Effects of the basic fibroblast growth factor and its anti-factor in the healing and collagen maturation of infected skin wound

PURPOSE: The infection is one of the main factors that affect the physiological evolution of the surgical wounds. The aim of this work is to evaluate the effects of fibroblast growth factor (FGFâ) and anti-FGFâ in the healing, synthesis and maturation of collagen when topically used on infected skin wounds of rats. METHODS: An experimental study was perfomed in 60 male Wistar rats. All animals were divided in two groups (A and B). Each group was divided in three subgroups A1, B1; A2, B2 and A3, B3. After anesthesia with pentobarbital, two open squared wounds (1cm2), 4cm distant to each other, were done in the dorsal skin of all the rats. In group A (n=30) the wounds were contaminated with multibacterial standard solution, and in group B(n=30) the wounds were maintained sterile. These wounds were named F1 (for inflammation analysis) and F2 (for collagen study). The open wounds of A1 and B1 rats were topically treated with saline solution, A2 and B2 were treated with FGFâ and subgroups A3 and B3 were treated with FGFâ and anti-FGFâ. The rats were observed until complete epitelization of F2 wounds for determination of healing time and the expression of types I and III collagen, using Picro Sirius Red staining. Inflammatory reaction in F1 wounds was studied using hematoxilineosin staining. The three variable was measured by the Image Pro-Plus Média Cybernetics software. The statistical analysis was performed by ANOVA and Tukey test, considering p<0.05 as significant. RESULTS: It was observed that infection retarded significantly (p<0.05) the time of wound scarring and the topical application of FCFb reverted the inhibition of healing caused by bacteria. The inflammatory reaction was greater in the subgroup B2 than in B1 and A3, and the difference was significant (p<0.05). It was observed greater expression of type I collagen in all the subgroups treated with FCFb, when compared with the untreated subgroups. Type III collagen was significantly decreased in wounds of B3 rats, comparing to the other subgroups. CONCLUSIONS: The FCFb accelerated the healing of open infected wounds and contributed with maturation of collagen, enhancing the type I collagen density. The anti-FCFb antibody was able to attenuate the production of both type I and III collagen

Impact de la modulation de l’expression de la protéine sécrétogranine III sur les fonctions analgésiques du récepteur NTS2

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) représentent la famille de récepteurs membranaires la plus étendue. Présentement, 30% des médicaments disponibles sur le marché agissent sur plus ou moins 4% des RCPG connus. Cela indique qu’il existe encore une multitude de RCPG à explorer, qui pourraient démontrer un potentiel thérapeutique intéressant pour des pathologies encore sans traitement disponible. La douleur chronique, qui affecte 1 canadien sur 5, fait partie de ces affections pour lesquelles les thérapies sont faiblement efficaces. Dans le but éventuel de pallier à ce problème, le projet de ce mémoire consistait à mieux comprendre les mécanismes régissant l’adressage membranaire du récepteur de la neurotensine de type 2 (NTS2), un RCPG dont l’activation induit des effets analgésiques puissants de type non opioïdergique. Des données du laboratoire ayant révélé une interaction entre la 3e boucle intracellulaire de NTS2 et la sécrétogranine III (SgIII), une protéine résidente de la voie de sécrétion régulée, notre objectif était de caractériser le rôle de SgIII dans la fonctionnalité du récepteur NTS2. Pour ce faire, l’interaction entre les deux protéines a d’abord été vérifiée par co-immunoprécipitation, GST pull down, essais de colocalisation subcellulaire et par FRET. Nous avons également utilisé un outil d’interférence à l’ARN (DsiRNA) pour invalider la protéine SgIII dans un modèle cellulaire neuronal et chez l’animal. Des essais de radioliaison sur le modèle cellulaire ont révélé une diminution de l’adressage de NTS2 à la membrane plasmique lorsque SgIII était supprimée. De la même façon, une invalidation de SgIII chez le rat inhibe les effets analgésiques d’un agoniste NTS2-sélectif (JMV-431), qui sont normalement observés dans le test de retrait de la queue (douleur aiguë). Nous avons cependant identifié que des stimulations au KCl, à la capsaïcine et à la neurotensine induisaient plutôt une insertion du récepteur à la membrane dans les cellules neuronales. Puisque l’interaction entre SgIII et la 3e boucle intracellulaire du récepteur NTS2 est peu probable selon un système de sécrétion classique, un modèle hypothétique de transition dans les corps multi-vésiculaires a été vérifié. Ainsi, la présence de NTS2 et de SgIII a été révélée dans des préparations exosomales de DRG F11, en plus d’une transférabilité du récepteur par le milieu extracellulaire. En somme, ces résultats démontrent la dépendance du récepteur NTS2 envers SgIII et la voie de sécrétion régulée, en plus d’identifier certains facteurs pouvant augmenter son expression à la surface cellulaire. Le projet contribue ainsi à ouvrir la voie vers des approches pour potentialiser les propriétés de NTS2 in vivo¸ en plus d’une piste d’explication concernant le trafic intracellulaire du récepteur.

Dissecting signaling pathways that control glia migration in the developing Drosophila retina

The function of a complex nervous system relies on an intricate interaction between neurons and glial cells. However, as glial cells are generally born distant from the place where they settle, molecular cues are important to direct their migration. Glial cell migration is important in both normal development and disease, thus current research in the laboratory has been focused on dissecting regulatory events underlying that crucial process. With this purpose, the Drosophila eye imaginal disc has been used as a model. In response to neuronal photoreceptor differentiation, glial cells migrate from the CNS into the eye disc where they act to correctly wrap axons. To ensure proper development, attractive and repulsive signals must coordinate glial cell migration. Importantly, one of these signals is Bnl, a Fibroblast Growth Factor (FGF) ligand expressed by retinal progenitor cells that was suggested to act as a non-autonomous negative regulator of excessive glial cell migration (overmigration) by binding and activating the Btl receptor expressed by glial cells. Through the experimental results described in chapter 3 we gained a detailed insight into the function of bnl in eye disc growth, photoreceptor development, and glia migration. Interestingly, we did not find a direct correlation between the defects on the ongoing photoreceptors and the glia overmigration phenotype; however, bnl knockdown caused apoptosis of eye progenitor cells what was strongly correlated with glia migration defects. Glia overmigration due to Bnl down-regulation in eye progenitor cells was rescued by inhibiting the pro-apoptotic genes or caspases activity, as well as, by depleting JNK or Dp53 function in retinal progenitor cells. Thus, we suggest a cross-talk between those developmental signals in the control of glia migration at a distance. Importantly, these results suggest that Bnl does not control glial migration in the eye disc exclusively through its ability to bind and activate its receptor Btl in glial cells. We also discuss possible biological roles for the glia overmigration in the bnl knockdown background. Previous results in the lab showed an interaction between dMyc, a master regulator of tissue growth, and Dpp, a Transforming Growth Factor-β important for retinal patterning and for accurate glia migration into the eye disc. Thus, we became interested in understanding putative relationships between Bnl and dMyc. In chapter 4, we show that they positively cooperate in order to ensure proper development of the eye disc. This work highlights the importance of the FGF signaling in eye disc development and reveals a signaling network where a range of extra- and intra-cellular signals cooperate to non-autonomously control glial cell migration. Therefore, such inter-relations could be important in other Drosophila cellular contexts, as well as in vertebrate tissue development.

Recommandations pour l'adaptation de l'évaluation du risque écotoxicologique pour le Nord québécois

Pour assurer une gestion adéquate des écosystèmes nordiques à l’approche du développement de nouvelles activités économiques, le Centre d’expertise en analyse environnementale du Québec a pris l’initiative d’adapter certains de ses outils, plus particulièrement sa Procédure d’évaluation du risque écotoxicologique. En effet, bien que l’outil soit applicable au Québec méridional, des recommandations pour adapter la méthodologie au Nord en permettraient une utilisation plus judicieuse pour les divers intervenants utilisant cet outil de gestion de l’environnement. L’objectif de cet essai est d’identifier les aspects de l’outil devant être adaptés pour son application dans le Nord québécois et de proposer des recommandations pour y arriver. Ainsi, une première analyse des activités économiques en essor sur le territoire a permis d’identifier les substances qui pourraient être problématiques et pour lesquelles aucun critère de gestion ou de valeur toxicologique de référence n’est disponible au Québec, comme les métaux des terres rares, l’uranium et les fractions des hydrocarbures pétroliers. Une recherche approfondie sur les particularités du territoire à l’étude a permis, pour sa part, d’identifier des espèces écologiques représentatives et qui pourraient être utilisées comme récepteurs potentiels. À la suite de l’analyse de l’outil de gestion d’évaluation du risque écotoxicologique, trois recommandations principales ont pu être émises dans le but de l’adapter à ce territoire unique : 1) établir des critères de sols pour les contaminants susceptibles d’être émis dans le Nord québécois, 2) développer des valeurs toxicologiques de références pour le plus haut niveau de sensibilités pour ces mêmes substances et 3) recueillir les informations nécessaires sur des récepteurs nordiques clés pour pouvoir évaluer le risque écotoxicologique qu’ils courent. Finalement, un exemple d’application des recommandations, notamment l’utilisation de nouveaux récepteurs, tels que le caribou migrateur et le lièvre arctique, ainsi que l’utilisation de critères génériques et de valeurs toxicologiques de référence d’autres juridictions, a permis d’évaluer le risque pour un cas fictif en milieu nordique. Bien que le besoin d’investir des efforts de recherches pour pallier certaines lacunes ait été identifié, les recommandations proposées permettront de cibler ces efforts sur les éléments les plus problématiques pour permettre, finalement, d’adapter l’outil aux réalités des écosystèmes fragiles et uniques de ce territoire particulier.

The Repellent DEET Potentiates Carbamate Effects via Insect Muscarinic Receptor Interactions: An Alternative Strategy to Control Insect Vector-Borne Diseases.

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Pre-treatment of Stegomyia aegypti mosquitoes with a sublethal dose of imidacloprid impairs behavioural avoidance induced by lemon oil and DEET

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UV wavelengths experienced during development affect larval newt visual sensitivity and predation efficiency

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Low doses of a neonicotinoid insecticide modify pheromone response thresholds of central but not peripheral olfactory neurons in a pest insect

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Plasticity in Insect Olfaction: To Smell or Not to Smell?

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The insect repellent N,N-diethyl-m-toluamide (DEET) induces angiogenesis via allosteric modulation of the M3 muscarinic receptor in endothelial cells

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Amélioration des propriétés pharmacocinétiques de peptides par différentes alkylations N-terminales

Modélisations moléculaires réalisés avec le logiciel HyperChem 8.

Développement et caractérisation de ligands du récepteur à chimiokine CXCR4

Le récepteur à chimiokine CXCR4 est à ce jour l’un des récepteurs couplés aux protéines G les plus étudiés. Le CXCL12, sa chimiokine endogène induit l’activation de plusieurs voies de signalisation cruciales à plusieurs processus physiologiques. Par ailleurs, dans de nombreux processus pathologiques comme le cancer, le récepteur CXCR4 et/ou son ligand endogène sont surexprimés et facilite la dissémination et le maintien de conditions favorables à la prolifération cancéreuse. Afin d’étudier le récepteur CXCR4 et sa signalisation, notre approche vise à développer des ligands ciblant le CXCR4 en se basant sur CXCL12. Par des études de relation structure-activité et du design rationnel, nous avons conçu des chimères du CXCR4. Ces outils pharmacologiques nous permettent de mieux extraire les déterminants structuraux impliqués dans l’activation du CXCR4 mais aussi d’étudier les voies de signalisation associées à ces nouvelles entités chimiques. Nos données de relation structure-activité ont permis de mettre en évidence deux positions clés sur le N-terminal de nos chimères, la position 3 et la position 7 cruciales pour l’affinité et l’efficacité respectivement. Nous avons pu moduler l’efficacité ainsi que l’affinité de nos chimères en introduisant des acides aminés non naturels capables de potentialiser l’effet pharmacologique. Nous avons également corrélé nos résultats de SAR avec de la dynamique moléculaire réalisée à partir des deux structures cristallographiques du CXCR4. Nos données de dynamique moléculaire montrent des différences structurales importantes au niveau des domaines transmembranaires 3 et 7 en présence ou non de nos chimères. Par ailleurs, nous avons développé un nouveau déterminant avec des propriétés pharmacocinétiques améliorées comparativement au déterminant d’affinité des chimères de première génération. La caractérisation de ce déterminant a par ailleurs révélé son caractère agoniste inverse. Tous ces résultats apportent des éléments clés pour un meilleur design de molécules à visée thérapeutique ciblant le CXCR4.

Development of novel therapeutics and in vitro models for spinal cord injury

Spinal cord injury (SCI) is a devastating condition, which results from trauma to the cord, resulting in a primary injury response which leads to a secondary injury cascade, causing damage to both glial and neuronal cells. Following trauma, the central nervous system (CNS) fails to regenerate due to a plethora of both intrinsic and extrinsic factors. Unfortunately, these events lead to loss of both motor and sensory function and lifelong disability and care for sufferers of SCI. There have been tremendous advancements made in our understanding of the mechanisms behind axonal regeneration and remyelination of the damaged cord. These have provided many promising therapeutic targets. However, very few have made it to clinical application, which could potentially be due to inadequate understanding of compound mechanism of action and reliance on poor SCI models. This thesis describes the use of an established neural cell co-culture model of SCI as a medium throughput screen for compounds with potential therapeutic properties. A number of compounds were screened which resulted in a family of compounds, modified heparins, being taken forward for more intense investigation. Modified heparins (mHeps) are made up of the core heparin disaccharide unit with variable sulphation groups on the iduronic acid and glucosamine residues; 2-O-sulphate (C2), 6-O-sulphate (C6) and N-sulphate (N). 2-O-sulphated (mHep6) and N-sulphated (mHep7) heparin isomers were shown to promote both neurite outgrowth and myelination in the SCI model. It was found that both mHeps decreased oligodendrocyte precursor cell (OPC) proliferation and increased oligodendrocyte (OL) number adjacent to the lesion. However, there is a difference in the direct effects on the OL from each of the mHeps; mHep6 increased myelin internode length and mHep7 increased the overall cell size. It was further elucidated that these isoforms interact with and mediate both Wnt and FGF signalling. In OPC monoculture experiments FGF2 treated OPCs displayed increased proliferation but this effect was removed when co-treated with the mHeps. Therefore, suggesting that the mHeps interact with the ligand and inhibit FGF2 signalling. Additionally, it was shown that both mHeps could be partially mediating their effects through the Wnt pathway. mHep effects on both myelination and neurite outgrowth were removed when co-treated with a Wnt signalling inhibitor, suggesting cell signalling mediation by ligand immobilisation and signalling activation as a mechanistic action for the mHeps. However, the initial methods employed in this thesis were not sufficient to provide a more detailed study into the effects the mHeps have on neurite outgrowth. This led to the design and development of a novel microfluidic device (MFD), which provides a platform to study of axonal injury. This novel device is a three chamber device with two chambers converging onto a central open access chamber. This design allows axons from two points of origin to enter a chamber which can be subjected to injury, thus providing a platform in which targeted axonal injury and the regenerative capacity of a compound study can be performed. In conclusion, this thesis contributes to and advances the study of SCI in two ways; 1) identification and investigation of a novel set of compounds with potential therapeutic potential i.e. desulphated modified heparins. These compounds have multiple therapeutic properties and could revolutionise both the understanding of the basic pathological mechanisms underlying SCI but also be a powered therapeutic option. 2) Development of a novel microfluidic device to study in greater detail axonal biology, specifically, targeted axonal injury and treatment, providing a more representative model of SCI than standard in vitro models. Therefore, the MFD could lead to advancements and the identification of factors and compounds relating to axonal regeneration.

Conception, synthèse et activité anticancéreuse d’analogues basés sur la molécule FTY720 (Gilenya)

FTY720 (aussi connu sous le nom de Fingolimod ou Gilenya) agit sur les récepteurs sphingosine-1-phosphate (S1P) et induit la suppression du système immunitaire (immunosuppression). Cette molécule est reconnue pour avoir une activité contre plusieurs cellules cancéreuses. Cette activité est indépendante de l’action sur les récepteurs S1P et on attribue plutôt la mort (apoptose) des cellules cancéreuse à la capacité que possède la molécule à réduire le transport des nutriments dans la cellule. Toutefois, malgré ses nombreux avantages, FTY720 ne peut pas être utilisé afin de traiter des humains puisque l’activation secondaire des récepteurs S1P1 et S1P3 mènent à une diminution du rythme cardiaque (bradycardie) chez les patients. Notre groupe s’est donc concentré sur la synthèse d’analogues qui potentiellement n’activeraient pas le récepteur S1P tout en gardant une activité biologique contre plusieurs cellules cancéreuses. Malgré le fait que nos analogues agissent également sur la diminution du transport des nutriments dans les cellules, nous ne connaissons pas le mécanisme d’action par lequel ceux-ci agissent. Au passage, le projet de recherche ci-présenté nous aura par ailleurs permis de développer une grande variété de sondes photo-actives dans l’espoir d’isoler une ou plusieurs protéines qui seraient impliquées dans le mécanisme d’action.

Caractérisation des interactions établies par la région riche en prolines de la ligase de l’ubiquitine Itch

Itch est un membre de la famille des ligases de l’ubiquitine de type CWH (C2-WW- HECT) impliqué dans le contrôle de la signalisation inflammatoire, des facteurs de transcription et le tri des récepteurs membranaires. La fonction d’Itch implique généralement sa capacité à induire la dégradation de ses substrats. Pour accomplir cette fonction, Itch doit d’abord interagir avec ses cibles. Itch possède quatre domaines WW lui permettant d’accomplir la majorité de ses fonctions. En plus de ces domaines, Itch possède une PRR (région riche en prolines) unique parmi les ligases CWH. Cette région est bien conservée chez les vertébrés, ce qui suggère son importance. Cette région permet à Itch d’interagir avec des protéines contenant un domaine SH3 (Src homology 3). Plusieurs partenaires SH3 furent identifiés, cependant l’on connait peu de choses concernant la fonction et l’établissement de ces complexes. Dans ce projet, nous avons analysé les propriétés de liaison d’un sous-groupe de protéines à domaine SH3 impliquées dans l’endocytose et la signalisation cellulaire. Nos travaux ont permis d’identifier de nouveaux partenaires et aussi de déterminer que différents domaines SH3 ciblent la même région riche en prolines, mais impliquent des résidus distincts. Ces résultats démontrent la variété des propriétés de liaison démontrées par la PRR d’Itch et sa préférence marquée pour l’Endophiline. Parmi les partenaires identifiés, Grb2 (Growth factor receptor-bound protein 2) est particulièrement intéressant en raison de son rôle crucial dans la signalisation cellulaire. Nous avons démontré ici qu’Itch ubiquityle Grb2, mais ne cause pas sa dégradation, contrairement à l’Endophiline. Nos travaux démontrent que la PRR d’Itch est versatile quant à ses interactions et leurs conséquences.