectrons rayon X (XPS) et la microscopie à force atomique (AFM) ont été utilisés pour étudier l'organisation des chaînes de copolymère dans la formulation des NPs. De manière générale, les copolymères de PLA fonctionnalisés avec le PEG ont montré une amélioration du comportement de libération de médicaments en termes de taille et distribution de taille étroite, d’amélioration de l'efficacité de chargement, de diminution de l'adsorption des protéines plasmatiques sur leurs surfaces, de diminution de l’internalisation par les cellules de type macrophages, et enfin une meilleure activité antifongique des NPs chargées avec ITZ. En ce qui concerne l'analyse de la chimie de surface, l'imagerie de phase en AFM et les résultats de l’XPS ont montré la possibilité de la présence de davantage de chaînes de PEG à la surface des NPs faites de PEG-g-PLA que de NPS faites à partie de (PLA-PEG-PLA)n. Nos résultats démontrent que les propriétés des NPs peuvent être modifiées à la fois par le choix approprié de la composition en polymère mais aussi par l'architecture de ceux-ci. Les résultats suggèrent également que les copolymères de PEG-g-PLA pourraient être utilisés efficacement pour préparer des transporteurs nanométriques améliorant les propriétés de certains médicaments,notamment la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité.

Effet des chaînes de poly(4-vinylpyridinium) sur l'adhésion de bactéries pathogènes aux surfaces

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

Architectures radiales hétéro-poly-métalliques pour la photosynthèse artificielle et le stockage de l'information

Par une approche supramoléculaire, des architectures radiales hétéro-poly-métalliques ont été réalisées pour des applications en photosynthèse artificielle et en magnétisme moléculaire. Dans une première partie, la synthèse et la caractérisation (spectroscopie UV-vis, émission, électrochimique, DRX) de complexes de ruthénium(II), possédant une gamme de ligands polypyridines, ont été réalisées. Les calculs théoriques ont été effectués afin de soutenir l’interprétation des propriétés photophysiques. Ces complexes, présentant un certain nombre de pyridines externes, ont servi de cœur à des architectures à base de rhénium tris-carbonyles (pour les effets d’antenne), et de cobaloximes (pour les propriétés catalytiques). Les nucléarités obtenues varient de 2 à 7 selon le cœur utilisé. Ces systèmes ont été engagés dans des cycles de photo-production de dihydrogène, démontrant une meilleure efficacité que la référence du domaine, le [Ru(bpy)3]2+. La seconde partie concerne l’étude de couples de métaux de transition, construits à partir de briques polycyanométallates, ou de lanthanides pontés par des ligands oxamides. Ces approches « complexes comme ligand » puis « assemblages comme ligand » permettent d’obtenir des systèmes de haute nucléarité, présentant des propriétés de molécule-aimant ou des effets magnéto-caloriques (à base de CrNi, GdCu, DyCu). Des propriétés photomagnétiques ont été observées sur les couples RuCu et MoCu, pouvant servir de commutateurs moléculaires dans des systèmes complexes. Enfin, une structure hétéro-tétra-métallique trifonctionnelle a été obtenue contenant à la fois un commutateur MoCu, une entité molécule-aimant CuTb et un complexe de ruthénium.

Fragrance release from the surface of branched poly(amide)s

Enzymes are powerful tools in organic synthesis that are able to catalyse a wide variety of selective chemical transformations under mild and environmentally friendly conditions. Enzymes such as the lipases have also found applications in the synthesis and degradation of polymeric materials. However, the use of these natural catalysts in the synthesis and the post-synthetic modification of dendrimers and hyperbranched molecules is an application of chemistry yet to be explored extensively. In this study the use of two hydrolytic enzymes, a lipase from Candida cylindracea and a cutinase from Fusarium solani pisii, were investigated in the selective cleavage of ester groups situated on the peripheral layer of two families of branched polyamides. These branched polyamides were conjugated to simple fragrances citronellol and L-menthol via ester linkages. Hydrolysis of the ester linkage between the fragrances and the branched polyamide support was carried out in aqueous buffered systems at slightly basic pH values under the optimum operative conditions for the enzymes used. These preliminary qualitative investigations revealed that partial cleavage of the ester functionalities from the branched polyamide support had occurred. However, the ability of the enzymes to interact with the substrates decreased considerably as the branching density, the rigidity of the structure and the bulkiness of the polyamide-fragrance conjugates increased.

Nanostructure formation in poly(gamma-benzyl-L-glutamate)-poly(ethylene glycol)-poly(gamma-benzyl-L-glutamate) triblock copolymers in the solid state

The morphology in the solid state of a series of triblock copolymers comprising a poly(ethylene glycol) (PEG) midblock and symmetric poly(gamma-benzyl-L-glutamate) (PBLG) end blocks has been studied using X-ray scattering and microscopy techniques. Transmission electron microscopy (TEM) on samples selectively stained with uranyl acetate provided clear assignment of morphologies for as-cast and annealed samples. The thickness of both PEG and PBLG domains was in good agreement with calculations based on the conformations of the respective chains, allowing for the crystal or amorphous state of PEG and the a-helical or P-sheet structure of the PBLG. Atomic force microscopy provided complementary information on surface morphology for several samples that was in good agreement with the structure observed by TEM. A morphology diagram was constructed. Cylindrical structures were observed for ordered samples with low f(PBLG), whereas at higher f(PLBG) there was evidence for broken lamellar and "hockey puck" nanostructures. Regular lamellae were observed for intermediate compositions.

Chiral poly(aromatic amide ester) dendrimers bearing an amino acid derived C-3-symmetric core: synthesis and properties

The effect of hyperbranched macromolecular architectures (dendrimers) upon chirality has received significant attention in recent years in the light of the proposal of amplification of chirality. In particular, several studies have been carried out on the chiroptical properties of dendrimers that contain a chiral core and achiral branches in order to determine if the chirality of the central core can be transmitted to the distal. region of the macromolecule. In addition to interest of a pure academic nature, the presence of such chiral conformational order would be extremely useful in the development of asymmetric catalysts. In this paper, a novel class of chiral dendrimers is described - these perfect hyperbranched macromolecules have been prepared by a convergent route by the coupling of a chiral central core based upon tris(2-aminoethyl)amine and poly(aromatic amide ester) dendritic branches. The chiral properties of these dendrimers have been investigated by detailed optical rotation studies and circular dichroism analysis; the results of these studies are described herein. (C) Wiley-VCH Verlag GmbH Co.

Effects of 15d-PGJ(2)-loaded poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules on inflammation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

(-)-Hinokinin-loaded poly(d,l-lactide-co-glycolide) microparticles for Chagas disease

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Benzocaine loaded biodegradable poly-(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules: factorial design and characterization

Local anesthetics are able to induce pain relief since they bind to the sodium channel of excitable membranes, blocking the influx of sodium ions and the propagation of the nervous impulse. Benzocaine (BZC) is a local anesthetic that presents limited application in topical formulations due to its low water-solubility. This study aimed to develop polymeric nanocapsules as a drug delivery system for the local anesthetic benzocaine (BZC). To do so, BZC loaded poly(D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA) nanocapsules were prepared using the nanoprecipitation method and were characterized. The factorial experimental design was used to study the influence of four different independent variables oil response to nanocapsules drug loading. The physical characteristics of PLGA nanocapsules were evaluated by analyzing the particle size, the polydispersion index and the zeta potential, using a particle size analyzer. The results of the optimized formulation showed a size distribution with a polydispersity index of 0.12. an average diameter of 123 nm, zeta potential of -33.6 mV and a drug loading of more than 69%. The release profiles showed a significant difference in the release behavior for the pure drug in solution when compared with that containing benzocaine loaded PLGA nanocapsules. Thus, the prepared nonocapsules described here may be of clinical importance in both the processes of stabilization and delivery of benzocaine for pain treatment. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Hyperbranched polyglycerols as building blocks for complex amphiphilic structures: synthesis, characterization and applications

Among hyperbranched polymers, polyglycerol is one of the most promising and commonly used macromolecules due to its biocompatibility and versatility. However, the synthesis of high molecular weight polyglycerols still involves many intricacies and has only been understood to a limited extent. Furthermore, only few complex structures like star or block copolymers incorporating polyglycerol have been realized so far. Particularly biocompatible block copolymers are considered promising candidates for biomedical applications.rnThe scope of this thesis was the enhancement of the synthetic process leading to polyglycerol derivatives which implies improved molecular weight control for a broad molecular weight range as well as the assembly of more complex structures like amphiphilic block copolymers. Further insight into the relation between reaction solvent, degree of deprotonation during the ring-opening multibranching polymerization of glycidol and the characteristics of the obtained polymers were achieved within the scope of this work. Based on these results, a novel concept for the preparation of hyperbranched polyglycerols with molecular weights up to 20,000 g/mol was developed, applying a two step synthesis pathway. Starting from a partially deprotonated TMP core, low molecular weight hb-PGs were prepared using the known synthetic protocol that has been established since the late 1990ies. In a subsequent reaction sequence, these well defined polymers were used as hyperbranched macroinitiator cores in order to obtain high molecular weight hb-PGs with remarkably low polydispersity (Mw/Mn < 1.8). Molecular weight control was shown to be excellent and undesired low molecular weight side products were absent. Furthermore, the technique of continuous spin fractionation has been discovered as an efficient method for polyglycerol work-up to remove quantitatively residual monomer- and oligomer traces from hb-PG compositions to result in samples with significantly reduced polydispersities. Based on these results the synthesis of amphiphilic block copolymers containing hydrophilic hyperbranched polyglycerol blocks and linear, apolar poly(propylene oxide) blocks has been significantly improved and augmented to hb-PG-b-l-PPO-b-hb-PG ABA block copolymers. The influence of different polyglycerol-based amphiphiles on the fibril formation was studied by Thioflavin T Fluorescence showing remarkable increasing lag times which is promising in order to enhance the stability of this protein. In addition the first synthesis of poly(glyceryl glycerols) (PGG), introducing a new solketyl glycidyl ether monomer (IGG) was shown. It was furthermore demonstrated that core-functional carbosilane wedges allow application in block copolymer synthesis. Bisglycidolized amine functional polymers were successfully employed as macroinitiators for glycidol polymerization. This resulted in the first example of amphiphilic hyperbranched-hyperbranched polymer structures. Finally, it has been shown that the previously reported synthetic pathway to carboxylated hyperbranched polyglycerol polyelectrolytes can also be applied for the amphiphilic linear-hyperbranched block copolymers. These novel biocompatible and highly amphiphilic polyelectrolytes offer great potential for further investigations. rnrn

Poly (D,L-Lactide) based microspheres for pulmonary delivery of proteins

Initial work focused on the preparation, optimisation and characterisation of poly (D,L-lactide) (PLA) microspheres with the aim of optimising their formulation based on minimizing the particle size into the range suitable for pulmonary delivery to alveoli. In order to produce dry powders and to enhance their long-term physico-chemical stability, microspheres were prepared as a dry powder via freeze-drying. Optimisation studies showed that using appropriate concentrations of polymer 3% (w/v) in organic phase and emulsifier 10% (w/v) in external aqueous phase, the double solvent evaporation method produced high protein loading microspheres (72 ± 0.5%) with an appropriate particle size for pulmonary drug delivery. Combined use of trehalose and leucine as cyroprotectants (6% and 1% respectively, w/v) produced freeze-dried powders with the best aerosolisation profile among those tested. Although the freeze-dried PLA microsphere powders were not particularly respirable in dry powder inhalation, nebulisation of the rehydrated powders using an ultrasonic nebuliser resulted in improved aerosilisation performance compared to the air-jet nebuliser. When tested in vitro using a macrophage cell line, the PLA microspheres system exhibited a low cytotoxicity and the microspheres induced phagocytic activity in macrophages. However, interestingly, the addition of an immunomodulator to the microsphere formulations (4%, w/w of polymer) reduced this phagocytic activity and macrophage activation compared to microspheres formulated using PLA alone. This suggested that the addition of trehalose dibehenate may not enhance the ability of these microspheres to be used as vaccine delivery systems.

Multifunctional bioactive glass scaffolds coated with layers of poly(d,l-lactide-co-glycolide) and poly(n-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) microgels loaded with vancomycin

A new family of multifunctional scaffolds, incorporating selected biopolymer coatings on basic Bioglass® derived foams has been developed. The polymer coatings were investigated as carrier of vancomycin which is a suitable drug to impart antibiotic function to the scaffolds. It has been proved that coating with PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)) with dispersed vancomycin-loaded microgels provides a rapid delivery of drug to give antibacterial effects at the wound site and a further sustained release to aid mid to long-term healing. Furthermore, the microgels also improved the bioactivity of the scaffolds by acting as nucleation sites for the formation of HA crystals in simulated body fluid. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of 15d-PGJ(2)-loaded poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules on inflammation

BACKGROUND and PURPOSEThe PPAR-gamma agonist 15d-PGJ(2) is a potent anti-inflammatory agent but only at high doses. To improve the efficiency of 15d-PGJ(2), we used poly(D,L-lactide-co-glycolide) nanocapsules to encapsulate it, and function as a drug carrier system. The effects of these loaded nanocapsules (15d-PGJ(2)-NC) on inflammation induced by different stimuli were compared with those of free 15d-PGJ(2).EXPERIMENTAL APPROACHMice were pretreated (s.c.) with either 15d-PGJ(2)-NC or unloaded 15d-PGJ(2) (3, 10 or 30 mu g center dot kg-1), before induction of an inflammatory response by i.p. injection of either endotoxin (LPS), carrageenan (Cg) or mBSA (immune response).KEY RESULTSThe 15d-PGJ(2)-NC complex did not display changes in physico-chemical parameters or drug association efficiency over time, and was stable for up to 60 days of storage. Neutrophil migration induced by i.p. administration of LPS, Cg or mBSA was inhibited by 15d-PGJ(2)-NC, but not by unloaded 15d-PGJ(2). In the Cg model, 15d-PGJ(2)-NC markedly inhibited serum levels of the pro-inflammatory cytokines TNF-alpha, IL-1 beta and IL-12p70. Importantly, 15d-PGJ(2)-NC released high amounts of 15d-PGJ(2), reaching a peak between 2 and 8 h after administration. 15d-PGJ(2) was detected in mouse serum after 24 h, indicating sustained release from the carrier. When the same concentration of unloaded 15d-PGJ(2) was administered, only small amounts of 15d-PGJ(2) were found in the serum after a few hours.CONCLUSIONS and IMPLICATIONSThe present findings clearly indicate the potential of the novel anti-inflammatory 15d-PGJ(2) carrier formulation, administered systemically. The formulation enables the use of a much smaller drug dose, and is significantly more effective compared with unloaded 15d-PGJ(2).