Biocompatibilité des microcapsules d'alginate : purification d'alginate, réaction immunitaire de l'hôte et protection du receveur

L’immuno-isolation des îlots de Langerhans est proposée comme moyen d’effectuer des transplantations sans prise d’immunosuppresseurs par le patient. Cette immuno-isolation, par l’entremise d’une microcapsule composée d’alginate et de poly-L-lysine (microcapsule APA), protège le greffon d’une éventuelle attaque du système immunitaire du receveur grâce à sa membrane semi-perméable. Cette membrane empêche le système immunitaire du receveur de pénétrer la microcapsule tout en laissant diffuser librement les nutriments, le glucose et l’insuline. Avant l’application de cette technique chez l’humain, quelques défis doivent encore être relevés, dont la biocompatibilité de ce système. La biocompatibilité fait ici référence à la biocompatibilité du biomatériau utilisé pour la fabrication des microcapsules, l’alginate, mais aussi la biocompatibilité des microcapsules reliée à leur stabilité. En effet, il a été remarqué que, lors d’implantation in vivo de microcapsules fabriquées avec de l’alginate non purifiée, ceci induisait un phénomène nommé Réaction de l’Hôte contre la Microcapsule (RHM). De plus, il est connu que la stabilité des microcapsules APA peut influencer leur biocompatibilité puisqu’une microcapsule endommagée ou brisée pourrait laisser s’échapper les cellules du greffon chez le receveur. Nous croyons qu’une compréhension des processus d’initiation de la RHM en fonction de l’efficacité des procédés de purification d’alginate (et donc des quantités de contaminants présents dans l’alginate) ainsi que l’augmentation de la stabilité des microcapsules APA pourront améliorer la biocompatibilité de ce dispositif, ce que tente de démontrer les résultats présentés dans cette thèse. En effet, les résultats obtenus suggèrent que les protéines qui contaminent l’alginate jouent un rôle clé dans l’initiation de la RHM et qu’en diminuant ces quantités de protéines par l’amélioration des procédés de purification d’alginate, on améliore la biocompatibilité de l’alginate. Afin d’augmenter la stabilité des microcapsules APA, nous décrivons une nouvelle technique de fabrication des microcapsules qui implique la présence de liaisons covalentes. Ces nouvelles microcapsules APA réticulées sont très résistantes, n’affectent pas de façon négative la survie des cellules encapsulées et confinent les cellules du greffon à l’intérieur des microcapsules. Cette dernière caractéristique nous permet donc d’augmenter la biocompatibilité des microcapsules APA en protégeant le receveur contre les cellules du greffon.

Adaptations de la méthode de purification d’ARN par affinité avec l’étiquette ARiBo

Dans les dernières années, une explosion de la recherche sur les ARN a eu lieue à cause de nombreuses découvertes démontrant l’importance de l’ARN dans plusieurs processus biologiques. Ainsi, de grandes quantités d’ARN sont devenues indispensables au bon déroulement de plusieurs études, notamment pour la biologie structurale et la caractérisation fonctionnelle. Cependant, il existe encore peu de méthodes de purification simples, efficaces, fiables et produisant un ARN sous forme native. Dans les dernières années, le laboratoire Legault a mis au point une méthode de purification par affinité utilisant une étiquette ARiBo pour la purification d’ARN transcrits in vitro par la polymérase à ARN du phage T7. Cette méthode de purification d’ARN a été spécifiquement développée pour maximiser la pureté et le rendement. De plus, elle est très rapide et fonctionne avec plusieurs types d’ARN. Cependant, comme plusieurs autres méthodes de purification, cette méthode produit des ARN avec des extrémités 5′ hétérogènes. Dans ce mémoire, des solutions sont proposées pour remédier au problème d’hétérogénéité en 5ʹ′ des ARN transcrits avec la polymérase à ARN du phage T7 et purifiés par la méthode ARiBo. La première solution consiste à choisir la séquence en 5′ parmi celles des 32 séquences testées qui ne présentent pas d’hétérogénéité en 5ʹ′. La seconde solution est d’utiliser une étiquette clivable en 5ʹ′ de l’ARN d’intérêt, tel que le ribozyme hammerhead, déjà utilisée pour ce genre d’application, ou le système CRISPR/Cse3 que nous proposons dans l’article présenté dans ce mémoire. De plus, nous avons adapté la méthode ARiBo pour rendre possible la purification d’un long ARN de 614 nt, le polycistron miR-106b-25. Nous avons également démontré la possibilité d’utiliser la méthode ARiBo pour l’isolation de protéines qui se lient à un ARN donné, le précurseur de miRNA pre-miR-153-2. En conclusion, ce mémoire démontre la possibilité d’adapter la méthode ARiBo à plusieurs applications.

Why human islets die? analysis of death signaling pathways during isolation and following cytokine treatments

RESUME Le diabète de type 1 se définit comme un désordre métabolique d'origine auto-immune qui aboutit à la destruction progressive et sélective de la cellule ß-pancréatique sécrétrice d'insuline. Cette maladie représente 10 % des cas de diabète enregistrés dans la population mondiale, et touche les jeunes de moins de 20 ans. Le traitement médical par insulinothérapie corrige le manque d'hormone mais ne prévient pas les nombreuses complications telles que les atteintes cardiaques, neurologiques, rénales, rétiniennes, et les amputations que la maladie provoque. Le remplacement de la cellule ß par transplantation d'îlots de Langerhans est une alternative prometteuse au traitement médical du diabète de type 1. Cependant la greffe d'îlots est encore un traitement expérimental et ne permet pas un contrôle efficace de la glycémie au long terme chez les patients transplantés, et les raisons de cet échec restent mal comprises. L'obstacle immédiat qui se pose est la purification d'un nombre suffisant d'îlots viables et la perte massive de ces îlots dans les premières heures suite à la greffe. Cette tendance presque systématique de la perte fonctionnelle du greffon immédiatement après la transplantation est connue sous le terme de « primary graft non-function » (PNF). En effet, la procédure d'isolement des îlots provoque la destruction des composantes cellulaires et non cellulaires du tissu pancréatique qui jouent un rôle déterminant dans le processus de survie de l'îlot. De plus, la transplantation elle-même expose les cellules à différents stress, notamment le stress par les cytokines inflammatoires qui encourage la mort cellulaire par apoptose et provoque par la suite le rejet de la greffe. L'ensemble de ces mécanismes aboutit a une perte de la masse d'îlot estimée a plus de 60%. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à définir les voies majeures de stress qui régissent cette perte massive d'îlot par apoptose lors du processus d'isolement et suite à l'exposition immédiate aux cytokines. L'ensemble des résultats obtenus indique que plusieurs voies de signalisation intracellulaire sont recrutées qui s'activent de manière maximale très tôt lors des premières phases de l'isolement. La mise en culture des îlots deux jours permet aux voies activées de revenir aux taux de base. De ce fait nous proposons une stratégie dite de protection qui doit être 1) initiée aussitôt que possible lors de l'isolement des îlots pancréatiques, 2) devrait probablement bloquer l'activation de ces différentes voies de stress mis en évidence lors de notre étude et 3) devrait inclure la mise en culture des îlots purifiés deux jours après l'isolement et avant la transplantation. RESUME LARGE PUBLIC Le diabète est une maladie qui entraîne un taux anormalement élevé de sucre (glucose) dans le sang du à une insuffisance du pancréas endocrine à produire de l'insuline, une hormone qui régule la glycémie (taux de glucose dans le sang). On distingue deux types majeurs de diabètes; le diabète de type 1 ou juvénile ou encore appelé diabète maigre qui se manifeste souvent pendant l'enfance et qui se traduit par une déficience absolue en insuline. Le diabète de type 2 ou diabète gras est le plus fréquent, et touche les sujets de plus de 40 ans qui souffrent d'obésité et qui se traduit par une dysfonction de la cellule ß avec une incapacité à réguler la glycémie malgré la production d'insuline. Dans le diabète de type 1, la destruction de la cellule ß est programmée (apoptose) et est majoritairement provoquée par des médiateurs inflammatoires appelés cytokines qui sont produites localement par des cellules inflammatoires du système immunitaire qui envahissent la cellule ß-pancréatiques. Les cytokines activent différentes voies de signalisation parmi lesquelles on distingue celles des Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPKs) composées de trois familles de MAPKs: ERK1/2, p38, et JNK, et la voie NF-κB. Le traitement médical par injections quotidiennes d'insuline permet de contrôler la glycémie mais ne prévient pas les nombreuses complications secondaires liées à cette maladie. La greffe d'îlots de Langerhans est une alternative possible au traitement médical, considérée avantageuse comparée a la greffe du pancréas entier. En effet l'embolisation d'îlots dans le foie par injection intraportale constitue une intervention simple sans complications majeures. Néanmoins la technique de préparation d'îlots altère la fonction endocrine et cause la perte massive d'îlots pancréatiques. De plus, la transplantation elle-même expose la cellule ß à différents stress, notamment le stress par les cytokines inflammatoires qui provoque le rejet de greffon cellulaire. Dans la perspective d'augmenter les rendements des îlots purifiés, nous nous sommes intéressés à définir les voies majeures de stress qui régissent cette perte massive d'îlot lors du processus d'isolement et suite à l'exposition immédiate aux cytokines après transplantation. L'ensemble de ces résultats indique que le stress induit lors de l'isolement des îlots et celui des cytokines recrute différentes voies de signalisation intracellulaire (JNK, p38 et NF-κB) qui s'additionnent entre-elles pour altérer la fonction et la viabilité de l'îlot. De ce fait une stratégie doit être mise en place pour bloquer toute action synergique entre ces différentes voies activées pour améliorer la viabilité et la fonction de la cellule ß lors du greffon cellulaire. SUMMARY Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is an autoimmune disease characterized by the progressive and selective destruction of the pancreatic ß-cells that secrete insulin, leading to absolute insulin deficiency. T1DM accounts for about 10% of all diabetes cases, affecting persons younger than 20 years of age. Medical treatment using daily exogenous insulin injection corrects hormone deficiency but does not prevent devastating complications such as heart attack, neuropathy, kidney failure, blindness, and amputation caused by the disease. Pancreatic islet transplantation (PIT) is one strategy that holds promise to cure patients with T1DM, but purified pancreatic islet grafts have failed to maintain long-term glucose homeostasis in human recipients, the reasons for this failure being still poorly understood. There is however a more immediate problem with islet grafting that is dependent upon poor islet recovery from donors and early islet loss following the first hours of grafting. This tendency of islet grafts to fail to function within a short period after transplantation is termed primary graft non-function (PNF). Indeed, the islet isolation procedure itself destroys cellular and non-cellular components of the pancreas that may play a role in supporting islet survival. Further, islet transplantation exposes cells to a variety of stressful stimuli, notably pro-inflammatory cytokines that encourage ß-cell death by apoptosis and lead to early graft failure. Altogether these mechanisms lead to an estimated loss of 60% of the total islet mass. Here, we have mapped the major intracellular stress signaling pathways that may mediate human islet loss by apoptosis during isolation and following cytokine attack. We found that several stress pathways are maximally activated from the earliest stages of the isolation procedure. Culturing islet for two days allow for the activated pathways to return to basal levels. We propose that protective strategies should 1) be initiated as early as possible during isolation of the islets, 2) should probably target the activated stress pathways that we uncovered during our studies and 3) should include culturing islets for two days post-isolation and prior transplantation.

Étude du régulateur transcriptionnel AtWhy1 chez Arabidopsis thaliana

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude du régulateur transcriptionnel AtWhy1 chez Arabidopsis thaliana

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Paracoccin from Paracoccidioides brasiliensis; purification through affinity with chitin and identification of N-acetyl-beta-D-glucosaminidase activity

The dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis is the causative agent of paracoccidioidomycosis, the most frequent systemic mycosis in Latin America. Our group has been working with paracoccin, a P. brasiliensis lectin with MM 70 kDa. which is purified by affinity, with immobilized N-acetylglucosamine (GlcNAc). Paracoccin has been described to play a role in fungal adhesion to extracellular matrix components and to induce high and persistent levels or TNF alpha. and nitric oxide production by macrophages. In the cell wall, paracoccin colocalizes with the beta-1,4-homopolymer of GlcNAc into the budding sites of the P. brasiliensis yeast cell. In this paper we present a protocol for the chitin-affinity purification or paracoccin. This procedure provided higher yields than those achieved by means of the technique based oil the affinity of this lectin with GlcNAc and had an impact on downstream assays. SDS-PAGE and Western blot analysis revealed similarities between the N-acetylglucosamine- and chitin-bound fractions, confirmed by MALDI-TOF-MS of trypsinic peptides. Western blot of two-dimensional gel electrophoresis of the yeast extract showed a major spot with M(r) 70000 and pl approximately 5.63. Moreover, an N-acetyl-beta-D-glucosaminidase activity was reported for paracoccin, thereby providing new insights into the mechanisms that lead to cell wall remodelling and opening new perspectives for its structural characterization. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons. Ltd.

Purification and Biochemical Properties of a Glucose-Stimulated beta-D-Glucosidase Produced by Humicola grisea var. thermoidea Grown on Sugarcane Bagasse

The effect of several carbon sources on the production of mycelial-bound beta-glucosidase by Humicola grisea var. thermoidea in submerged fermentation was investigated. Maximum production occurred when cellulose was present in the culture medium, but higher specific activities were achieved with cellobiose or sugarcane bagasse. Xylose or glucose (1%) in the reaction medium stimulated beta-glucosidase activity by about 2-fold in crude extracts from mycelia grown in sugarcane bagasse. The enzyme was purified by ammonium sulfate precipitation, followed by Sephadex G-200 and DEAE-cellulose chromatography, showing a single band in PAGE and SDS-PAGE. The beta-glucosidase had a carbohydrate content of 43% and showed apparent molecular masses of 57 and 60 kDa, as estimated by SDS-PAGE and gel filtration, respectively. The optimal pH and temperature were 6.0 and 50 degrees C, respectively. The purified enzyme was thermostable up to 60 min in water at 55 degrees C and showed half-lives of 7 and 14 min when incubated in the absence or presence of 50 mM glucose, respectively, at 60 degrees C. The enzyme hydrolyzed p-nitrophenyl-beta-D-glucopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-galactopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-fucopyranoside, p-nitrophenyl-beta-D-xylopyranoside, o-nitrophenyl-beta-D-galactopyranoside, lactose, and cellobiose. The best synthetic and natural substrates were p-nitrophenyl-beta-D-fucopyranoside and cellobiose, respectively. Purified enzyme activity was stimulated up to 2-fold by glucose or xylose at concentrations from 25 to 200 mM. The addition of purified or crude beta-glucosidase to a reaction medium containing Trichoderma reesei cellulases increased the saccharification of sugarcane bagasse by about 50%. These findings suggest that H. grisea var. thermoidea beta-glucosidase has a potential for biotechnological applications in the bioconversion of lignocellulosic materials.

Nouveaux drames sacrés : la Nativité, la Purification, la fuite en Égypte (2e éd.) / par l'auteur de "Marie, scènes et tableaux de sa vie divine" [Mlle S. Bigot] ; [avant-propos par J. Aymard]

Comprend : La Nativité : [drame historique en 3 tableaux] - La Purification : [drame historique en 1 acte] - La fuite en Égypte : [drame historique en 3 tableaux]

The production, purification and characterisation of two novel alpha-D-mannosidases from Aspergillus phoenicis

1,6-alpha-D-Mannosidase from Aspergillits phoenicis was purified by anion-exchange chromatography, chromatofocussing and size-exclusion chromatography. The apparent molecular weight was 74 kDa by SDS-PAGE and 81 kDa by native-PAGE. The isoelectric point was 4.6. 1,6-alpha-D-Mannosidase had a temperature optimum of 60 degrees C, a pH optimum of 4.0-4.5. a K-m of 14 mM with alpha-D-Manp-(1 -> 6)-D-Manp as substrate. It was strongly inhibited by Mn2+ and did not need Ca2+ or any other metal cofactor of those tested. The enzyme cleaves specifically (1 -> 6)-linked mannobiose and has no activity towards any other linkages, p-nitrophenyl-alpha-D-mannopyranoside or baker's yeast mannan. 1,3(1,6)-alpha-D-Mannosidase from A. phoenicis was purified by anion-exchange chromatography, chromatofocus sing and size-exclusion chromatography. The apparent molecular weight was 97 kDa by SDS-PAGE and 110 kDa by native-PAGE. The 1,3(1,6)-alpha-D-mannosidase enzyme existed as two charge isomers or isoforms. The isoelectric points of these were 4.3 and 4.8 by isoelectric focussing. It cleaves alpha-D-Manp-(1 -> 3)-D-Manp 10 times faster than alpha-D-Manp-(1 -> 6)-D-Manp, has very low activity towards p-nitrophenyl-alpha-D-mannopyranoside and baker's yeast mannan, and no activity towards alpha-D-Manp-(1 -> 2)-D-Manp. The activity towards (1 -> 3)-linked mannobiose is strongly activated by 1 mM Ca2+ and inhibited by 10 mM EDTA, while (1 -> 6)-activity is unaffected, indicating that the two activities may be associated with different polypeptides. It is also possible that one polypeptide may have two active sites catalysing distinct activities. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Purification and structural characterisation of (1 -> 3 ; 1 -> 6)-beta-D-glucans (botryosphaerans) from Botryosphaeria rhodina grown on sucrose and fructose as carbon sources: a comparative study

Two botryosphaerans, exopolysaccharides (EPS) secreted by the ascomyceteous fungus Botryosphaeria rhodina, when grown on sucrose and fructose as sole carbon sources, were structurally compared after their isolation from the culture medium. Both EPS were submitted to trypsin digestion, and eluted as a single peak on gel filtration. Total acid hydrolysis yielded only glucose, and data from methylation analysis and Smith degradation indicated that both EPS constituted a main chain of glucopyranosyl beta(1 -> 3) linkages substituted at O-6. The products obtained after partial acid hydrolysis demonstrated side chains consisting of glucosyl- and gentiobiosyl- linked beta(1 -> 6) residues. C-13-NMR spectroscopy studies showed that all glucosidic linkages were of the beta-configuration. The carbon source affected the side chain structures of botryosphaeran but not the main chain makeup. Sucrose produced less branching (21%) than fructose (31%). (c) 2005 Published by Elsevier Ltd.

Purification and partial characterization of cathepsin D from porcine (Sus scrofa) liver using affinity chromatography

Cathepsin D, a lysosomal aspartic protease, has been purified from porcine liver using a combination of pepstatin-A agarose and Affi-Gel Blue affinity chromatography, followed by size-exclusion chromatography. The purified protein consists of two polypeptide chains of 15 and 30 kDa, and has an isoelectric point of 6.8. Porcine liver cathepsin D has maximum activity at pH 2.5-3.0 as determined by its activity against hemoglobin, with a K-cat of 14.3 s(-1) and a k(cat)/K-M of 2.70 x 10(6) s(-1) M-1 as determined by the hydrolysis of a fluorogenic peptide substrate.

A novel xylan degrading beta-D-xylosidase: purification and biochemical characterization

Aspergillus ochraceus, a thermotolerant fungus isolated in Brazil from decomposing materials, produced an extracellular beta-xylosidase that was purified using DEAE-cellulose ion exchange chromatography, Sephadex G-100 and Biogel P-60 gel filtration. beta-xylosidase is a glycoprotein (39 % carbohydrate content) and has a molecular mass of 137 kDa by SDS-PAGE, with optimal temperature and pH at 70 A degrees C and 3.0-5.5, respectively. beta-xylosidase was stable in acidic pH (3.0-6.0) and 70 A degrees C for 1 h. The enzyme was activated by 5 mM MnCl2 (28 %) and MgCl2 (20 %) salts. The beta-xylosidase produced by A. ochraceus preferentially hydrolyzed p-nitrophenyl-beta-d-xylopyranoside, exhibiting apparent K-m and V-max values of 0.66 mM and 39 U (mg protein)(-1) respectively, and to a lesser extent p-nitrophenyl-beta-d-glucopyranoside. The enzyme was able to hydrolyze xylan from different sources, suggesting a novel beta-d-xylosidase that degrades xylan. HPLC analysis revealed xylans of different compositions which allowed explaining the differences in specificity observed by beta-xylosidase. TLC confirmed the capacity of the enzyme in hydrolyzing xylan and larger xylo-oligosaccharides, as xylopentaose.

Bacterial resistance to vancomycin: Overproduction, purification, and characterization of VanC2 from Enterococcus casseliflavus as a d-Ala-d-Ser ligase

The VanC phenotype for clinical resistance of enterococci to vancomycin is exhibited by Enterococcus gallinarum and Enterococcus casseliflavus. Based on the detection of the cell precursor UDP-N-acetylmuramic acid pentapeptide intermediate terminating in d-Ala-d-Ser instead of d-Ala-d-Ala, it has been predicted that the VanC ligase would be a d-Ala-d-Ser rather than a d-Ala-d-Ala ligase. Overproduction of the E. casseliflavus ATCC 25788 vanC2 gene in Escherichia coli and its purification to homogeneity allowed demonstration of ATP-dependent d-Ala-d-Ser ligase activity. The kcat/Km2 (Km2 = Km for d-Ser or C-terminal d-Ala) ratio for d-Ala-d-Ser/d-Ala-d-Ala dipeptide formation is 270/0.69 for a 400-fold selection against d-Ala in the C-terminal position. VanC2 also has substantial d-Ala-d-Asn ligase activity (kcat/Km2 = 74 mM−1min−1).

d-Ribulose-5-Phosphate 3-Epimerase: Cloning and Heterologous Expression of the Spinach Gene, and Purification and Characterization of the Recombinant Enzyme1

We have achieved, to our knowledge, the first high-level heterologous expression of the gene encoding d-ribulose-5-phosphate 3-epimerase from any source, thereby permitting isolation and characterization of the epimerase as found in photosynthetic organisms. The extremely labile recombinant spinach (Spinacia oleracea L.) enzyme was stabilized by dl-α-glycerophosphate or ethanol and destabilized by d-ribulose-5-phosphate or 2-mercaptoethanol. Despite this lability, the unprecedentedly high specific activity of the purified material indicates that the structural integrity of the enzyme is maintained throughout isolation. Ethylenediaminetetraacetate and divalent metal cations did not affect epimerase activity, thereby excluding a requirement for the latter in catalysis. As deduced from the sequence of the cloned spinach gene and the electrophoretic mobility under denaturing conditions of the purified recombinant enzyme, its 25-kD subunit size was about the same as that of the corresponding epimerases of yeast and mammals. However, in contrast to these other species, the recombinant spinach enzyme was octameric rather than dimeric, as assessed by gel filtration and polyacrylamide gel electrophoresis under nondenaturing conditions. Western-blot analyses with antibodies to the purified recombinant enzyme confirmed that the epimerase extracted from spinach leaves is also octameric.