Characterization of polycystin-1 in ADPKD pathogenetic mechanism : biogenesis and functional implications by genetic approaches in mouse

La polykystose rénale autosomique dominante (ADPKD) est une des maladies génétiques les plus communes. ADPKD se manifeste le plus souvent au stade adulte par la présence de kystes rénaux, et bien souvent de kystes hépatiques, avec une progression très variable. ADPKD mène à une insuffisance rénale: les seuls recours sont la dialyse puis la transplantation rénale. Les mutations dispersées sur les gènes PKD1 (majoritairement; la protéine polycystine-1, PC1) et PKD2 (la protéine polycystine-2, PC2) sont responsables de l’ADPKD. Le mécanisme pathogénétique de perte de fonction (LOF) et donc d’un effet récessif cellulaire est évoqué comme causatif de l’ADPKD. LOF est en effet supporté par les modèles murins d’inactivation de gènes PKD1/PKD2, qui développent de kystes, quoique in utéro et avec une rapidité impressionnante dans les reins mais pas dans le foie. Malgré de nombreuses études in vitro, le rôle de PC1/PC2 membranaire/ciliaire reste plutôt hypothétique et contexte-dépendant. Ces études ont associé PC1/PC2 à une panoplie de voies de signalisation et ont souligné une complexité structurelle et fonctionnelle exceptionnelle, dont l’implication a été testée notamment chez les modèles de LOF. Toutefois, les observations patho-cellulaires chez l’humain dont une expression soutenue, voire augmentée, de PKD1/PC1 et l’absence de phénotypes extrarénaux particuliers remet en question l’exclusivité du mécanisme de LOF. Il était donc primordial 1) d’éclaircir le mécanisme pathogénétique, 2) de générer des outils in vivo authentiques d’ADPKD en terme d’initiation et de progression de la maladie et 3) de mieux connaitre les fonctions des PC1/PC2 indispensables pour une translation clinique adéquate. Cette thèse aborde tous ces points. Tout d’abord, nous avons démontré qu’une augmentation de PKD1 endogène sauvage, tout comme chez l’humain, est pathogénétique en générant et caractérisant en détail un modèle murin transgénique de Pkd1 (Pkd1TAG). Ce modèle reproduit non seulement les caractéristiques humaines rénales, associées aux défauts du cil primaire, mais aussi extrarénales comme les kystes hépatiques. La sévérité du phénotype corrèle avec le niveau d’expression de Pkd1 ce qui supporte fortement un modèle de dosage. Dans un deuxième temps, nous avons démontré par les études de complémentations génétiques que ces deux organes reposent sur une balance du clivage GPS de Pc1, une modification post-traductionelle typique des aGPCR, et dont l’activité et l’abondance semblent strictement contrôlées. De plus, nous avons caractérisé extensivement la biogénèse de Pc1 et de ses dérivés in vivo générés suite au clivage GPS. Nous avons identifié une toute nouvelle forme et prédominante à la membrane, la forme Pc1deN, en plus de confirmer deux fragments N- et C-terminal de Pc1 (NTF et CTF, respectivement) qui eux s’associent de manière non-covalente. Nous avons démontré de façon importante que le trafic de Pc1deN i.e., une forme NTF détachée du CTF, est toutefois dépendant de l’intégrité du fragment CTF in vivo. Par la suite, nous avons généré un premier modèle humanisant une mutation PKD1 non-sens tronquée au niveau du domaine NTF(E3043X) en la reproduisant chez une souris transgénique (Pkd1extra). Structurellement, cette mutation, qui mimique la forme Pc1deN, s’est également avérée causative de PKD. Le modèle Pkd1extra a permis entre autre de postuler l’existence d’une cross-interaction entre différentes formes de Pc1. De plus, nos deux modèles murins sont tous les deux associés à des niveaux altérés de c-Myc et Pc2, et soutiennent une implication réelle de ces derniers dans l’ADPKD tou comme une interaction fonctionnelle entre les polycystines. Finalement, nous avons démontré un chevauchement significatif entre l’ADPKD et le dommage rénal aigüe (ischémie/AKI) dont une expression augmentée de Pc1 et Pc2 mais aussi une stimulation de plusieurs facteurs cystogéniques tel que la tubérine, la β-caténine et l’oncogène c-Myc. Nos études ont donc apporté des évidences cruciales sur la contribution du gène dosage dans l’ADPKD. Nous avons développé deux modèles murins qui serviront d’outil pour l’analyse de la pathologie humaine ainsi que pour la validation préclinique ADPKD. L’identification d’une nouvelle forme de Pc1 ajoute un niveau de complexité supplémentaire expliquant en partie une capacité de régulation de plusieurs voies de signalisation par Pc1. Nos résultats nous amènent à proposer de nouvelles approches thérapeutiques: d’une part, le ciblage de CTF i.e., de style chaperonne, et d’autre part le ciblage de modulateurs intracellulaires (c-Myc, Pc2, Hif1α). Ensemble, nos travaux sont d’une importance primordiale du point de vue informatif et pratique pour un avancement vers une thérapie contre l’ADPKD. Le partage de voies communes entre AKI et ADPKD ouvre la voie aux approches thérapeutiques parallèles pour un traitement assurément beaucoup plus rapide.

Rôle de l'autophagie dans la dissémination du VIH-1 par les cellules dendritiques dérivées des monocytes circulants

Les cellules myéloïdes incluant les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques (DCs, dendritic cells) contribuent à la pathogénèse de l’infection à VIH-1 en participant à la dissémination du virus, mais également en représentant des réservoirs viraux potentiels. Leurs fonctions sont exploitées par le VIH-1 afin d’assurer sa propagation à travers l’organisme. Notamment, une infection à VIH-1 est associée à une altération de la présentation antigénique et la perte de lymphocytes T CD4+ spécifiques à des antigènes. L’autophagie est un processus catabolique universel impliqué dans la régulation de la présentation antigénique subséquente à la neutralisation/destruction du pathogène. Des études récentes suggèrent que le VIH-1 altère le mécanisme d’autophagie afin d’assurer sa survie. Le premier volet de ce projet de maîtrise a visé la caractérisation des effets du VIH-1 sur l’autophagie dans les DCs dérivées de monocytes circulants (MDDC, monocyte-derived dendritic cells) et l’identification des stratégies thérapeutiques pour contrecarrer ces effets. Les objectifs spécifiques ont été de : (i) caractériser l’expression de marqueurs de maturation sur des MDDC exposées au VIH-1 in vitro, (ii) quantifier l’expression des protéines liées à la régulation positive (i.e., ATG5, LC3, p62) et négative (i.e., mTOR) de l’autophagie dans les MDDC exposées au VIH, (iii) déterminer le rôle de l’autophagie dans la trans infection du VIH-1 aux lymphocytes T CD4+ et (iv) explorer l’impact de l’autophagie sur la présentation antigénique par les MDDC infectées à VIH-1 in vitro. Nos résultats démontrent qu’une exposition des MDDC au VIH-1 in vitro altère dramatiquement leur maturation et leur habileté à induire la prolifération des cellules T autologues en réponse à Staphylococcus aureus et Cytomegalovirus (CMV) mais pas la réponse induite par Staphylococcal enterotoxin B (SEB). Nous démontrons que l’exposition des MDDC au VIH s’associe à une augmentation de l’expression de la protéine mTOR totale et de sa forme phosphorylée (phospho-mTOR) et de la protéine p62. Le traitement des MDDC à la rapamycine diminue l’expression de mTOR et réduit la capacité de trans infection du VIH-1 par les MDDC, sans toutefois restaurer leur potentiel immunogène. En effet, nous observons que la rapamycine réduit l’expression de CD83 par les MDDC et augmente l’expression de CCR7, indiquant ainsi que l’effet immunosuppresseur documenté de la rapamycine est associé à une défaillance de maturation des MDDC. Le second volet de ce projet de recherche s’est intéressé à la contribution des cellules myéloïdes à la persistance virale chez les sujets infectés par le VIH-1 sous thérapie antirétrovirale. Les objectifs spécifiques ont été : (i) d’évaluer la présence de différentes formes d’ADN viral dans les monocytes circulants de patients infectés par le VIH-1 et (ii) de mesurer l’intégration et la réplication virale dans des macrophages dérivés de monocytes (MDM) de patients infectés sous ART. Nos résultats indiquent que les monocytes portent des formes précoces de transcription virale inverse (ADN du VIH RU5) et que, malgré une charge virale plasmatique indétectable sous ART, les MDM supportent la réplication virale. Ces données très préliminaires apportent des évidences en faveur de la contribution des cellules myéloïdes à la persistance virale sous ART et représentent une ouverture pour un projet de recherche plus complexe dans le futur. En somme, nos résultats démontrent que le VIH-1 altère le potentiel immunogène des MDDC et que la rapamycine peut être employée pour limiter la trans infection des lymphocytes T CD4+ par les MDDC. Néanmoins, l’incapacité de la rapamycine à rétablir le potentiel immunogène des MDDC incite à identifier de nouvelles stratégies manipulant l’autophagie pour une restauration optimale de la compétence immunitaire chez les sujets infectés à VIH-1. Les cellules myéloïdes jouent un rôle primordial dans la dissémination et la persistance virale et doivent donc être ciblées par les stratégies actuelles d’éradication des réservoirs du VIH sous ART.

Reaction of 2-methyl-1,4-naphthoquinone and its 3-substituted derivatives with active methylene group anions and with diazo compounds

The reaction of 2-chloro-3-methyl-1,4-naphthoquinone (3) with the anion of ethyl cyanoacetate led to a mixture of two epimeric fused-ring cyclopropane compounds, characterised as exo- and endo-1-cyano-1 -ethoxycarbonyl-1a-methyl-1a,7a-dihydro-1H-cyclopropa[b]naphthalene-2,7-dione (8) and (9). Various hydrolysis products of these were prepared and an X-ray crystallographic analysis was carried out on one of them, 1-carbamoyl-1 -carboxy-1a-methyl-1a,7a-dihydro-1H-cyclopropa[b]-naphthalene-2,7-dione (17). The reaction of 2-methyl-1,4-naphthoquinone (1) with ethyl diazoacetate gave a fused pyrazoline derivative, 3-ethoxycarbonyl-4-hydroxy-9a-methyl-1,9a-dihydro-benz[f]indazol-9-one (22), while reaction of 2-methyl-3-nitro-1,4-naphthoquinone (5) with diazomethane led to a fused Δ2-isoxazoline N-oxide, 3a-methyl-3,3a-dihydroisoxazolo[3,4-b]naphthalene-4,9-dione 1-oxide (26).

Kinetic studies of the metathesis of 1-hexene using Re2O7/γ-Al2O3 and the synthesis and metathesis of oxazolines

The kinetics of the metathesis of 1-hexene using Re2O7/-Al_2O_3 as the catalyst were investigated under a variety of conditions. The experiments were carried out under high vacuum conditions. The product solutions were characterised by gas liquid chromatography and mass spectroscopy. The initial kinetics of the metathesis of 1-hexene showed that the reaction was first order in the weight of the catalyst and second order in the concentration of 1-hexene. A kinetic scheme which correlated the experimental data with the metallocarbene chain mechanism postulated by Herisson and Chauvin and the kinetics of the reaction was explained using a model based on the Langmuir-Hinshelwood theory. The low conversion of 1-hexene to its products is due to termination reactions which most likely occur by the decomposition of the metallocyclobutane intermediate to produce a cyclopropane derivative and an inactive centre. The optimum temperature for the metathesis of 1-hexene over Re_2O_7/-Al2O3 is 45oC and above this temperature, the rate of metathesis decreases rapidly. Co-catalysts alter the active sites for metathesis so that the catalyst is more selective to the metathesis of 1-hexene. However, the regeneration of metathesis activity is much worse for promoted catalysts than for the unpromoted. The synthesis and metathesis of 4,4-dimethyl-2-allowbreak (9-decenyl)-1,3-oxazoline and 4,4-dimethyl-2-allowbreak (3-pentenyl)-1,3-oxazoline was attempted and the products were analysed by thin layer chromatography, infra-red, 13C and 1H nmr and mass spectroscopy. Obtaining the oxazolines in a good yield with high purity was difficult and consequently metathesis of the impure products did not occur.

Total phospholipid fatty acid concentrations structrures of ODP Hole 191-1179 samples (Table 1)

Sediment samples ranging from 0.05 to 278 m below sea floor (mbsf) at a Northwest Pacific deep-water (5564 mbsl) site (ODP Leg 191, Site 1179) were analyzed for phospholipid fatty acids (PLFAs). Total PLFA concentrations decreased by a factor of three over the first meter of sediment and then decreased at a slower rate to approximately 30 mbsf. The sharp decrease over the first meter corresponds to the depth of nitrate and Mn(IV) reduction as indicated by pore water chemistry. PLFA-based cell numbers at site 1179 had a similar depth profile as that for Acridine orange direct cell counts previously made on ODP site 1149 sediments which have a similar water depth and lithology. The mole percentage of straight chain saturated PLFAs increases with depth, with a large shift between the 0.95 and 3.95 mbsf samples. PLFA stable carbon isotope ratios were determined for sediments from 0.05 to 4.53 mbsf and showed a general trend toward more depleted d13C values with depth. Both of these observations may indicate a shift in the bacterial community with depth across the different redox zones inferred from pore water chemistry data. The PLFA 10me16:0, which has been attributed to the bacterial genera Desulfobacter in many marine sediments, showed the greatest isotopic depletion, decreasing from -20 to -35 per mil over the first meter of sediment. Pore water chemistry suggested that sulfate reduction was absent or minimal over this same sediment interval. However, 10me16:0 has been shown to be produced by recently discovered anaerobic ammonium oxidizing (anammox) bacteria which are known chemoautotrophs. The increasing depletion in d13C of 10me16:0 with the unusually lower concentration of ammonium and linear decrease of nitrate concentration is consistent with a scenario of anammox bacteria mediating the oxidation of ammonium via nitrite, an intermediate of nitrate reduction.

Vibrational spectroscopy of phthalocyanine and naphthalocyanine in sandwich-type (na)phthalocyaninato and porphyrinato rare earth complexes: Part 14. The infrared and Raman characteristics of phthalocyanine in “pinwheel-like” homoleptic bis[1,8,15,22-tetrakis(3-pentyloxy)phthalocyaninato] rare earth(III) double-decker complexes

The infrared (IR) spectroscopic data and Raman spectroscopic properties for a series of 13 “pinwheel-like” homoleptic bis(phthalocyaninato) rare earth complexes M[Pc(α-OC5H11)4]2 [M = Y and Pr–Lu except Pm; H2Pc(α-OC5H11)4 = 1,8,15,22-tetrakis(3-pentyloxy)phthalocyanine] have been collected and comparatively studied. Both the IR and Raman spectra for M[Pc(α-OC5H11)4]2 are more complicated than those of homoleptic bis(phthalocyaninato) rare earth analogues, namely M(Pc)2 and M[Pc(OC8H17)8]2, but resemble (for IR) or are a bit more complicated (for Raman) than those of heteroleptic counterparts M(Pc)[Pc(α-OC5H11)4], revealing the decreased molecular symmetry of these double-decker compounds, namely S8. Except for the obvious splitting of the isoindole breathing band at 1110–1123 cm−1, the IR spectra of M[Pc(α-OC5H11)4]2 are quite similar to those of corresponding M(Pc)[Pc(α-OC5H11)4] and therefore are similarly assigned. With laser excitation at 633 nm, Raman bands derived from isoindole ring and aza stretchings in the range of 1300–1600 cm−1 are selectively intensified. The IR spectra reveal that the frequencies of pyrrole stretching and pyrrole stretching coupled with the symmetrical CH bending of –CH3 groups are sensitive to the rare earth ionic size, while the Raman technique shows that the bands due to the isoindole stretchings and the coupled pyrrole and aza stretchings are similarly affected. Nevertheless, the phthalocyanine monoanion radical Pc′− IR marker band of bis(phthalocyaninato) complexes involving the same rare earth ion is found to shift to lower energy in the order M(Pc)2 > M(Pc)[Pc(α-OC5H11)4] > M[Pc(α-OC5H11)4]2, revealing the weakened π–π interaction between the two phthalocyanine rings in the same order.

Peripherally η1-Platinated Organometallic Porphyrins as Building Blocks for Multiporphyrin Arrays

The modification of peripherally metalated meso-η1-platiniometalloporphyrins, such as trans-[PtBr(NiDAPP)(PPh3)2] (H2DAPP = 5-phenyl-10,20-bis(3‘,5‘-di-tert-butylphenyl)porphyrin), leads to the analogous platinum(II) nitrato and triflato electrophiles in almost quantitative yields. Self-assembly reactions of these meso-platinioporphyrin tectons with pyridine, 4,4‘-bipyridine, or various meso-4-pyridylporphyrins in chloroform generate new multicomponent organometallic porphyrin arrays containing up to five porphyrin units. These new types of supramolecular arrays are formed exclusively in high yields and are stable in solution or in the solid state for extended periods. They were characterized by multinuclear NMR and UV−visible spectroscopy as well as high-resolution electrospray ionization mass spectrometry.