Étude fonctionnelle des variants d'épissage des UGT1A humains

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2014-2015La réaction de glucuronidation prise en charge par les enzymes UDP-glucuronosyltransférases est une voie majeure du système de détoxification cellulaire qui influence la biodisponibilité de molécules endogènes et exogènes. Notre laboratoire a récemment découvert l’existence de nouvelles protéines UGT nommées i2 dérivées de l’épissage alternatif du gène UGT1A. Ces protéines sont dépourvues d’activité transférase. Nous avons démontré par immunohistochimie que les enzymes i1 et les protéines alternatives i2 sont coexprimées dans plusieurs tissus du tractus gastro-intestinal, ainsi que dans les mêmes types cellulaires de ces tissus. Les i2 sont localisées dans la membrane du réticulum endoplasmique (RE) avec les i1, mais sont également présentes dans le cytosol. Étant donné la proximité physique des i1 et i2 au RE, nous avons généré des modèles cellulaires surexprimant différentes combinaisons d’enzymes i1 et de protéines i2. Nos données démontrent que la coexpression de ces deux types de protéines diminue l’activité de glucuronidation de 20 à 80 % dépendamment du substrat et de l’enzyme testés. Par co-immunoprécipitation, nous avons démontré que cette répression survient via l’interaction physique des i1 avec les i2. À l’inverse, l’augmentation de l’activité de glucuronidation suite à la répression des formes i2 endogènes a permis de confirmer ce rôle de modulateur négatif des i2. Il semble aussi que les i2 soient en mesure de moduler significativement l’activité UGT même lorsque leur niveau d’expression est inférieur à celui des i1, tel que retrouvé dans plusieurs tissus humains. Nos données supportent également l’influence de ces protéines alternatives sur la réponse pharmacologique. En effet, la répression de l’expression des i2 endogènes dans une lignée de cancer de côlon entraîne un avantage de survie sous traitement chimiothérapeutique. Enfin, l’identification de l’interactome tissulaire des isoformes des UGT1A démontre qu’elles ont le potentiel d’interagir avec des enzymes impliquées dans le métabolisme énergétique et la migration cellulaire. Nos données supportent que les i2 ont même la capacité de modifier le potentiel migratoire de cellules cancéreuses. Nous avons également démontré que les i2 ont la capacité de moduler le stress oxydatif cellulaire, entre autres via l’interaction avec des protéines antioxydantes, telle la catalase. En conclusion, nos résultats démontrent que les protéines alternatives i2 auraient le potentiel de moduler le système de défense cellulaire à plusieurs niveaux, en plus d’influencer la réponse aux médicaments.The glucuronidation reaction mediated by the UDP-glucuronosyltransferases (UGT) enzymes is a major pathway of cellular detoxification system and has a clear effect on xenobiotic and endobiotic bioavailability. We have recently discovered nine new UGT proteins, named i2, which are derived from UGT1A alternative splicing. Those proteins are devoid of transferase activity. Using immunohistochemistry, we have demonstrated that i1 enzymes and i2 alternative proteins are coexpressed in multiple tissues of the gastrointestinal tract and also in the same cell types. Alternative i2 are localized in the endoplasmic reticulum (ER) membrane along with i1, but are also detected in the cytosol. Given the physical proximity of i1 and i2 at the ER, we have generated cellular models overexpressing different combinations of enzymes and i2 alternative proteins. Our data revealed that coexpression of those two types of proteins leads to a decrease of 20 – 80 % of the glucuronidation activity depending on the substrate and enzyme tested. By co-immunoprecipitation experiments, we have demonstrated that this modulation occurs via the physical interaction of i1 and i2. We have confirmed the negative modulator function of i2 alternative proteins by RNA interference. Our results demonstrates that repression of endogenous i2 leads to a significant increase of cellular glucuronidation activity. Data also support the importance of expression ratio of i2 :i1. Indeed, even an expression of i2 below the level of i1, as found in several tissues, consistently resulted in a significant modulation of UGT activity. Our data also support the role of i2 alternative proteins on pharmacological response. Repression of endogenous i2 in a colon cancer cell line leads to an increased cell viability under chemotherapeutic treatment. Furthermore, identification of UGT1A endogenous interactome reveals their capacity to physically interact with protein implicated in energy metabolism and cell migration. Our data support that i2 alternative proteins have the capacity to modulate migration potential of cancer cells. We have also demonstrated that i2 alternative proteins are able to modulate cellular oxidative stress, in part via protein-protein interaction with anti-oxidant proteins, such as catalase. In conclusion, our results demontrate that i2 alternative proteins have the potential to modulate the cellular defense system at multiple levels in addition to influence pharmacological response

Les connaissances morphologiques d’élèves dyslexiques du primaire

En raison de leur déficit phonologique leur causant d’importantes difficultés en lecture, les élèves dyslexiques sont particulièrement à risque d’échec scolaire. Des études récentes ont montré que l’information véhiculée par les unités morphologiques contenue dans les mots en permettrait la reconnaissance, en plus d’en faciliter l’accès au sens. L’objectif de cette étude est d’évaluer les connaissances morphologiques d’élèves dyslexiques francophones de niveau primaire. Nous avons administré trois tâches servant à évaluer les connaissances morphologiques dérivationnelles en lien avec les règles de formation des mots à un groupe d’élèves dyslexiques (n=54) et deux groupes contrôles, soit un groupe d’élèves du même âge chronologique (n=46) et un groupe d’élèves de même niveau de lecture (n=88). Nous avons hiérarchisé ces trois tâches en fonction d’un continuum basé sur les opérations mentales sollicitées. Nos résultats montrent que les trois groupes d’élèves ont tous tiré profit des unités morphologiques pour réussir ces trois tâches et que le niveau de réussite va de pair avec le caractère explicite de ces tâches.Because of their phonological deficit causing important reading difficulties, dyslexic students are particularly at risk of school failure. Recent studies have demonstrated that morphological units contained in the words allow recognition and in addition, facilitate access to meaning. The purpose of this study was to evaluate the morphological knowledge of french dyslexic students. We tested dyslexic students (n = 54) and normal readers (n = 134) by administering three tasks on the knowledge of derivational morphology to see if they treated these morphological constituents when reading. We located these three tasks on a continuum based on mental operations needed to better perceive their developmental trajectory. We finally compared the performance of dyslexics students to normal readers of the same age (n = 46) and younger students (n = 88), but the same reading level. Our results showed that all three groups of students tested had all benefited morphological units to succeed these three tasks and that the level of success goes hand in hand with the explicit nature of these tasks

Roles of UGT1A splice variants in cellular defense.

Transcripts of the UGT1A gene, encoding half of human UGT enzymes, undergo alternative splicing, resulting in active enzymes named isoforms 1 (i1s) and novel truncated isoforms 2 (i2s). Here, we investigated the effects of depleting endogenous i2 on drug response and to unveil any additional biological role(s) for the truncated novel UGT proteins. We used an integrated systems biology approach that combines RNA interference with unbiased global genomic and proteomic screens, and used the HT115 colorectal cancer cells as a model. Consistent with previous evidence suggesting that i2s negatively regulate i1s through proteinprotein interactions, i2-depleted cells were less sensitive to drug-induced cell death (IC50 of 0.45 ± 0.05 µM vs. 0.22 ± 0.03 µM; P=0.006), demonstrating that modulation of i2 levels meaningfully impacts drug bioavailability and cellular response. We also observed reduced production of reactive oxygen species by 30 % (P1.2 fold; P<0.05) of several proteins such as hemoglobin alpha genes and superoxide dismutase 1 that have network functions associated with antioxidant properties. Interaction proteomics analysis of endogenous proteins from the cellular model, mainly in human intestine but also in kidney tissues further uncovered interactions between i2s (but not i1s) and the antioxidant enzymes catalase and peroxiredoxin 1, which may influence antioxidant potential through sequestration of these novel partners. Our findings demonstrate for the first time dual roles for i2s in the cellular defense system as endogenous regulators of drug response as well as in oxidative stress

Crosstalk between alternatively spliced UGT1A isoforms and colon cancer cell metabolism

Alternative splicing at the human glucuronosyltransferase 1 gene locus (UGT1) produces alternate isoforms UGT1A_i2s that control glucuronidation activity through protein-protein interactions. Here, we hypothesized that UGT1A_i2s function into a complex protein network connecting other metabolic pathways with influence on cancer cell metabolism. This is based on a pathway enrichment analysis of proteomic data that identified several high-confidence candidate interaction proteins of UGT1A_i2 proteins in human tissues, namely the rate-limiting enzyme of glycolysis pyruvate kinase (PKM), which plays a critical role in cancer cell metabolism and tumor growth. The partnership of UGT1A_i2 and PKM2 was confirmed by co-immunoprecipitation in the HT115 colon cancer cells and was supported by a partial co-localization of these two proteins. In support of a functional role for this partnership, depletion of UGT1A_i2 proteins in HT115 cells enforced the Warburg effect with higher glycolytic rate at the expense of mitochondrial respiration, and led to lactate accumulation. Untargeted metabolomics further revealed a significantly altered cellular content of 58 metabolites including many intermediates derived from the glycolysis and TCA cycle pathways. These metabolic changes were associated with a greater migration potential. The potential relevance of our observations is supported by the down-regulation of UGT1A_i2s mRNA in colon tumors compared to normal tissues. Alternate UGT1A variants may thus be part of the expanding compendium of metabolic pathways involved in cancer biology directly contributing to the oncogenic phenotype of colon cancer cells. Findings uncover new aspects of UGT functions diverging from their transferase activity

The relative protein abundance of UGT1A alternative splice variants as a key determinant of glucuronidation activity in vitro

Alternative splicing (AS) is one of the most significant components of the functional complexity of human UDP-glucuronosyltransferase enzymes (UGTs), particularly for the UGT1A gene, which represents one of the best examples of a drug-metabolizing gene regulated by AS. Shorter UGT1A isoforms [isoform 2 (i2)] are deficient in glucuronic acid transferase activity but function as negative regulators of enzyme activity through protein-protein interaction. Their abundance, relative to active UGT1A enzymes, is expected to be a determinant of the global transferase activity of cells and tissues. Here we tested whether i2-mediated inhibition increases with greater abundance of the i2 protein relative to the isoform 1 (i1) enzyme, using the extrahepatic UGT1A7 as a model and a series of 23 human embryonic kidney 293 clonal cell lines expressing variable contents of i1 and i2 proteins. Upon normalization for i1, a significant reduction of 7-ethyl-10-hydroxycamptothecin glucuronide formation was observed for i1+i2 clones (mean of 53%) compared with the reference i1 cell line. In these clones, the i2 protein content varied greatly (38–263% relative to i1) and revealed two groups: 17 clones with i2 < i1 (60% ± 3%) and 6 clones with i2 = i1 (153% ± 24%). The inhibition induced by i2 was more substantial for clones displaying i2 = i1 (74.5%; P = 0.001) compared with those with i2 < i1 (45.5%). Coimmunoprecipitation supports a more substantial i1-i2 complex formation when i2 exceeds i1. We conclude that the relative abundance of regulatory i2 proteins has the potential to drastically alter the local drug metabolism in the cells, particularly when i2 surpasses the protein content of i1

Immunohistochemical expression of conjugating UGT1A-derived splice proteins in normal and tumoral drug-metabolising tissues in humans

Glucuronidation by UDP-glucuronyltransferase (UGT) enzymes is the prevailing conjugative pathway for the metabolism of both xenobiotics and endogenous compounds. Alterations in this pathway, such as those generated by common genetic polymorphisms, have been shown to significantly impact on the health of individuals, influencing cancer susceptibility, responsiveness to drugs and drug-induced toxicity. Alternative usage of terminal exons leads to UGT1A-derived splice variants, namely the classical and enzymatically active isoforms 1 (i1) and the novel enzymatically inactive isoforms 2 (i2). In vitro functional data from heterologous expression and RNA interference experiments indicate that these i2 isoforms act as negative modulators of glucuronidation, likely by forming inactive complexes with active isoform 1. We used specific antibodies against either active i1 or inactive i2 proteins to examine their distribution in major drug-metabolizing tissues. Data revealed that UGT1A_i1 and inactive UGT1A_i2 are co-produced in the same tissue structures, including liver, kidney, stomach, intestine and colon. Examination of the cellular distribution and semi-quantitative level of expression of UGT1As revealed heterogeneous expression of i1 and i2 proteins, with increased expression of i2 in liver tumours and decreased levels of i1 and i2 in colon cancer specimens, compared to normal tissues. These differences in expression may be relevant to human colon and liver cancer tumorigenesis. Our data clearly demonstrate the similar immunolocalization of active and inactive UGT1A isoforms in most UGT1A-expressing cell types of major tissues involved in drug metabolism. These expression patterns are consistent with a dominant-negative function for the i2 encoded by the UGT1A gene

Résultats du projet d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines du territoire municipalisé de Lanaudière, de l’est de la Mauricie et de la Moyenne-Côte-Nord, PACES-LAMEMCN – section Mauricie-Est

Le Centre d’études sur les ressources minérales (CERM) de l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) a réalisé la première caractérisation régionale des aquifères et des eaux souterraines du territoire municipalisé de la région de l’est de la Mauricie. Cette étude a été effectuée dans le cadre du projet d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines des territoires municipalisés de Lanaudière, de l’est de la Mauricie et de la MoyenneCôte-Nord (PACES-LAMEMCN), géré par le ministère provincial de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MELCC). Ce rapport présente les résultats des trois phases du PACES-LAMEMCN section Mauricie-Est échelonnées sur quatre années de travail (2018 – 2022)

Characterization of general and singular features of major aquifer systems in the Saguenay-Lac-Saint-Jean region

The hydrogeology of the municipalized territory (13,210 km2) of the Saguenay-Lac-Saint-Jean (SLSJ) region has been studied as part of the groundwater knowledge acquisition program entitled Programme d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines (PACES) launched in 2008 by the Government of Quebec, Canada. This study involved the collaboration of numerous contributors (municipal policymakers, government agencies, watershed organizations and universities) to meet the program’s multiple and wide-ranging requirements. The key deliverables included a numerical geodatabase, 38 regional-scale maps and a scientific report, all elaborated after 4 years of data gathering and compilation, fieldwork and information synthesis. In addition, numerous collateral research projects were undertaken by undergraduate and graduate students. The results of the SLSJ-PACES project provided new insights into regional groundwater resources and led to a generalized conceptual model of regional hydrostratigraphic features and groundwater quality. This paper summarizes the particular aspects of the major aquifers in the SLSJ region as uncovered by PACES, and presents the emerging challenges for updating and improving the region’s hydrogeological knowledge and ensuring the sustainable management of regional groundwater resources. Le gouvernement du Québec, au Canada, a lancé un programme scientifique d'acquisition de connaissances sur les eaux souterraines intitulé le «Programme d'acquisition des connaissances sur les eaux souterraines» (PACES) visant à améliorer les connaissances sur les ressources en eaux souterraines. La région du Saguenay-Lac-Saint-Jean (SLSJ, Québec, Canada, 13 210 km2) est parmi les premières régions ayant bénéficié de ce programme. Pour réaliser le projet, plusieurs partenaires (décideurs municipaux, organismes gouvernementaux, organisations de bassins versants et universités) ont collaboré afin de répondre aux exigences multiples et variées du projet PACES. Le livrable principal est constitué d’une géodatabase numérique, à laquelle s’ajoute 38 cartes d'échelle régionale, et un rapport scientifique. Le tout a été livré après 4 ans de travail incluant de la compilation, des levés sur le terrain et la synthèse des résultats. En outre, de nombreux projets de recherche parallèles ont été menés par des étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs. Les résultats du projet PACES au SLSJ apportent de nouvelles perspectives sur les ressources en eaux souterraines à l'échelle régionale et soutiennent un modèle conceptuel généralisé des caractéristiques hydrostratigraphiques, de même que de la qualité des eaux souterraines pour la région. Cet article résume les aspects singuliers des principaux aquifères de la région SLSJ, et permet de discuter des défis qui émergent du PACES-SLSJ pour maintenir les connaissances hydrogéologiques à jour et pour les rendre disponibles dans une optique de gestion durable des ressources en eaux souterraines

Résultats du projet d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines du territoire municipalisé de Lanaudière, de l’est de la Mauricie et de la Moyenne-Côte-Nord, PACES-LAMEMCN – section Lanaudière

Le Centre d’études sur les ressources minérales (CERM) de l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) a réalisé la première caractérisation régionale des aquifères et des eaux souterraines du territoire municipalisé de la région de Lanaudière. Cette étude a été effectuée dans le cadre du projet d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines des territoires municipalisés de Lanaudière, de l’est de la Mauricie et de la Moyenne-Côte-Nord (PACES-LAMEMCN), géré par le ministère provincial de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MELCC). Ce rapport présente les résultats des trois phases du PACES-LAMEMCN section Lanaudière échelonnées sur quatre années de travail (2018 – 2022)

Résultats du projet d’acquisition des connaissances sur les eaux souterraines du territoire municipalité de Lanaudière, de l’est de la Mauricie et de la Moyenne-Côte-Nord. PACES-LAMEMCN – section Moyenne-Côte-Nord (projet pilote)

Le Centre d’études sur les ressources minérales (CERM) de l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) a réalisé une première étape de la caractérisation régionale des aquifères et des eaux souterraines du territoire municipalisé de la région de la Moyenne-Côte-Nord (MCN). Cette étude a été effectuée dans le cadre du projet d’acquisition de connaissances sur les eaux souterraines des territoires municipalisés de Lanaudière, de l’est de la Mauricie et de la Moyenne-Côte-Nord (PACES-LAMEMCN), géré par le ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MELCC). Sur le territoire de la Moyenne-Côte-Nord, l’étude a pris la forme d’un projet pilote dont le principal objectif était de cibler les principaux enjeux régionaux en lien avec les eaux souterraines. Ce rapport présente les résultats du projet pilote réalisé sur le territoire de la Moyenne-Côte-Nord (nommé tout au long du texte « PACES (projet pilote) ») dans le cadre du PACES-LAMEMCN. Le PACES (projet pilote) a été réalisé de 2019 à 2021. Dans un premier temps, le projet a porté sur l’inventaire des données hydrogéologiques existantes. Dans un second temps, il a permis l’acquisition de données complémentaires ciblées, afin notamment de rendre compte des réalités du terrain. De plus, trois rencontres avec les partenaires régionaux, réunis à Sept-Îles, ont permis de maintenir un contact tout au long du projet. Au terme du projet, 122 rapports techniques ont été récupérés. Les données hydrogéologiques provenant de bases de données numériques déjà existantes (SIH, MTQ, SIGEOM) ont été récupérées, transférées et centralisées dans une base de données géospatiales exploitable par un système d’information géographique (SIG). Au total, 2 241 données ponctuelles ont été récupérées (1787 stations du SIGEOM, 131 du MTQ et 329 puits du SIH). Des échantillons d’eau souterraine ont été prélevés dans 60 puits résidentiels, 12 levés hydrogéochimiques ont été réalisés dans des tourbières et 30 levés stratigraphiques ont été réalisés sur des bords de route, de rivière, ou dans des sablières/gravières En ce qui concerne les connaissances hydrogéologiques, les résultats saillants de l’étude sont les suivants : - Des 17 municipalités présentes sur le territoire, 9 sont alimentées en eau potable à partir d’eau souterraine, 2 possèdent une alimentation mixte (surface/souterraine) et 6 sont alimentés entièrement en eau de surface; - L’information cartographique sur la géologie des dépôts de surface est incomplète, voire inexistante à certains endroits ; - Les massifs deltaïques/pro-deltaïques présentent des épaisseurs considérables et couvrent des superficies importantes. Plusieurs puits d’alimentation sont installés dans ce type de dépôts granulaires et 80% des puits échantillonnés sont installés dans ce type de sédiments à des profondeurs très variées (1m à 60 m). - La majeure partie des puits résidentiels ne sont pas répertoriés et sont en particulier absents du système d’information hydrogéologique (SIH) du MELCC; - Environ 30% des échantillons prélevés dépassent les critères esthétiques (OE) pour le manganèse, souvent en association avec des dépassements en fer et 57% de l’ensemble des échantillons prélevés étaient acides (pH < 6.5) ; - Les intervenants rencontrés se sont montrés concernés par l’état de la ressource en eaux souterraines sur le territoire et sont très intéressés à donner suite aux travaux initiés dans le cadre du PACES (projet pilote) ; - Malgré leur omniprésence sur le territoire, les communautés des Premières Nations n’ont pas été impliquées à ce jour dans le projet II En bref, les enjeux scientifiques mis en évidence par le PACES (projet pilote) incluent: 1) la mauvaise répartition des données ponctuelles disponibles et le manque de données; 2) le manque de données cartographiques sur les dépôts de surface; 3) le manque de connaissance sur la qualité de l’eau souterraine des puits résidentiels ; 4) l’impact potentiel des milieux tourbeux sur la qualité de l’eau potable; 5) et la vulnérabilité des puits résidentiels et municipaux à la contamination par les eaux du fleuve Saint-Laurent dans le contexte actuel de changements climatiques : la montée des eaux marines combinée à l’augmentation de l’érosion côtière favorisent l’invasion du biseau salin plus profondément dans les terrains