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La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire chronique du système nerveux central caractérisée par l’infiltration de cellules immunitaires et par la présence de lésions démyélinisantes dans le système nerveux central (SNC) des patients. Un événement clef dans la maladie est la perte d’intégrité des barrières protégeant le système nerveux central (SNC) qui permet la migration des cellules immunitaires, dont les cellules B, vers celui-ci depuis le sang. La migration est contrôlée par différents paramètres dont l’expression de molécules favorisant l’adhésion aux cellules endothéliales constituant les barrières du SNC. Des données protéomiques générées par notre laboratoire nous ont permis d’identifier la galectin-3, une protéine pro-inflammatoire, comme étant potentiellement impliquée dans la migration des cellules B vers le SNC et pouvant influer leur pathogénicité. Les résultats de ce mémoire montrent que chez les donneurs sains la galectin-3 est exprimée à la surface par les cellules B du sang total ainsi que par les cellules B effectrices in vitro. Elle est également présente dans le surnageant de ces dernières. De plus, les cellules galectin-3+ expriment davantage de cytokines pro-inflammatoires que les cellules galectin-3- in vitro. Cependant, la stimulation des cellules B effectrices en présence de galectin-3 exogène induit une diminution temporaire de l’expression de l’IL-6 et de l’IFN-γ. D’autre part, nous avons démontré que la galectin-3 exogène peut se lier à la surface des cellules B toutefois elle n’influence pas leur migration à travers les modèles in vitro des barrières du SNC. Nous avons par la suite mis en évidence que la galectin-3 était présente dans le liquide céphalo-rachidien des patients SEP. De plus la concentration en galectin-3 dans le sérum de ces derniers est plus élevée que celle des donneurs sains. Enfin nous avons démontré que les cellules B des patients SEP exprimaient davantage de galectin-3 à la surface que celles des donneurs sains. Pour conclure, les données ne permettent pas de supporter l’hypothèse selon laquelle la galectin-3 favorise la migration à travers les barrières du SNC. De plus, l’influence de la galectin-3 sur la pathogénicité des cellules B in vitro semble dépendre de sa concentration dans le milieu. Mais l’augmentation de son expression chez les patients suggère une implication dans la SEP.

Mots-clés : sclérose en plaques , système nerveux central , barrières du système nerveux central , migration , cellules B , galectin-3
Les anomalies du tube neural (ATN) comme spina bifida, craniorachischisis et anencéphalie, constituent les malformations congénitales les plus communes qui touchent le système nerveux central. Malgré l’effet protecteur de l’acide folique dans 50-70% des cas, ces anomalies font toujours leur apparition dans 1 à 2 nouveau-nés par 1000 naissances. Plusieurs études montrent que les gènes de la voie de polarité cellulaire planaire (PCP) sont impliqués dans le développement embryonnaire comme la migration cellulaire et la convergence et extension. La souris Looptail (Lp) était la première mutante à impliquer un gène de la voie PCP, appelé Vangl2, dans la pathogenèse des ATN chez les mammifères. Dans la présente étude, nous avons investigué une souris mutante de Vangl2 appelée Curly Bob induite par mutagénèse chimique à l’Ethyl-Nitroso-Urée (ENU). La mutation faux-sens induit un changement de l’acide aminé à la position I268 de la protéine Vangl2. Cette mutation est de nature héréditaire semi dominante chez les souris hétérozygotes ayant comme caractéristiques phénotypiques, une queue bouclée, un secouement de tête et un ‘comportement de tours en ronds’. Nous avons aussi remarqué qu’un faible pourcentage de femelles hétérozygotes ne développe pas d’ouverture vaginale. Les embryons homozygotes développent une forme sévère d’ATN et des défauts de PCP sévères dans les cellules ciliées de la cochlée et du système vestibulaire. Cette mutation interagit génétiquement avec l’allèle Lp (Vangl2S464N) dans le développement du tube neural et la polarité des cellules ciliées de l’oreille interne. Le niveau d’expression de la variante de Vangl2I268N mutée chez les homozygotes est bas dans les tissus du système nerveux analysés. Cette mutation affecte aussi l’interaction de Vangl2 avec Dishevelled3.  La nouvelle mutante décrite dans cette étude, constitue un modèle important afin de disséquer plus précisément le rapport structure-fonction de Vangl2 dans le développement du tube neural et l’établissement de la polarité dans les cellules sensorielles de l’oreille interne.

Mots-clés : Anomalies du tube neural , Vangl2 , Polarité cellulaire planaire , Cellules sensorielles de l’oreille interne
La sclérose en plaques (SEP) est une maladie chronique inflammatoire du système nerveux central (SNC). Elle est caractérisée par des lésions de démyélinisation et des infiltrations de cellules immunitaires dans le SNC. Notre laboratoire a identifié l’interleukine 15 (IL-15), une cytokine pro-inflammatoire, comme un effecteur potentiel de la SEP. Nous avons montré que cette cytokine est exprimée à des niveaux plus élevés dans le sang et dans les lésions de patients atteints de la SEP. Les mécanismes par lesquels l’IL-15 participe à la pathogenèse de la SEP sont encore mal connus. Le but de ce projet, était de déterminer l’effet d’une élévation périphérique d’IL-15 sur le développement d’un modèle animal de la SEP, l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Nous avons aussi déterminé le phénotype des cellules immunes qui peuvent répondent à l’IL-15. Nous avons injecté l’IL-15 pendant 8 jours à des souris EAE et avons suivi leur score clinique. Le SNC et la rate ont été récupérés pour les analyses de cytométrie. Nos résultats montrent que les injections d’IL-15 en périphérie augmentaient la sévérité de l’EAE et la fréquence des lymphocytes T CD8 et des cellules NK en périphérie. Les injections d’IL-15 ont eu tendance à augmenter la fréquence des cellules NK ayant infiltré le SNC. Ces cellules ont aussi démontré une tendance à exprimer une chaine clé du récepteur à l’IL-15 en plus grande quantité. Nos travaux ont démontré qu’une élévation de la concentrations d’IL-15 en périphérie augmentent la sévérité de l’EAE et altèrent les propriétés des cellules immunitaires en périphérie et dans le SNC.

Mots-clés : Sclérose en plaques , EAE , Interleukine 15 , Infiltrations cellulaires , Système nerveux central , Cellule NK
L’avancée en âge est associée à des modifications importantes sur le sommeil. Cependant, peu d’études ont évalué comment le sexe module les effets du vieillissement sur le sommeil, et les résultats obtenus sont divergents. L’objectif de cette étude vise à identifier les variables de sommeil (variables polysomnographiques et EEG quantifié), permettant de classifier 299 participants âgés entre 20 et 70 ans, selon l’âge (jeunes : 20-40 ans ou plus âgés : 41-70 ans) et le sexe (femmes ou hommes), à l’aide de l’apprentissage machine. Les résultats obtenus pour la classification selon le groupe d’âge montrent une précision de décodage à 96%, avec un faible pourcentage d’erreur et nécessite une combinaison de 19 attributs. On note que l’amplitude et la pente Z-négative des oscillations lentes ainsi que le rapport alpha/sigma se manifestent dans 90 à 100% des meilleures combinaisons pour la classification selon l’âge. La précision de décodage obtenue pour la classification selon le sexe diminue à 72% et nécessite une combinaison de 15 attributs. On observe que la latence au sommeil, la puissance spectrale absolue en alpha, le rapport de puissance thêta/alpha ainsi que la fréquence des fuseaux sont les attributs rencontrés entre 7 et 9 fois dans les meilleures combinaisons pour la classification selon le sexe. Les femmes se démarquent des hommes avec un pourcentage de classification de 87% contre 57% pour ces derniers. La précision de décodage obtenue pour la classification des sujets selon 4 classes (jeunes femmes, jeunes hommes, femmes plus âgées et hommes plus âgés) est de 71%, soit seulement 1% de moins que celle obtenue pour la classification selon le sexe. Considérant que la classification adéquate attribuable au hasard pour deux classes est de 50% et que celle pour quatre classes est de 25%, l’algorithme montre une performance nettement supérieure à classifier selon l’âge et le sexe que selon le sexe seul. On note que la puissance spectrale absolue en sigma, l’amplitude des fuseaux de sommeil de même que l’amplitude, la fréquence ainsi que la pente Z-négative des OL sont présentes dans toutes les meilleures combinaisons pour la classification selon l’âge et le sexe. Encore une fois la précision de décodage est supérieure chez les femmes. Les femmes âgées montrent une précision de décodage de 87%, soit plus de 20% supérieur aux résultats obtenus pour la classification des jeunes femmes, des jeunes hommes et des hommes âgés. Les résultats de cette étude confirment qu’il est possible de classifier les participants selon l’âge et le sexe à partir de leurs caractéristiques de sommeil mais qu’il est plus facile de classifier les sujets en fonction de l’âge que selon le sexe. Bien que les meilleures combinaisons de classification incluent des variables polysomnographiques, les variables quantifiées de l’EEG (variables spectrales et caractéristiques des oscillations en SL) se retrouvent plus fréquemment dans les meilleures combinaisons suggérant que la synchronie cérébrale soit un facteur clef dans les différences d’âges et de sexe sur le sommeil.

Mots-clés : EEG , Sommeil , Vieillissement , Différences sexuelles , Apprentissage machine
Les angiopoïétines (Ang1 et Ang2) sont des protéines reconnues pour leur implication dans le processus angiogénique. La découverte de leur récepteur (Tie2) à la surface des neutrophiles a permis d’étudier leur rôle dans certaines activités pro-inflammatoires des neutrophiles comme leur adhésion aux cellules endothéliales (CE), l’augmentation de leur viabilité et la synthèse et relâche de diverses cytokines. Récemment, il a été démontré que les neutrophiles peuvent relâcher des Neutrophil Extracellular Traps (NETs), des filaments d’ADN sous forme de toile en réponse à une infection ou à l’inflammation. Puisque les angiopoïétines ont la capacité d’activer les neutrophiles, nous avons voulu déterminer leur effet sur la relâche de NETs, et le rôle de ceux-ci dans des situations pro-inflammatoires et pro-angiogéniques in vitro. Des neutrophiles humains ont été isolés à partir de sang de donneurs sains en accord avec le comité d’éthique de l’Institut de cardiologie de Montréal. Nous avons observé que l’Ang1 et l’Ang2, seules ou combinées (10 nM; 3 heures) augmentent la relâche de NETs (≈2,5 fois) comparativement aux neutrophiles stimulés au PBS. Cette NETose est dépendante du récepteur Tie2, et requiert la participation des voies de signalisation PI3K, p38 et p42/44 MAPK, de la production de dérivés réactifs de l’oxygène (ROS), de la relâche du calcium intracellulaire, et de l’activation de la protéine arginine déiminase 4 (PAD4). Ces NETs isolés induisent l’activation des neutrophiles et des CE, menant à l’adhésion des neutrophiles à la matrice extracellulaire humaine (hECM) et à des CE provenant des veines de cordons ombilicaux humains (HUVEC). Ces NETs induisent aussi la formation in vitro de tubules de type capillaire chez les HUVEC. Cette étude est la première à rapporter la capacité des deux angiopoïétines à induire la production de NETs et leur contribution dans les activités pro-inflammatoires et pro-angiogéniques des angiopoïétines.

Mots-clés : Neutrophiles , Neutrophil Extracellular Traps (NETs) , Angiopoïétines , Cellules endothéliales , Cytokines , Molécules d'adhésion , Activation cellulaire , Chimiotaxie , Inflammation , Angiogenèse , Humain
Ce mémoire présente une technique permettant d’implémenter les surfaces des électrodes pour optimiser les connexions des neurones. Il a été précédemment démontré que des billes micrométriques chargées positivement stimulent la formation de jonctions synaptiques sur leur surface. Il a été suggéré par le Dr Santiago Costantino qu’il était possible de lier ces billes sur les surfaces des électrodes en utilisant la liaison entre la biotine et la streptavidine. Mais, ces liaisons étant trop faibles pour lier les billes efficacement, il a été ensuite suggéré par le Dr Costantino de recréer des jonctions synaptiques en utilisant d’autres structures conductrices similaires aux billes. Ces structures sont réalisées en utilisant un laser Ti:Sa à 800nm qui permet la photo-réduction à deux photons de structures micrométriques d’argent dans un polymère de polyvinylpyrrolidone (PVP). Ces structures ont une hauteur moyenne de 4.5±0.6µm et un diamètre moyen à mi-hauteur de 8.8±1.6µm. Leur résistivité est de 4x10-3 Ω·m. L’analyse de la synaptophysine et de la PSD95, deux protéines largement retrouvées dans les régions pré et post-synaptiques, montre une accumulation significative autour des structures. Ce qui confirme que les structures de PVP et d’argent stimulent la formation de jonctions synaptiques et permettent l’optimisation des connexions neuronales sur des électrodes.

Mots-clés : Électrode , neurone , polymère , photo-réduction , polymérisation à deux photons , neuron
Ce mémoire est divisé en deux parties principales qui portent sur 1) la spectroscopie proche infrarouge (NIRS) et l’analyse de son signal, et 2) le design et le développement d’une sonde NIRS multimodale destinée à la mesure du métabolisme cérébral chez le nouveau-né. La NIRS repose sur la mesure des propriétés optiques d’un tissu, principalement l’absorption (μa) et la diffusion (μs') de la lumière à travers le tissu. Ces propriétés optiques sont par la suite utilisées pour déterminer les concentrations de l’hémoglobine oxygénée et désoxygénée du tissu. Ces techniques ont un potentiel élevé pour monitorer la santé cérébrale au chevet du nouveau-né.   La première partie du mémoire porte sur la description de techniques NIRS particulièrement utiles pour les applications néonatales. Ces modalités permettent entre autres d’extraire la saturation de l’hémoglobine en oxygène et la perfusion systémique du tissu. Ces paramètres ont été mesurés chez le très grand prématuré et ont permis de démontrer des différences significatives entre des enfants souffrant de complications hémorragiques et des enfants sains contrôles. Ces comparaisons ont été observées à l’aide d’une analyse en ondelettes exploitant le plan temps-fréquence. Alors que le Chapitre 1 détaille le fonctionnement des technologies NIRS et les méthodes d’analyse dans le plan temps-fréquence, les résultats de l’étude chez le très grand prématuré sont décrits dans le Chapitre 2 qui présente la version de l’article soumis à la revue Scientific Reports (Nature Publishing Group). Le Chapitre 3 présente une discussion générale sur cette étude et le contenu du Chapitre 1 et 2. La seconde partie du mémoire (Chapitre 4) porte sur le design et le développement d’une sonde multimodale combinant la NIRS résolue en fréquence et la spectroscopie de corrélation diffuse. La sonde permet la mesure de la saturation de l’hémoglobine cérébrale en oxygène et un indice de flux sanguin cérébral qui servent à dériver un indice du métabolisme cérébral. Cette sonde est destinée au monitoring de la santé cérébrale au chevet du nouveau-né.

Mots-clés : Néonatologie , Imagerie cérébrale , Spectroscopie proche infrarouge (NIRS) , Transformée en ondelettes , Prématurité , Traitement de signal , Hémorragie
En bas âge, les enfants exposés au VIH mais non infectés (ENI) ont des risques de morbidité et de mortalité plus élevés. Des perturbations dans le profil immunitaire ont été mises en évidence et associées, en outre, aux paramètres maternels relatifs à l’infection au VIH y compris l’exposition au VIH, aux agents antirétroviraux et au milieu placentaire pro-inflammatoire. Ici, nous avons caractérisé le compartiment cellulaire B et la réponse vaccinale antitétanique d’enfants ENI durant leur 1re année de vie.  Les enfants ENI (n = 68) de la cohorte du CMIS ont été stratifiés selon le zénith de la charge virale (CV; ≤40 vs. >40 copies/ml plasma) et le nadir du compte de CD4 (<500 vs. ≥500 cellules/mm3) de la mère en grossesse. Les nouveau-nés ont reçu une prophylaxie (AZT/3TC) 12 h après la naissance et jusqu'à leur 4e ou 6e semaine d’âge. Les cellules mononucléées de sang ont été isolées à la naissance, à 6 et à 12 mois d’âge. Les sous-populations de cellules B (naïves; transitionnelles T1/T2; plasmablastes; mémoires classiques, activées et atypiques) ont été analysées par cytométrie en flux grâce à un marquage pour CD10, CD20, CD21, CD27 et l’IgM de surface. Les cellules B spécifiques au tétanos et la capacité de sécrétion d'IgG de la fraction mémoire ont été étudiées à l’aide d’oligomères fluorescents du fragment C du toxoïde tétanique (TTCF) et d’une détection immunoenzymatique des IgG par ELISpot.  Les nourrissons nés de mères avec une CV détectable en grossesse avaient une proportion élevée de plasmablastes (p=0,0449) et diminuée de cellules B CD19+ (p=0,0174) à la naissance en plus d'une proportion accrue de cellules B mémoires classiques IgM+ à 12 mois (p=0,0367). Ceux dont les mères avaient une immunité lymphocytaire T CD4+ altérée en grossesse (<500 cellules/mm3) présentaient des fréquences augmentées de plasmablastes (p=0,0458) et de cellules B mémoires activées IgM+ (p=0,0071) à la naissance et à 6 mois de vie respectivement. Ces résultats suggèrent une maturation précoce du compartiment cellulaire B et une altération dans la commutation de classe chez les bambins nés de mères avec une CV détectable et/ou un compte de CD4 sous-optimal. Aucune différence majeure n'a été notée dans la réponse vaccinale antitétanique des enfants ENI. Dans l’ensemble, nos résultats indiquent que la gravité des paramètres maternels en terme de CV et de compte de CD4 n’a que peu d'impact sur l'ontogénie des cellules B chez les enfants ENI et leur capacité à répondre à une vaccination.

Mots-clés : VIH , Enfants exposés non infectés , Tétanos , Réponse vaccinale
Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de nombreuses infections nosocomiales dans le monde. Chez les personnes atteintes de fibrose kystique les infections pulmonaires causées par cette bactérie sont la principale cause de morbidité et de mortalité, et développer de nouveaux agents anti-pyocyaniques, capables de combattre efficacement et durablement ce pathogène, est aujourd’hui une nécessité si l’on veut améliorer la qualité et l’espérance de vie de ces personnes. Pour cela, le peptidoglycane fait partie des cibles privilégiées dans le développement d’agents antibactériens, étant donné le rôle essentiel de ce polymère dans la survie bactérienne. Les Mur ligases (MurC, MurD, MurE et MurF), une famille d’enzymes très similaires ayant un rôle essentiel dans la voie de biosynthèse du peptidoglycane, ne sont aujourd’hui ciblées par aucun antibiotique et constituent des cibles prometteuses pour le développement d’agents antibactériens performants et durables qui cibleraient plusieurs d’entre elles. Dans cette étude, les Mur ligases de Pseudomonas aeruginosa ont été purifiées et utilisées comme cibles dans une stratégie innovante permettant de sélectionner des peptides ayant une affinité pour les 4 Mur ligases. Pour cela, deux banques peptidiques ont été criblées à l’aide d’une version optimisée de la technique de présentation phagique et 6 peptides sélectionnés ont été évalués pour leur affinité spécifique aux Mur ligases.

Mots-clés : Pseudomonas aeruginosa , Fibrose kystique , Peptidoglycane , Mur ligase , Présentation phagique , Peptides inhibiteurs , Multi-cibles , Peptidoglycan
La réplication normale de l’ADN chez Escherichia coli débute à oriC. Cependant, pendant la transcription, certains facteurs (rnhA-, surenroulement négatif) peuvent favoriser la formation d’un R-loop, une structure trimérique d’ADN-ARN qui peut servir d’origine oriK pour la réplication stable et constitutive de l’ADN (cSDR). Des évidences génétiques suggèrent que les problèmes de croissance, de ségrégation et de filamentation du double mutant topA topB sont partiellement dus à la réplication cSDR. Afin de confirmer cette observation, ainsi que de comprendre le rôle régulateur des topoisomérases 1A durant la réplication dépendante des R-loops, nous avons développé une nouvelle technique permettant la détection et la mesure du cSDR in vivo à un niveau cellulaire. La croissance des cellules en présence de spectinomycine inhibe la réplication initiée à oriC sans affecter le cSDR. La synthèse d’ADN est alors mesurée par l’incorporation de l’EdU (5-ethynyl-2´-deoxyuridine), un analogue de la thymidine, au cours de la réplication de l’ADN. La détection des molécules d’EdU polymérisées dépend ensuite de leur liaison avec le fluorochrome Alexa Fluor 488 par une réaction «click-it». Le taux de fluorescence et la quantité de cellules ayant incorporé l’analogue est finalement mesuré par la cytométrie en flux. Grâce à ce protocole, nous avons pu confirmer la présence de réplication cSDR dans le mutant topA topB. De plus, nous avons détecté que le taux de réplication cSDR dans ce double mutant est supérieur à celui détecté dans le mutant topA. Ceci suggère que la délétion de topB amplifie les phénotypes liés au cSDR dans le mutant topA. Cependant, aucune réplication SDR n’a été détectée au sein du mutant topB, et la délétion de topB dans le mutant rnhA n’aggrave pas ses défauts comme elle le fait pour le mutant topA. Ceci suggère que la Topo III partage une fonction avec la Topo I dans la ségrégation des chromosomes, et que cette fonction est essentielle lorsque la cellule fait du cSDR. Ces résultats indiquent également que la Topo I est la principale Topo 1A impliquée dans la régulation des R-loops et du cSDR.

Mots-clés : R-loop , Topoisomérase , topA , topB , rnhA