Dissertations / Theses on the topic 'Stress de sécrétion'

Les microélectrodes permettent la détection directe de faibles quantités (atto à femtomoles) de biomolécules électroactives libérées par une cellule unique vivante. Dans une configuration de synapse artificielle, la faible distance qui sépare l’émetteur du collecteur engendre de fortes variations locales de concentrations lors de la libération d’un messager chimique. Il est donc possible de détecter en temps réel la libération par une cellule de molécules électroactives sous la forme d’un courant d’oxydation. Cette technique électrochimique a été utilisée afin d’étudier deux phénomènes biologiques que sont l’exocytose de neurotransmetteurs chez les cellules chromaffines, et le stress oxydant chez les cellules modèle phagocytaires PLB-985. L’étude de l’exocytose a été effectuée sur des cellules chromaffines bovines dont la fusion de vésicules de sécrétion avec la membrane plasmique délivre des catécholamines dans le sang. Après leur stimulation, l’analyse ampérométrique du flux de neurotransmetteurs libérés permet l’étude quantitative de la cinétique de libération des molécules issues d’une vésicule. Nous avons pu alors tester diverses modifications des paramètres extracellulaires (osmolarité, effet de lipides exogènes, température. . . ) afin de déterminer l’importance des divers paramètres physicochimiques qui gouvernent le déroulement d’un événement d’exocytose. Dans le cas des études du phénomène de stress oxydant sur les PLB-985, le signal ampérométrique détecté permet de caractériser la nature et la quantité des espèces émises lors d’une flambée oxydative. Il est ainsi possible de déterminer le flux des espèces primaires NO° et O2°- produites par les NO synthases et les NADPH oxydases. L’effet d’un antioxydant naturel, la vitamine C, a aussi été testé sur la réponse cellulaire

Pendant très longtemps, les traitements contre les cancers se sont basés sur la cytotoxicité des chimiothérapies, sur leur capacité à tuer directement les cellules malignes ou à induire leur senescence. Mais cette cytotoxicité accrue et non ciblée a également pour effet de tuer les cellules du système immunitaire du patient. Cependant, il a été montré que la radiothérapie, les anthracyclines ainsi que l’oxaliplatine étaient capables d’induire une apoptose décrite comme étant une mort cellulaire immunogène. De ce fait, les cellules tumorales mourantes agiront comme vaccin thérapeutique.La mort cellulaire immunogène se caractérise par trois grands marqueurs : un stress du réticulum endoplasmique pré-mortem qui va induire la translocation de la calréticuline de la lumière du réticulum endoplasmique vers la surface cellulaire, la libération d’ATP dans le milieu extracellulaire permettant le recrutement des cellules dendritiques et l’activation de l’inflammasome NLRP3 via le récepteur P2RX7, et enfin la libération de la protéine HMGB1 dans le milieu extracellulaire, qui va aller interagir avec TLR4 à la surface des cellules dendritiques pour stimuler leur fonction présentatrice d’antigène. La première partie de ce travail a consisté à comprendre les mécanismes moléculaires précis par lesquels l’ATP est sécrétée activement lors d’une mort cellulaire immunogène. En utilisant une combinaison de techniques impliquant des criblages pharmacologiques, des techniques de monitorage de la localisation intracellulaire de l’ATP entre autres, nous avons montré qu’après un traitement par les inducteurs de la mort immunogène, l’ATP était redistribué des lysosomes aux autolysosomes et que sa sécrétion requiert la protéine lysosomale LAMP1. Nous avons également montré qu’il existait d’autres voies de libération d’ATP telles que la voie de signalisation Rho, et également l’ouverture des hémicanaux pannexine 1 (PANX1). De façon surprenante, nous avons observé une implication de PANX1 dans la translocation de LAMP1 à la surface cellulaire. Ces résultats ont permis de comprendre un peu plus précisément les mécanismes de sécrétion d’ATP dans la mort cellulaire immunogène, mettant en évidence l’importance de l’exocytose lysosomale caspases dépendante et PANX1 dépendante.La seconde partie de ce travail s’est portée sur l’étude d’une autre caractéristique de la mort cellulaire immunogène, à savoir l’exposition de la calréticuline à la surface cellulaire. En partant du constat qu’après un traitement par la mitoxantrone, la calréticuline était relocalisée en périphérie à la fois dans les cellules humaines et les cellules de levure, il a été suggéré que la voie d’exposition de la calréticuline était conservée phylogénétiquement. Nous avons montré que les phéromones pouvaient agir comme inducteurs physiologiques de l’exposition de la calréticuline dans les cellules de levure. Un criblage d’ARN interférant et des analyses de transcriptome nous ont permis de montré que les chimiokines, en particulier CXCL8 chez l’humain (appelé également interleukine-8) et son orthologue Cxcl2 chez la souris étaient impliquées dans la translocation de la calréticuline à la surface cellulaire. En traitant les cellules cancéreuses par la mitoxantrone, nous observons une production de CXCL8 par les cellules cancéreuses humaines in vitro et de Cxcl2 par les cellules cancéreuses murines in vivo. Un « knockdown » des récepteurs pour CXCL8/Cxcl2 réduit de manière significative l’exposition de la calréticuline à la surface cellulaire. Ces résultats ont donc montré l’importance des chimiokines dans la voie d’exposition de la calréticuline.L’ensemble de ce travail a permis de comprendre plus en détails deux des trois grandes caractéristiques de la mort cellulaire immunogène
Cytotoxic anti-neoplastic agents were considered for a long time to mediate their therapeutic effects via their capacity to directly kill malignant cells. Nevertheless, this high cytotoxicity is non-targeted and will eventually diminish immune cells. During the last years, it has been shown that radiotherapy and some anticancer agents, such as anthracyclines and oxaliplatin, can stimulate actively anti-tumor immune responses. In fact, they can induce an immunogenic type of apoptosis, which we termed immunogenic cell death (ICD). Thereby, dying cells can act as therapeutic vaccine against residual cancer cells that overcame the initial treatment.ICD is characterized by three major hallmarks: a pre-mortem stress of the endoplasmic reticulum (ER), which triggers the translocation of the ER chaperone protein called calreticulin (CRT) to the cell surface, the secretion of ATP from apoptotic cells, which acts as a signal for the recruitment of dendritic cells and for the activation of the NLRP3 inflammasome via its receptor P2RX7, and the release of HMGB1 into the extracellular space, allowing it to interact with TLR4 and thus stimulate the antigen-presenting functions of the DCs.The first part of my work focused on the precise molecular mechanisms by which ATP is actively secreted during ICD. Using a large panel of techniques, including chemical compounds screens and monitoring the subcellular localization of ATP, we showed that following treatment of various tumor cells with ICD inducers, ATP is redistributed from lysosomes to autolysosomes and the lysosomal protein LAMP1 is required for active ATP secretion. We also showed that Rho and pannexin 1 (PANX1) are indispensable for efficient ATP release in response to ICD inducers. Surprisingly, we observed an unexpected link between PANX1 and the exposure of LAMP1 at the cell surface. These results will help to understand the mechanisms necessary for ATP secretion during ICD.In the second part of this work we further studied the surface exposure of CRT during ICD. We observed that mitoxantrone (MTX), which belongs to the group of anthracyclines, can induce a peripheral relocalisation of CRT, both in human cells and yeast cells. In addition, we showed that pheromones can act as a physiological inducer of CRT translocation in yeast. Focused siRNA screening combined with transcriptome analyses revealed that human CXCL8 (also called interleukin-8) and its mouse ortholog Cxcl2 play an essential role in the translocation of CRT to the cell surface. Interestingly, MTX-treated human cancer cells displayed an elevated production of CXCL8 in vitro. These results were confirmed in vivo, with MTX treated murine tumors, which also displayed elevated Cxcl2 levels. The MTX-induced CRT exposure was significantly reduced when we performed a knockdown of CXCL8/Cxcl2 receptors. Altogether, these results showed the importance of chemokine signaling circuitries in immunogenic CRT exposure.This work allows for the detailed understanding of the mechanisms of ICD and might thus be useful for further targeted drug development

De par leur excellente résolution spatiale et leurs propriétés particulières, les ultramicroélectrodes (UME) constituent des outils de choix pour l'étude de mécanismes biologiques de sécrétion à l'échelle de la cellule unique. En configuration " synapse semi-artificielle ", du fait de la faible distance qui sépare la cellule émettrice de l'UME, les molécules sont libérées dans un faible volume, induisant alors des concentrations suffisamment élevées pour être détectables par électrochimie. Ainsi, les UME offrent la possibiIité de mesurer des flux, même infimes, de molécules électroactives en temps réel. Cette technique analytique a été utilisée, complétée ou adaptée afin d'étudier deux phénomènes biologiques : l'exocytose vésiculaire et le stress oxydant cellulaire. L'analyse ampérométrique de l'exocytose, mécanisme impliqué dans la communication cellulaire, permet l'étude quantitative de la cinétique de libération des molécules intravésiculaires libérées dans le milieu extracellulaire. L'UME, placée dans le milieu extérieur, n'apporte pas d'information quant au statut des vésicules avant la fusion. Pour compléter ces informations, nous avons développé, par des techniques de microfabrication, un microsystème constitué d'électrodes conductrices et transparentes d'ITO permettant un couplage des détections ampérométrique et optique (microscopie TIRF) pour l'étude de la sécrétion des cellules BON BC21. L'ampérométrie à quatre potentiels constants, utilisée au laboratoire pour la détection des ROS/RNS libérées par les macrophages, cellules du système immunitaire, nécessite un grand nombre d'expériences pour s'affranchir de la variabilité cellulaire et des différences de sensibilité des UME. Afin de réduire considérablement le temps d'expérience, nous avons développé un microsystème constitué de quatre chambres de mesure, chacune contenant un jeu de trois électrodes. Ces quatre chambres permettront, à terme, le suivi et la détection simultanée en temps réel des variations de production de H2O2, ONOO-, NO* et NO2- libérées par une cellule.

Les combustibles fossiles sont un contributeur majeur au réchauffement climatique, et leur nature non renouvelable est un obstacle à la construction de sociétés durables. Dans ce contexte, les biocarburants de seconde génération se présentent comme une alternative attractive et plus respectueuse de l'environnement. Le processus de production de biocarburants de deuxième génération comprend plusieurs étapes incluant le prétraitement physico-chimique de la biomasse lignocellulosique (non comestible), l'hydrolyse enzymatique de la cellulose en glucose et par la fermentation de sucres simples en biocarburants, comme le bioéthanol. Un des problèmes principaux pour une large application est cependant le coût relativement élevé des enzymes hydrolytiques, les cellulases, utilisées pour déconstruire la biomasse lignocellulosique prétraitée en sucres fermentescibles.Le champignon filamenteux Trichoderma reesei est le choix privilégié pour la production industrielle de cellulases car il possède des capacités d'hyperproduction et d'hypersécrétion. Les souches industrielles de T. reesei peuvent sécréter jusqu'à 100 g/L de cellulases dans des fermenteurs industriels contrôlés. En particulier, la souche mutante Rut-C30 est une souche hyperproductrice de référence, mais notre compréhension incomplète de son système de sécrétion performant complique l'amélioration de sa capacité d'hypersécrétion par génie génétique. C'est pourquoi, ce travail visait à éclaircir les voies de régulation contrôlant la sécrétion et les réponses au stress de sécrétion pour identifier des goulots d'étranglement et pour développer de nouvelles souches dotées d'une capacité de sécrétion supérieure dans le futur.Dans ce but, des données transcriptomiques étaient générées à partir de cultures de T. reesei Rut-C30 dans différentes conditions de stress de sécrétion et ont permis d'identifier de composants potentiels de régulation de la sécrétion qui pouvaient être ciblés pour invalidation. Pour compléter cette approche, un datamining de données transcriptomiques obtenues avec d'autres champignons filamenteux cultivés dans des conditions de stress de sécrétion a révélé d'autres gènes cibles potentiellement impliqués dans la régulation de la voie de sécrétion. Finalement, neuf gènes ont été invalidés dans la souche Rut-C30 et les mutants obtenus ont été caractérisés phénotypiquement. Tous ont montré une croissance ralentie et un comportement de sécrétion altéré. Un séquençage de l'ARN a été réalisé sur les mutants ∆res2, ∆rpn4 and ∆snd1 et comparé à celui de Rut-C30 dans les mêmes conditions de culture. Aucun des trois facteurs de transcription n'impacte la transcription des gènes impliqués dans la sécrétion ou dans la réponse au stress de sécrétion dans nos conditions. En revanche, des gènes codant pour des enzymes du métabolisme des lipides sont différentiellement exprimés dans les trois mutants ce qui pourrait affecter la sécrétion indirectement. Les résultats délivrent des premiers indices pour atténuer les goulots d'étranglement de la sécrétion dans T. reesei Rut-C30 et ouvrent la voie vers le développement de souches possédant une capacité de sécrétion améliorée
Fossil fuels are a major contributor to global warming, and their non-renewable nature is an impediment for building sustainable societies. In this context, second generation biofuels represent an attractive and more environmentally friendly alternative. The process of second-generation biofuel production consists of several steps including a physicochemical pretreatment of lignocellulosic (non-edible) biomass, the enzymatic hydrolysis of cellulose into glucose and the fermentation of simple sugars into biofuels, such as bioethanol. One of the main bottlenecks for a large implementation of this process is, however, the relatively high cost of hydrolytic enzymes, namely cellulases, used to deconstruct the pretreated lignocellulosic biomass into fermentable sugars.The filamentous fungus Trichoderma reesei is the preferred choice for industrial production of cellulases since it has hyperproduction and hypersecretion capacities. Industrial strains of T. reesei can secrete up to 100 g/L of cellulases in controlled industrial fermenters. In particular, the mutant strain Rut- C30 is a reference hyperproducer strain, but our incomplete understanding of its enhanced secretion system complicates further improvement of its hypersecretion capacity by genetic engineering. Therefore, this work aimed at unravelling the regulatory pathways controlling secretion and the secretion stress response in order to identify bottlenecks and to develop new strains with enhanced secretion capacity in the future.To this end, transcriptomic data were generated from cultivations of T. reesei Rut-C30 in different secretion stress conditions which allowed to identify potential components of secretion regulation that were targeted for deletion. As a complementary approach, mining of transcriptomic data obtained with other filamentous fungi in secretion stress conditions revealed further target genes potentially involved in the regulation of the secretion pathway. Finally, nine genes were deleted in the Rut-C30 strain, and the resulting strains phenotypically characterized. All of them displayed reduced growth and showed altered protein secretion behavior. RNA sequencing was performed on ∆res2, ∆rpn4 and ∆snd1 mutant strains and compared to that of Rut-C30 in the same culture conditions. Neither of the three transcription factors impacts transcription of genes involved in secretion or the secretion stress response in our conditions. However, in all three mutants, genes encoding enzymes of lipid metabolism are differentially expressed which could affect secretion in an indirect way. The results represent first clues to alleviate bottlenecks in secretion in T. reesei Rut-C30 and pave the way to develop strains with still improved secretion capacity

Le stress oxydant (SO) induit par l’hyperglycémie favorise la déficience progressive de sécrétion d’insuline qui lui est associée (gluco-toxicité). Le stress oxydant peut toutefois se manifester en absence d’hyperglycémie lors du syndrome métabolique (SM), ou pré-diabète, et favoriser la survenue de complications cardiovasculaires tout en jouant un rôle dans le déficit insulino-sécrétoire. Il est également connu que les polyphénols, anti-oxydants naturels, sont susceptibles de prévenir les complications cardiovasculaires et l’apoptose des cellules ß. Des molécules pures issues de différentes familles polyphénoliques ont tout d’abord été étudiées in vivo sur un modèle de syndrome métabolique d’origine nutritionnelle (rat nourri par un régime enrichi en fructose). Nous avons montré leur action différentielle sur les différentes expressions du SM ainsi que leur propriété commune de prévention de la fibrose cardiaque, liée à leur activité anti-oxydante. Le mécanisme de deux polyphénols, la quercétine (Q) et le resvératrol (R), ainsi que celui d’un anti-oxydant synthétique, la N-acétyl cystéine (NAC), a été étudié sur un modèle de cellule ß insulino-sécrétrice (lignée INS1) en absence ou en présence de SO induit par H2O2. Seule la Q potentialise la sécrétion d’insuline induite par le glucose en sur-activant p42/44 MAPKinase (ERK1/2), une voie impliquée dans la régulation de la sécrétion d’insuline et la survie des cellules ß. De plus, seule la Q protège la fonctionnalité de la cellule ß vis-à-vis du SO en mettant en jeu une sur-activation de ERK1/2. Cet effet pourrait passer par une modulation de JNK, une voie activée par le SO et induisant une déphosphorylation d’ERK1/2
Oxidative stress (OS) induced by hyperglycaemia favors the progressive deficiency of insulin secretion through gluco-toxicity of endocrine pancreatic ß cells. OS can also occur in the absence of hyperglycaemia during metabolic syndrome (MS), or pre-diabetes, and favor the occurrence of cardiovascular complications and insulin secretion impairment. It is also known that the natural anti-oxidants polyphenols are susceptible to prevent cardiovascular complications and ß-cell apoptosis. In our work, we studied the effect of pure polyphenolic molecules from various families on a nutritionallyinduced MS model (the fructose-fed rat). We showed that the various polyphenols had differential effects on the various expressions of MS, and displayed similar effects on the prevention or cardiac fibrosis in relation with their anti-oxidant properties. The mechanism of two polyphenols, quercetine (Q) and resveratrol (R), as well as that of a synthetic antioxidant, N-acetyl cystein (NAC), were studied on a ß-cell model, the INS1 cell line, in the absence or presence of H2O2-induced OS. Q, but not R or NAC, potentiated glucose-induced insulin secretion and overactivated p42/44 MAPKinase (ERK1/2), a signaling pathways involved in the regulation of insulin secretion and ß-cell survival. Moreover, Q, but not R or NAC, protected ß-cell function against OS via ERK1/2 overactivation. This effect could possibly occur through the inhibition of JNK, a pathway activated by OS and a promoter of ERK1/2 dephosphorylation

Les acides gras saturés (AGS) altèrent la fonctionnalité des organites dans de nombreux types cellulaires. Il a été proposé que ce processus, également nommé lipointoxication, puisse être responsable de plusieurs pathologies humaines telles que le diabète de Type 2.Au niveau cellulaire, l'accumulation d'AGS est associée à une augmentation du taux de saturation des phospholipides (PL) membranaires, les composants majoritaires des membranes des organites, mais également du taux de céramides, impliqués dans l'induction de l'apoptose.Dans une première partie de ce travail, nous avons étudié, chez le modèle cellulaire simple Saccharomyces cerevisiae, la contribution relative des PL saturés et des céramides à la cytotoxicité des AGS. Nous avons pu démontrer que les céramides agissaient à des étapes précoces de la voie de sécrétion, alors que les PL saturés impactaient des étapes plus tardives en altérant en particulier la formation de vésicules de sécrétion.Parallèlement, nous avons également constaté que le taux d'AGS était significativement augmenté dans les PL membranaires des patients atteints d'une maladie génétique, la mucoviscidose. La mutation la plus fréquente responsable de cette maladie, résulte en la rétention de la protéine correspondante dans le réticulum endoplasmique. Des molécules pharmacologiques, capables de corriger le trafic de la protéine à sa destination finale ont été isolées in vitro, mais des limitations importantes ont pu être observées lors des tests cliniques. Nous proposons dans le présent manuscrit que la lipointoxication liée aux AGS pourrait être un écueil important à l'utilisation des correcteurs actuels pour le traitement de la mucoviscidose
Saturated fatty acids (SFA) have been reported to alter organelle integrity in many cell types. This process, also known as lipotoxicity, has been proposed to be responsible for several human pathologies such as type 2 diabetes.At the cellular level, SFA accumulation is associated with an increase of the saturation rate of membrane phospholipids (PL), the major components of organelle membranes, and an increase of ceramides levels, implicated in apoptosis induction.In the first part of this work, we took advantage of a simple yeast-based model to study the relative contributions of saturated PL and ceramides to SFA cytotoxicity. We demonstrated that ceramides act early in the secretory pathway, while saturated PL impact the later steps, and particularly the formation of secretory vesicles.In parallel, we observed that SFA amounts were significantly increased in the membrane PL of cystic fibrosis (CF) patient cells. The most common mutation responsible for this genetic disease results in the retention of the corresponding protein in the endoplasmic reticulum. Pharmacological agents, which correct the mistrafficking of the protein, have been isolated in vitro, but they did not show significant improvements in clinical trials. We propose in the present manuscript, that SFA-related lipointoxication could be an important bottleneck for the use of these pharmacological agents in clinical trials

Les particules constituent une composante préoccupante de la pollution atmosphérique, notamment la fraction PM2,5 (diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 µm) qui est capable de pénétrer dans les poumons jusqu’aux alvéoles pulmonaires. Elle peut être à l’origine de processus d’inflammations entrainant des pathologies respiratoires. Des travaux ont notamment montré que des macrophages alvéolaires exposés à des PM2,5 sécrètent des cytokines inflammatoires. L’identification des composés des PM2,5 responsables des effets observés, n’est pas encore élucidée. La composition en métaux, et en composés organiques ainsi que les caractéristiques physiques des particules sont des facteurs qui ont tous été proposés comme étant impliqués dans l’induction de la réponse inflammatoire. L’objectif de cette thèse est d’étudier in vitro les effets des particules sur la réponse immunitaire de cellules de type macrophage, la lignée cellulaire THP-1. Les paramètres mesurés sont la sécrétion de cytokines inflammatoires et des marqueurs du stress oxydant en vue d’une explication mécanistique des phénomènes observés. Il a été montré que des PM2,5 induisent de façon significative la sécrétion de cytokines IL-1[bêta] et IL-8. Des particules de noir de carbone (fines et ultrafines) dopées en métaux n’induisent pas (ou très peu) de sécrétion de cytokines supérieure à celle induite par des particules non dopées. En revanche, l’effet d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) adsorbés à la surface de particules dépend de la taille de celles-ci. Ainsi, la comparaison des effets des HAP seuls à ceux adsorbés aux particules a montré que les particules ultrafines potentialisent les effets des HAP. La taille apparaît comme le paramètre le plus déterminant dans la modulation de la sécrétion des cytokines. Les particules ultrafines, caractérisées par un fort potentiel oxydant, induisent également un stress oxydant in vitro. Elles génèrent la formation d’un produit de peroxydation lipidique, le HNE qui lui-même est un médiateur du stress oxydant. Cependant, ce composé ne mime pas le stress oxydant induit par les particules ultrafines
Particles are concerning constituent of the atmospheric pollution, in particular the PM2,5 fraction (aerodynamic diameter lower than 2,5 µm) which is capable of penetrating into lungs up to alveoli. It can be the cause of inflammation processes leading to respiratory diseases. Studies have shown that alveolar macrophages exposed to PM2,5 secrete inflammatory cytokines. Identification of PM2,5 compounds responsible for observed effects, is not clarified yet. Factors such as the composition in metals and organic compounds, as well as the physical characteristics of particles have all been proposed as being involved in the induction of the inflammatory response. The aim of this thesis is to study in vitro effects of particles on the immune response of macrophages, specifically of the cell line THP-1. The parameters measured are the secretion of inflammatory and oxidative stress markers, in order to give a mechanistic explanation of observed phenomena. It was shown that PM2,5 induce in a significant way the secretion of cytokines IL-1[bêta] and IL-8. Black carbon particles (fine and ultrafine) coated with metals do not (or very slightly induce) a secretion of cytokines superior to that induced by uncoated particles. On the contrary, effect of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) adsorbed on particles surface depends on its size. Comparison between the effects of PAHs alone and those adsorbed on particles, showed that ultrafine particles potentiate PAH effects. Particle size appears to be the most determining parameter in the modulation of cytokines secretion. Ultrafine particles, characterized by a strong oxidizing potential, also induce an oxidative stress in vitro. They lead to the formation of a lipid peroxidation product, the HNE which is a mediator of the oxidative stress. However, HNE does not mime the oxidative stress induced by ultrafine particles

L’hypothèse de programmation fœtale suppose que le milieu intra-utérin peut influencer la formation du système nerveux central de l’enfant. Il est postulé que le stress maternel prénatal (SMP) influence le développement du fœtus et certains mécanismes reliés à la sécrétion cortisolaire de l’enfant. Un des mécanismes potentiellement impliqué dans la relation entre le SMP et la sécrétion de cortisol de l’enfant est l’axe hypothalamo-pituitaire-surrénale (HPS) : considéré comme médiateur de différents aspects du développement. Plusieurs chercheurs ont étudié la relation entre le SMP et le cortisol. Toutefois, les résultats associant le SMP et la sécrétion cortisolaire de l’enfant sont variables. Pour évaluer cette association, une méta-analyse sur le lien entre le SMP et la sécrétion du cortisol chez l’enfant a été effectuée en considérant l’effet modérateur du type d’évaluation du stress maternel, du type de mesure de cortisol, du devis de recherche, de la direction de l’effet, du trimestre de la grossesse ainsi que de l’âge de l’enfant. Méthode : Les articles sélectionnés ont été publiés entre janvier 1970 et juillet 2015 sur les bases de données PSYCINFO et PUBMED ou proviennent de la liste de références des articles pertinents sur le sujet. Ils contiennent une mesure de cortisol de l’enfant (0 et 18 ans) en relation avec le SMP. Résultats : Les résultats montrent un lien significatif faible entre le SMP et la sécrétion cortisolaire de l’enfant (d = .15, p < .00). Toutefois, les analyses de modérations révèlent qu’aucun des facteurs observés (type de mesure du SMP, type de cortisol de l’enfant, devis de recherche, direction de l’effet, trimestre et âge de l’enfant) ne vient modérer l’association entre le SMP et le cortisol de l’enfant. Discussion : Les résultats supportent l’hypothèse de programmation fœtale en ce qui a trait au lien entre le SMP et la sécrétion cortisolaire de l’enfant, mais la taille d’effet suggère la présence d’autres médiateurs dans ce lien.
The Fetal programming hypothesis (FPH) suggests that intrauterine conditions may adversely influence early infant brain development, hindering later adaptive capacities. The FPH postulates that maternal prenatal stress (MPS) can impact the fetal development, including mechanisms related to cortisol secretion. One of the mechanisms believed to play a role in this relation is the possibility that MPS acts as a programming factor for fetal hypothalamo-pituitary-adrenal (HPA) axis, itself viewed as a mediator of different developmental outcomes. Many authors examined the association between MPS and cortisol. However, results linking MPS to cortisol secretion vary across studies. In order to examine this association, a meta-analysis of the relationship between MPS and child cortisol secretion – an indicator of HPA axis functioning - was conducted. The manner in which MPS was operationalized, the type of cortisol assessment used, research design, direction of effects, trimester of pregnancy and child age were considered as potential moderators of that association. Method: Pertinent studies were collected using databases (MEDLINE, PSYCINFO) and reference lists from relevant review articles on the topic. Studies published between 1970 and July 2015 that included a measure of child (age 0 to 18 years) cortisol secretion related to a measure of MPS were considered in this meta-analysis. Of the 5836 studies corresponding to the chosen keywords, 22 were selected. Results: Results show a significant relation between MPS and infant cortisol secretion (d = .15, p < .00). Moderation analyses also reveal that none of the factors observed as potential moderators influenced this link. Discussion: The results of this meta-analysis provide support for fetal programming hypothesis with regard to child cortisol secretion and the exposition to MPS but the effect size observed suggests that other mediators are also involved.

Le récepteur V3 (ou V1b) de la vasopressine (AVP) est couplé à la voie de la phospholipase C et se distingue des récepteurs vasopressinergiques V1a (hépatique) et V2 (rénal). Il est exprimé dans les cellules corticotropes du lobe antéhypophysaire où il médie l'action de l'AVP sur la sécrétion d'ACTH. Le clonage de l'ADNe de ce récepteur, par notre équipe, a permis de montrer qu'il constitue un nouveau marqueur du phénotype corticotrope normal et tumoral. Nous avons cloné les gènes codant pour les récepteurs V3 humain (hV3) et de souris (mV3) afin de bénéficier de nouveaux modèles d'études des bases moléculaires de la spécificité transcriptionnelle corticotrope. Les gènes hV3 et mV3 comportent deux exons interrompus par un intron situé dans la troisième boucle extracellulaire entre les domaines transmembranaires VI et VII, caractéristique de la famille des récepteurs A VP/OT. La séquence en 5' amont de ces gènes ne comporte pas de boîte TATA mais des sites potentiels de liaison des facteurs AP-l, Sp1 et AP-2. Ces gènes partagent avec le gène V3 de rat des motifs homologues dans les 2,5kb en amont du site d'initiation de la traduction. Nous avons localisé le gène h V3 sur le chromosome 1 en position 1 q32 et mis en évidence l'existence d'un transcrit inverse (hV3 rev) issu du même gène. HV3 rev chevauche le site d'initiation de la traduction et une partie de la région 5' du gène h V3 et pourrait contribuer au contrôle transcriptionnel et traductionnel de l'expression du hV3. Nous avons aussi identifié un motif homologue dans le gène h V3 et le gène de la pro-opiomélanocortine humaine (hPOMC) qui pourrait être impliqué dans la spécifité d'expression corticotrope du gène hPOMC. L'importance des voies de signalisation dans la tumorigénèse endocrine, nous a conduit à étudier l'expression des récepteurs V3 et CRHR1 dans les adénomes corticotropes. L'analyse par RT-PCR semi-quantitative a démontré que ces deux récepteurs ne sont pas mutés mais surexprimés. Afin d'étudier les conséquences de la surexpression du récepteur V3 dans l'altération du phénotype corticotrope des tumeurs, nous avons créé un modèle de souris transgéniques (POMV3), exprimant le récepteur hV3 sous le contrôle du promoteur POMC de rat. L'expression du transgène entraine l'augmentation du nombre de sites de liaison de l'AVP dans l'hypophyse. In vitro, l'activité basale (production d'inositols phosphates et sécrétion d'ACTH) des cellules corticotropes des souris POMV3 n'est pas modifiée mais leur réponse à l’AVP est augmentée. L'analyse in vivo a révélé une augmentation de la concentration plasmatique de corticostérone (CORT) en situation de base avec perte du cycle circadien. La concentration d'ACTH plasmatique est comparable chez les souris POMV3 et contrôles en dépit de l'augmentation de la CORT, de même l'expression du gène POMC dans l'hypophyse et, de la CRH et de l'A VP dans l'hypothalamus, ne sont pas modifiées. Ces résultats indiquent une résistance relative de l'axe corticotrope au rétrocontrôle négatif de la CORT. De plus, les souris POMV3 manifestent une baisse de la réactivité face à un stress environnemental par rapport aux souris contrôles, suggérant une adaptation centrale à l'hypercorticisme chronique. Nos résultats montrent que le récepteur V3 est un régulateur important de la fonction corticotrope hypophysaire et de l'activité de l'axe corticotrope. Sa surexpression dans les tumeurs corticotropes peut jouer un rôle dans leur sensibilité accrue à l'AVP et dans l'apparition de leur résistance au rétrocontrôle négatif des glucocorticoïdes.

Le système de sécrétion de type III est présent chez plusieurs pathogènes à Gram négatif chez qui cette véritable nanomachine est impliquée dans le transport de molécules de virulence directement des bactéries vers le cytoplasme des cellulescible. Ce système de sécrétion est composé d'une base ancrée dans la membrane bactérienne et d'une structure creuse en forme d'aiguille qui pointe vers l'extérieur de la bactérie. Pseudomonas aeruginosa, bactérie dont l'aiguille de sécrétion de type III est étudiée dans cette thèse, est responsable de nombreuses maladies nosocomiales ainsi que d'infections chez les patients atteints de mucoviscidose. Dans le cytoplasme bactérien, la protéine PscF qui forme l'aiguille de type III chez P. Aeruginosa est stabilisée avant sa sécrétion par 2 chaperonnes distinctes; PscE et PscG. Ceci est nécessaire à la fonctionnalité du système de sécrétion de type III. La structure cristallographique à 2. 0 A de résolution du complexe hétérotrimérique PscE:PscF55-85_PscG révèle que le domaine C-terminal de la protéine de l'aiguille B PscF, impliqué dans le processus de polymérisation, est enfoui dans une cavité hydrophobe de la protéine PscG. La rupture des interactions spécifiques entre PscG et PscF entraîne une forte baisse de la cytotoxicité de la bactérie envers une lignée de macrophages, ce qui indique que cet hétérotrimère essentiel, qui possède des homologues chez une grande variété de pathogènes, est une cible thérapeutique attractive pour le développement de nouveaux médicaments
Type III secretion systems are found in several Gram-negative bacteria. These nanomachines are involved in the transport of virulence effectors directly into the cytoplasm of Target cells. Pseudomonas aeruginosa, whose type III secretion needle is studied here, is the causative agent of a large number of nosocomial and chronic infections in cystic fibrosis patients. This system is composed of a base anchored in the double bacterial membrane and a hollow needle formed by a single polymerized protein (PscF in Pseudomonas aeruginosa). Within the bacterial cytoplasm, PscF requires two distinct chaperones for stabilisation before its secretion, without which the entire system is nonfunctionnal. The 2. 0 A X-ray crystal structure orthe PscE:PscF55-85 :PscG ternary complex reveals that the C-terminus of the needle protein PscF, which is essential for needle polymerisation, is engulfed within the hydrophobic groove of the TPR-like molecule PscG. This indicates that the macromolecular scaffold necessary to stabilize the needle protein is totally distinct from T chaperoned complexes between pilus- or flagellum- forming molecules. Disruption of specific PscG:PscF interactions leads to impairement of bacterial cytotoxicity toward macrophages, indicating that This essential heterotrimer, which possesses homologs in a wide variety of pathogens, is an attractive therapeutic Target for the development of novel drugs

Le but de ce travail a été d'étudier l'adaptation β-cellulaire au stress oxydant (SO) dans un modèle animal de diabète de type 2, le rat GK/Par. Dans le premier volet de cette thèse, nous avons évalué le stress oxydant insulaire et l'impact des espèces réactives de l'oxygène (ERO) sur la sécrétion de l'insuline. Les îlots de rats diabétiques GK/Par apparaissent protégés contre le SO, car (i) les marqueurs de SO ciblent essentiellement la périphérie insulaire (aires vasculaires et inflammatoires) ; (ii) l'accumulation d"ERO est plus faible comparativement aux îlots témoins (Wistar) ; (iii) leur sécrétion de l'insuline n'est pas altérée après exposition aux ERO ; et (iv) ces adaptations sont associées à une augmentation des défenses antioxydantes insulaires. Dans un deuxième volet, nous avons vérifié si ces mécanismes adaptatifs pouvaient expliquer la protection des cellules β contre l'apoptose chez le rat GK/Par diabétique. Nous avons montré que le phénotype particulier de l'îlot GK/Par diabétique consiste, ex vivo, en une augmentation des gènes anti-apoptotiques, associée in vitro à une résistance contre l'apoptose induite par les ERO. Nous avons démontré que l'AMPc joue un rôle dans cette résistance à l'apoptose. Compte tenu de l'existence de sources d'ERO proches des cellules endocrines insulaires chez le rat GK/Par, nous avons, dans un dernier volet, étudié le rôle d'une dysfonction endothéliale et du processus inflammatoire associé (phénomène au potentiel pro-oxydant) dans l'adaptation antioxydante des îlots. Le blocage de la voie IL-1 via un traitement in vivo par IL-1Ra a permis, au niveau insulaire, de diminuer l'activation endothéliale, le stress inflammatoire et de normaliser l'expression des gènes antioxydants. Enfin, puisqu'il existe une production d'ERO insulaire précoce chez le rat GK/Par (avant l'installation du diabète), nous suggérons qu'elle soit à l'origine de l'augmentation des défenses antioxydantes/anti-apoptotiques. Cette adaptation est en place après installation du diabète et permet à l'îlot GK/Par de contrer l'environnement diabétogène pro-oxydant (glucolipotoxicité, inflammation). Enfin, nous proposons que la dysfonction β-cellulaire engendrée par un excès d'antioxydants endogènes soit le prix à payer pour protéger la cellule β du rat GK/Par de la mort cellulaire.

E2F1, un régulateur crucial du métabolisme dans les cellules normales et cancéreuses.Résumé: Le facteur de transcription E2F1 est largement décrit pour son implication dans le contrôle du cycle cellulaire. Notre laboratoire et d'autres ont montré qu'il jouait également un rôle majeur dans le contrôle de l'homéostasie du glucose et des lipides. Dans les travaux présentés dans cette thèse, nous avons démontré ici en utilisant les souris invalidées pour E2F1 (souris E2f1-/-), qu'il joue un rôle dans le mécanisme de sécrétion d'insuline, dans la lipogenèse et la gluconéogenèse hépatique et dans le contrôle du métabolisme oxydatif. Dans la cellules β pancréatique, E2F1 contrôle la sécrétion d'insuline via le contrôle de l'expression de Kir6.2. Nous avons également montré l'implication de E2F1 dans la régulation de l'expression de gènes oxydatifs dans le TAB et le muscle. De plus, l'étude du foie de ces souris a permis de montrer le rôle de E2F1 dans le contrôle de la lipogenèse et la néoglucogenèse. E2F1 semble en effet capable de réguler l'expression d'un gène clé de la lipogenèse, Fas et de la G6Pase, un gène impliqué dans la production hépatique de glucose, en coopérant avec le facteur de transcription foxo-1. Enfin, nous avons observé que la diminution de la néoglucogenèse en absence de E2F1 empêche la formation de métastases pulmonaires. Ces différents résultats démontrent que E2F1 est un régulateur clé du métabolisme, et que la modulation de son activité pourrait avoir des conséquences majeures dans le développement de maladies comme le diabète, l'obésité, les myopathies et le cancer.Mots clés: E2F1, sécrétion d'insuline, métabolisme oxydatif, lipogenèse, gluconéogenèse, cancer
E2F1, a crucial regulator of metabolism in normal and cancer cells. Abstract: E2F1 is a key transcription factor involved in the control of the cell cycle. We and others have previously demonstrated a a major role for E2F1 in the control of glucose and lipid homeostasis. In this thesis, we showed bu using E2F1 null mice, that E2F1 plays a major role in the control of insulin secretion, oxidative metabolism, lipogenesis and gluconeogenesis. E2F1 controls insulin secretion through the modulation of Kir6.2 expression. Moreover, we demonstrated that E2F1 controls the expression of oxidative genes in BAT and muscle. In addition, we observed that E2F1 is involved in the control of lipogenesis and gluconeogenesis in the liver. E2F1regulates the expression of key lipogenic genes, such as Fas, and G6Pase, a gene involved in hepatic glucose production, through cooperation with foxo-1. Finally, we observed that the inhibition of gluconeogenesis upon E2f1 genetic ablation impaired the formation of lung metastases. These different results show that E2F1 is a key regulator of metabolism, and that modulating its activity could have High outcomes on diseases such as diabetes, obesity, muscular distrophies or cancers.Key words: E2F1, insulin secretion, oxidative metabolism, lipogenesis, gluocneogenesis, cancer

Ce travail s'integre dans une problematique generale cherchant a determiner quels aspects de l'environnement de la souris domestique peuvent participer a l'etablissement d'une divergence chromosomique (par suite de fixation de fusions robertsoniennes) dans certaines de ses populations. La souris domestique occupe deux types d'habitat exterieur et commensal. Le phenomene robertsonien est correle avec l'habitat commensal. Ici le commensalisme est considere dans ses aspects sociaux resultant des fortes densites et de la reproduction continue dans ce type d'habitat. La sensibilite des individus de differentes populations a un stress psychogenique est mesuree a l'aide d'un indice physiologique: le taux de corticosterone plasmatique. Differents stress sont experimentes: la capture, l'exposition a un environnement nouveau et la rencontre d'un congenere inconnu. La corticosteronemie basale en periode diurne permet d'evaluer la reactivite quotidienne des individus. Ces differents indices permettent de differencier au sein de chaque population etudiee les femelles plus emotives que les males, et parmi les differentes populations de distinguer celles qui proviennent d'un habitat commensal de celles provenant de l'habitat exterieur. En habitat commensal les individus montrent une faible sensibilite vis-a-vis d'un stress psychogenique et une forte reactivite quotidienne, le contraire est observe chez les souris exterieures. Les resultats sont interpretes en terme d'adaptation. Les souris robertsoniennes semblent montrer une strategie mixte qui pourrait etre a l'origine d'un avantage adaptatif. Un nouveau modele sur la mise en place du phenomene est propose

Résumé : Durant les dernières années, l’encapsulation d’îlots pancréatiques endocriniens a reçu une grande attention parce qu’elle pourrait constituer une solution pour diminuer les taux d'échecs des transplantations. Dans le contexte de la perte de la matrice extracellulaire (MEC) native des îlots lors de leur isolation et le rejet de greffes par le système immunitaire du receveur, cette thèse vise à améliorer la compréhension des interactions entre la MEC et les cellules des îlots pancréatiques endocriniens ainsi qu’à étudier les effets de stress apoptotiques associés à des éléments du système immunitaire sur la survie et les fonctions des îlots. Ces études pourraient permettre de raffiner notre compréhension des mécanismes associés au rejet des greffes d'îlots de Langerhans. Dans cette thèse, le premier chapitre constitue une revue de la littérature permettant de mettre en lumière les rôles réciproques de la MEC dans l'action des cellules immunitaires et l'influence de ces rôles sur le diabète de type 1 (DT1) et sur la transplantation d'îlots. Ce premier chapitre a été publié dans la revue Pathologie Biologie. Le premier travail expérimental comprend la culture de cellules d'insulinomes de rat (INS-1) sur des surfaces composées de carboxyméthyl dextrane (CMD) recouvertes de fibronectine, RGD ou YIGSR, un peptide synthétique de la laminine. Dans cette étude, l'effet bénéfique d’éléments de la MEC sur ces cellules productrices d'insuline a été démontré. Les cellules INS-1 ont davantage proliféré sur ces surfaces et sécrétaient plus d’insuline que les cellules INS-1 cultivées sur les surfaces contrôle de CMD, CMD+RGE et dans les plaques à multi-puits de polystyrène vendues pour la culture tissulaire (TCPS). Cette première étude a été publiée dans Acta Biomaterialia. La deuxième étude expérimentale avait pour objectif d’étudier l’effet protecteur de gels de fibrine pour enrober des îlots pancréatiques endocriniens isolés de jeunes porcs et exposés à deux concentrations de peroxyde d'hydrogène (H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2]). L’enrobage dans la fibrine a permis de réduire l'apoptose chez les cellules des îlots et d’améliorer la sécrétion d'insuline par ceux-ci lorsque les résultats étaient comparés à ceux des îlots non-enrobés. Ce travail a été publié dans la revue Islets. Dans la troisième étude expérimentale, des îlots porcins étaient enrobés dans des gels de fibrine et d'alginate et exposés à des monocytes humains pour comparer l’effet de l’enrobage par ces deux matériaux sur la survie et les fonctions des îlots. Les monocytes sécrétaient des concentrations importantes de cytokines TNFα, IL-6, IL-1β en réponse à la fibrine seule et aux îlots. Les cellules des îlots enrobés dans les gels de fibrine et d'alginate étaient moins apoptotiques et sécrétaient plus d'insuline que leurs contrôles respectifs non-enrobés. Cette étude a été acceptée dans la revue Pathologie Biologie. // Abstract : In recent years, the encapsulation of endocrine pancreatic islets has received enhanced attention as it might constitute a solution for islet transplantation failure. In the context of the loss of the native islet extracellular matrix (ECM) and graft rejection by the recipient’s immune system, this thesis aims to improve the understanding of ECM-islet cell interactions and immune system-related implications in islet survival and function in the context of type 1 diabetes mellitus (T1DM) and islet graft rejection. In the first chapter, a literature review introduces the reciprocal roles of the ECM in immune cell action and the influence of these interactions on T1DM and islet transplantation. The most important ECM components are discussed followed by an overview of immune cells and their possible implication in diabetes. Immune cell integrins and cytokines and their communication with and influence on ECM are highlighted, concluding in a brief discussion of the significance of these interactions for islet transplantation and encapsulation. This review has been accepted for publication by Pathologie Biologie. The first experimental work comprises the culture of rat insulinoma cells (INS-1) on welldefined low-fouling carboxymethyl-dextran (CMD) surfaces covalently grafted with fibronectin, RGD and YIGSR, a synthetic laminin peptide, resulting in higher cell proliferation and insulin secretion of INS-1 cells when compared to the controls CMD, CMD+RGE and tissue culture polystyrene (TCPS) plates. With this work, the beneficial effect of ECM cues on insulin-producing cells was proven. This study has been published in Acta Biomaterialia. The second experimental work aimed to study the effect of fibrin gels when used to embed endocrine pancreatic islets isolated from young pigs and exposed to hydrogen peroxide (H[subscript 2]O[subscript 2]). Fibrin-embedded islets showed less apoptosis and higher relative insulin secretion than islets on TCPS, verifying the protective effect of fibrin towards islets. This study has been published in Islets. In the third experimental study, porcine islets were encapsulated in fibrin and alginate gels and exposed to human monocytes to compare the two materials and to further investigate the immune protective properties of fibrin and alginate. Monocytes secreted high concentrations of TNFα, IL-6, and IL-1β in response to fibrin, but at the same time islets in both fibrin and alginate gels were less apoptotic and secreted more insulin then their TCPS controls. This study has been submitted to Pathologie Biologie.

Les diverses classes d’acides gras (chaines carbonées saturées ou cis-/trans- insaturées) influencent la physiologie au niveau de la cellule et de l’organisme de façon différente. Curieusement, ces catégories distinctes ont un effet important (mais différent) sur l’autophagie, le mécanisme intracellulaire de dégradation qui maintient l’homéostasie énergétique et protège les cellules contre le stress. L’oléate, l’acide gras cis-insaturé endogène et alimentaire le plus abondant, possède la propriété atypique d’induire une redistribution de la protéine LC3 (signe particulier d’autophagie) de manière non-canonique et préférentiellement dans l’appareil de Golgi. Puisqu’il a été montré que, d’une part, les acides gras cis-insaturés présentent des effets bénéfiques pour la santé et que, d’autre part, les acides gras trans-insaturés et saturés induisent des effets toxiques, nous avons décidé d’explorer les mécanismes à la base de la redistribution de LC3 au niveau de l’appareil de Golgi induite par l’oléate. Cette analyse pourrait nous éclairer sur l’origine des différents effets des acides gras sur la santé. Pour cela, un criblage robotisé du génome entier par ARNs interférents a permis d’identifier plusieurs gènes impliqués dans le transport des protéines lié à l’appareil de Golgi, et également dans la réponse intégrée au stress.Des expériences supplémentaires ont montré que l’oléate impacte la morphologie subcellulaire de l’appareil de Golgi, en corrélation avec le blocage de la sécrétion protéique conventionnelle (dépendante du Golgi) lorsque que la cargaison est bloquée au niveau du réseau trans-golgien. L’inhibition de la sécrétion protéique a été observée dans plusieurs systèmes expérimentaux, tant in vitro qu’in vivo. De plus, un criblage visant à rechercher des agents chimiques capables d’induire les mêmes effets cellulaires que l’oléate, a permis d’identifier plusieurs composés appartenant à diverses classes pharmacologiques. De la même manière que l’oléate ces composés induisent un blocage de la sécrétion protéique conventionnelle, renforçant l’idée que cette voie de perturbation du Golgi joue un rôle pharmacologique important. En conclusion, ces résultats montrent que l’oléate représente une classe de molécules agissant sur l’appareil de Golgi pour y induire l’agrégation de LC3, tout en bloquant en même temps la sécrétion protéique
Distinct classes of fatty acids (FAs) (saturated or cis-/trans-unsaturated carbon chains) impact on cellular and organismal physiology in a different manner. Interestingly, these diverse categories have a profound (but different) effect on autophagy, the conserved intracellular degradation mechanism that maintains energy homeostasis and protects cells against stress. Oleate, the most abundant endogenous and dietary cis-unsaturated FA, has the atypical property to induce the redistribution of the LC3 protein (peculiar sign of autophagy) in a non-canonical fashion and preferentially to the Golgi apparatus. Intrigued by these observations, which might be related to the health-improving effects of cis-unsaturated FAs (and the notorious toxicity of trans-unsaturated and saturated FAs), we decided to explore the mechanisms causing the oleate-induced relocation of LC3 to the Golgi apparatus. To achieve this goal, a robotized RNA interference genome-wide screen led to the identification of multiple genes involved in the Golgi-related protein transport, as well as in the integrated stress response. Follow-up experiments revealed that oleate affected the subcellular morphology of the Golgi apparatus, correlating with a blockade of conventional (Golgi-dependent) protein secretion that caused secretory cargo to be stalled at the level of the trans-Golgi network. The inhibition of protein secretion was observed using several experimental systems, both in vitro and in vivo. Moreover, a systematic screen searching for other chemical entities that mimic the oleate-induced cellular effects led to the identification of several compounds belonging to rather different pharmacological classes. These “oleate mimetics” also shared with oleate the capacity to block conventional protein secretion, supporting the notion that this pathway of Golgi perturbation is indeed of pharmacological relevance. In conclusion, this research work shows that oleate represents a class of molecules that act on the Golgi apparatus to cause the recruitment of LC3 and to stall protein secretion

Le diabète est une maladie chronique de l’homéostasie du glucose caractérisée par une hyperglycémie non contrôlée qui est le résultat d’une défaillance de la sécrétion d’insuline en combinaison ou non avec une altération de l’action de l’insuline. La surnutrition et le manque d’activité physique chez des individus qui ont des prédispositions génétiques donnent lieu à la résistance à l’insuline. Pendant cette période dite de compensation où la concentration d’acides gras plasmatiques est élevée, l’hyperinsulinémie compense pleinement pour la résistance à l’insuline des tissus cibles et la glycémie est normale. Le métabolisme du glucose par la cellule pancréatique bêta entraîne la sécrétion d’insuline. Selon le modèle classique de la sécrétion d’insuline induite par le glucose, l’augmentation du ratio ATP/ADP résultant de la glycolyse et de l’oxydation du glucose, induit la fermeture des canaux KATP-dépendant modifiant ainsi le potentiel membranaire suivi d’un influx de Ca2+. Cet influx de Ca2+ permet l’exocytose des granules de sécrétion contenant l’insuline. Plusieurs nutriments comme les acides gras sont capables de potentialiser la sécrétion d’insuline. Cependant, le modèle classique ne permet pas d’expliquer cette potentialisation de la sécrétion d’insuline par les acides gras. Pour expliquer l’effet potentialisateur des acides gras, notre laboratoire a proposé un modèle complémentaire où le malonyl-CoA dérivé du métabolisme anaplérotique du glucose inhibe la carnitine palmitoyltransférase-1, l’enzyme qui constitue l’étape limitante de l’oxydation des acides gras favorisant ainsi leur estérification et donc la formation de dérivés lipidiques signalétiques. Le modèle anaplérotique/lipidique de la sécrétion d'insuline induite par le glucose prédit que le malonyl-CoA dérivé du métabolisme du glucose inhibe la bêta-oxydation des acides gras et augmente la disponibilité des acyl-CoA ou des acides gras non-estérifiés. Les molécules lipidiques agissant comme facteurs de couplage du métabolisme des acides gras à l'exocytose d'insuline sont encore inconnus. Des travaux réalisés par notre laboratoire ont démontré qu’en augmentant la répartition des acides gras vers la bêta-oxydation, la sécrétion d’insuline induite par le glucose était réduite suggérant qu’un des dérivés de l’estérification des acides gras est important pour la potentialisation sur la sécrétion d’insuline. En effet, à des concentrations élevées de glucose, les acides gras peuvent être estérifiés d’abord en acide lysophosphatidique (LPA), en acide phosphatidique (PA) et en diacylglycérol (DAG) et subséquemment en triglycérides (TG). La présente étude a établi l’importance relative du processus d’estérification des acides gras dans la production de facteurs potentialisant la sécrétion d’insuline. Nous avions émis l’hypothèse que des molécules dérivées des processus d’estérification des acides gras (ex : l’acide lysophosphatidique (LPA) et le diacylglycerol (DAG)) agissent comme signaux métaboliques et sont responsables de la modulation de la sécrétion d’insuline en présence d’acides gras. Afin de vérifier celle-ci, nous avons modifié le niveau d’expression des enzymes clés contrôlant le processus d’estérification par des approches de biologie moléculaire afin de changer la répartition des acides gras dans la cellule bêta. L’expression des différents isoformes de la glycérol-3-phosphate acyltransférase (GPAT), qui catalyse la première étape d’estérification des acides gras a été augmenté et inhibé. Les effets de la modulation de l’expression des isoenzymes de GPAT sur les processus d’estérifications, sur la bêta-oxydation et sur la sécrétion d’insuline induite par le glucose ont été étudiés. Les différentes approches que nous avons utilisées ont changé les niveaux de DAG et de TG sans toutefois altérer la sécrétion d’insuline induite par le glucose. Ainsi, les résultats de cette étude n’ont pas associé de rôle pour l’estérification de novo des acides gras dans leur potentialisation de la sécrétion d’insuline. Cependant, l’estérification des acides gras fait partie intégrante d’un cycle de TG/acides gras avec sa contrepartie lipolytique. D’ailleurs, des études parallèles à la mienne menées par des collègues du laboratoire ont démontré un rôle pour la lipolyse et un cycle TG/acides gras dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les acides gras. Parallèlement à nos études des mécanismes de la sécrétion d’insuline impliquant les acides gras, notre laboratoire s’intéresse aussi aux effets négatifs des acides gras sur la cellule bêta. La glucolipotoxicité, résultant d’une exposition chronique aux acides gras saturés en présence d’une concentration élevée de glucose, est d’un intérêt particulier vu la prépondérance de l’obésité. L’isoforme microsomal de GPAT a aussi utilisé comme outil moléculaire dans le contexte de la glucolipotoxicité afin d’étudier le rôle de la synthèse de novo de lipides complexes dans le contexte de décompensation où la fonction des cellules bêta diminue. La surexpression de l’isoforme microsomal de la GPAT, menant à l’augmentation de l’estérification des acides gras et à une diminution de la bêta-oxydation, nous permet de conclure que cette modification métabolique est instrumentale dans la glucolipotoxicité.
Diabetes is a chronic disease of glucose homeostasis characterized by hyperglycemia and the result of a failure of insulin secretion in combination or not with impaired insulin action. Overnutrition and lack of physical activity in individuals who have acquired or inherited genetic predispositions lead to insulin resistance. During the period of compensation where the concentration of plasma fatty acids is high, hyperinsulinemia fully compensates for the insulin resistance of target tissues and blood sugar is normal. Glucose promotes insulin secretion through its metabolism by the pancreatic β cell. According to the classical model of glucose-induced insulin secretion, the increase in the ATP/ADP ratio resulting from glycolysis and glucose oxidation induces the closure of KATP channels thus changing membrane potential followed by an influx of Ca2+. This influx of Ca2+ allows the exocytosis of secretory granules containing insulin. Several nutrients like fatty acids are capable of potentiating insulin secretion. However, the classical model does not explain the potentiation of insulin secretion by fatty acids. To explain the potentiating effect of fatty acids, our laboratory has proposed a complementary model in which malonyl-CoA derived from glucose anaplerotic metabolism inhibits carnitine palmitoyltransferase 1, the enzyme catalyzing the limiting step of fatty acid oxidation, thereby promoting their esterification and thus the formation signaling derivatives. The anaplerotic model of insulin secretion predicts that malonyl-CoA derived from glucose metabolism inhibits β-oxidation of fatty acids and increases the availability of acyl-CoA or non esterified fatty acids. Thus, lipid molecules can act as coupling factors for insulin exocytosis. Fatty acid-derived signalling molecules that are active remain to be identified. Work performed by our laboratory has shown that increasing the partition of fatty acids toward β-oxidation reduced glucose-induced insulin secretion, suggesting that derivatives of fatty acid esterification are important for the potentiation of insulin secretion. Indeed, at high concentrations of glucose, fatty acids are esterified into lysophosphatidic acid (LPA), phosphatidic acid (PA) and diacylglycerol (DAG) and subsequently in triglycerides (TG). The present study established the relative importance fatty acid esterification in the production of factors potentiating insulin secretion. We hypothesized that molecules derived from the process of esterification of fatty acid (eg lysophosphatidic acid (LPA) and diacylglycerol (DAG)) act as metabolic signals and are responsible for the modulation of the secretion of insulin in the presence of fatty acids. Thus, the level of expression of key enzymes controlling the process of esterification has been altered by molecular biology approaches to increase distribution of fatty acids toward esterification in the β cell. The expression of various isoforms of glycerol-3-phosphate acyltransferase (GPAT), which catalyzes the first step of esterification of fatty acids was increased and inhibited. The effects of GPAT isoenzyme modulation on the esterification process, on β-oxidation and on glucose-induced insulin secretion were investigated. The various approaches we used have changed the levels of DAG and TG without altering insulin secretion induced by glucose in the presence or absence of fatty acids. Thus, the results of this study do not suggest a role for de novo synthesis of glycerolipid intermidiates via esterification of fatty acids in the potentiation of insulin secretion. However, the esterification of fatty acids is an integral part of a TG/fatty acid cycle with its counterpart lipolysis. Moreover, parallel studies conducted by colleagues of the laboratory have demonstrated a role for lipolysis and a cycle TG/fatty acid in the potentiation of insulin secretion by fatty acids. In parallel with our studies of the mechanisms of insulin secretion involving fatty acids, our laboratory is also interested in the negative effects of fatty acids on the β cell. The glucolipotoxicity resulting from chronic exposure to saturated fatty acids in the presence of high glucose concentrations is of particular interest in the context of obesity rates. The microsomal isoform of GPAT was also used as a molecular tool under glucolipotoxicity conditions to study the role of de novo synthesis of complex lipids in the context of decompensation when β-cell function decreases. Increased esterification of fatty acids by the overexpression of microsomal isoform of GPAT has increased the toxic effects of fatty acids in the context of glucolipotoxicity. Thus, our results allow us to conclude that the distribution of lipids toward esterification and a decrease in β-oxidation is instrumental in glucolipotoxicity.

Résumé La présente thèse doctorale vise à déterminer sous quelles conditions la garde non-maternelle est associée (positivement/négativement) au niveau de stress et au développement cognitif des enfants. Elle comporte une recension des écrits et trois articles empiriques. Le premier article présente une recension des écrits (de type méta-analytique) qui synthétise les études portant sur le stress des enfants en services de garde et ayant utilisé le niveau de cortisol comme indicateur. Les résultats montrent que la garde non-maternelle est associée au niveau de stress des enfants, se reflétant dans des concentrations de cortisol élevées. Les niveaux de stress élevés s’observent particulièrement chez les enfants qui au départ ont tendance à être retirés, anxieux ou qui sont gardés dans un milieu de faible qualité. Cependant, certains éléments indiquent que les élévations de cortisol à la garderie sont temporaires et qu’elles disparaissent au fur et à mesure que l’enfant s’adapte à son milieu. Le deuxième article de thèse, réalisé dans le contexte de l’Échantillon longitudinal national des enfants et des jeunes [ELNEJ] (n = 3093), vise à déterminer dans quelle mesure l’association entre la fréquentation des services de garde et l’acquisition du vocabulaire réceptif au préscolaire dépend du milieu familial de l’enfant. Les résultats indiquent qu’à l’intérieur du groupe d’enfants défavorisés, ceux ayant été gardés à temps plein dans la première année de vie obtiennent des scores supérieurs sur une mesure de vocabulaire réceptif administrée à 4 ½ ans, comparativement aux enfants restés à la maison avec la mère (d=0.58). Le troisième article, réalisé dans le contexte de l’Étude longitudinale des enfants du Québec [ELDEQ]; (n=2,120), vise à documenter les bénéfices à long terme de la fréquentation des services de garde par les enfants issus de milieux désavantagés sur la préparation scolaire et les compétences académiques. Les résultats révèlent que les enfants dont la mère n’a pas terminé ses études secondaires obtiennent de meilleurs résultats sur une mesure de préparation scolaire cognitive (d=0.56) et de vocabulaire réceptif (d=0.30) en maternelle, et de connaissance des nombres (d=0.43) en première année, s’ils ont fréquenté un service de garde sur une base régulière. Par ailleurs, la garde non-parentale n’est pas associée aux compétences cognitives des enfants de milieux sociaux favorisés. L’objectif du quatrième article est d’examiner les facteurs de sélection quant à l’utilisation des services de garde dans le contexte de l’ELDEQ. Les résultats montrent que l’absence d’emploi de la mère pendant la grossesse, le faible niveau d’éducation de la mère; le revenu insuffisant de la famille, avoir plus de 2 frères et sœurs, la surprotection maternelle, et le faible niveau de stimulation cognitive sont associés à une faible utilisation des services de garde (30.7% de l’échantillon québécois). En d’autres termes, les enfants qui sont les plus susceptibles de retirer des avantages des services de garde sur le plan du développement, en raison de la présence de facteurs de risque dans leur milieu familial, sont aussi ceux qui utilisent le moins les services de garde.
Abstract The present doctoral thesis aims at determining under which conditions child-care experiences may be associated (positively or negatively) with children’s stress levels and cognitive development. It comprises one literature review and three empirical studies. The first study is a literature review (meta-analysis type) which summarizes the studies on child-care experiences and children’s stress (as indexed by cortisol) in order to identify individual and environmental conditions under which child-care is associated with elevated cortisol concentrations. Findings suggest that child-care may be more stressful, as reflected in higher salivary cortisol concentrations, for children who are less socially competent or who received low quality child-care services. However, some pieces of evidence suggest that cortisol elevations in child-care are transient and fade out as children grow older The second study uses data from the National Longitudinal Survey of Children and Youth [NLSCY]; (n=3093). The goal is to determine whether the association between non-maternal care and receptive vocabulary skills depend upon children’s home environment. Results show that children from low socioeconomic status who received full-time (< 25 hours/week) child-care services in their first year of life obtain higher scores on a measure of receptive vocabulary at 4 ½ years than those who were cared for by their mothers (d=0.58). The goal of the third study is to document further the longer-term benefits of early child-care attendance on disadvantaged children’s school readiness and school achievement. This study uses data from the Quebec Longitudinal Study of Child Development [QLSCD]; (n=2120). Findings reveal that child-care services produce benefits over maternal care for children from low educated mothers on a measure of receptive vocabulary (d=0.30) and cognitive school readiness (d=0.56) in kindergarten, and number knowledge in first grade (d=0.43). Overall, child-care services produce no advantage or disadvantage for children who do not experience risks in their home. The objective of the fourth study is to identify key family factors associated with low child-care services utilization, using the QLSCD sample. Results show that maternal unemployment during pregnancy, low levels of maternal education; insufficient household income, having more than two siblings, high levels of maternal overprotection, and low levels of cognitive stimulation are associated with lower child-care services use (30.7% of the Quebec sample). In sum, children who are the most likely to benefit from child-care services in terms of their development are also those who are less likely to receive it.